远程升级SD卡写入失败问题分析

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-12-1510

远程升级文件写入SD卡时出现FR_DISK_ERR（1）和FR_INT_ERR（2）的问题，结合SPI SD卡和FATFS的特性，可能的原因和解决方案如下：

一、可能原因分析

1. SD卡通信稳定性问题

SPI时钟频率过高或不稳定
信号线干扰或阻抗不匹配
SD卡电源供电不足或不稳定

2. SD卡响应超时

写入操作时SD卡响应时间过长
FATFS设置的超时时间不足

3. 文件系统操作问题

文件未正确打开或关闭
缓冲区管理不当
多任务访问冲突

二、程序解决方案

1. 优化SPI通信

// 降低SPI时钟频率（特别是写入时）
void sd_spi_slow_mode(void) {
// 写入时使用较低频率，如10-15MHz
SPI_SetSpeed(SPI_SPEED_LOW);
}

void sd_spi_fast_mode(void) {
// 读取时可以使用较高频率
SPI_SetSpeed(SPI_SPEED_HIGH);
}

// 增加重试机制
FRESULT sd_write_with_retry(const BYTE* buff, LBA_t sector, UINT count) {
FRESULT res;
int retry = 3;

while (retry--) {
res = disk_write(0, buff, sector, count);
if (res == RES_OK) break;

// 重试前延迟
HAL_Delay(5);
// 可尝试重新初始化SD卡
if (retry == 1) disk_initialize(0);
}
return res;
}

2. 优化FATFS配置

// 在ffconf.h中调整配置
#define FF_FS_TIMEOUT 1000 // 增加超时时间
#define FF_MIN_SS 512 // 确保与SD卡扇区大小匹配
#define FF_MAX_SS 512
#define FF_USE_TRIM 1 // 启用TRIM（如果有）

// 增加缓冲区
#define FF_MAX_LFN 255
#define FF_LFN_BUF 255
#define FF_SFN_BUF 12

3. 改进文件写入策略

// 分段写入并校验
FRESULT write_upgrade_file(FIL* fp, const uint8_t* data, uint32_t size) {
FRESULT res;
UINT bw;
uint32_t total_written = 0;
uint32_t chunk_size;

// 使用合适的chunk大小（如4KB对齐）
while (total_written < size) {
chunk_size = (size - total_written > 4096) ? 4096 : (size - total_written);

// 写入数据
res = f_write(fp, data + total_written, chunk_size, &bw);
if (res != FR_OK) {
// 错误处理
sd_recovery_procedure();
return res;
}

// 定期同步文件系统
if ((total_written / chunk_size) % 8 == 0) {
res = f_sync(fp);
if (res != FR_OK) return res;
}

total_written += bw;

// 防止写入过快
HAL_Delay(1);
}

// 最终同步
return f_sync(fp);
}

4. SD卡错误恢复机制

// SD卡状态监控与恢复
typedef struct {
uint32_t error_count;
uint32_t last_error_time;
uint8_t need_reinit;
} SD_Card_Status;

SD_Card_Status sd_status = {0};

void sd_error_handler(FRESULT res) {
sd_status.error_count++;
sd_status.last_error_time = HAL_GetTick();

switch(res) {
case FR_DISK_ERR:
// 磁盘错误，尝试重新初始化
disk_initialize(0);
break;

case FR_INT_ERR:
// 内部错误，可能需要文件系统修复
f_mount(NULL, "", 0); // 卸载
HAL_Delay(100);
f_mount(&fs, "", 1); // 重新挂载
break;

default:
break;
}
}

// 定期健康检查
void sd_health_check(void) {
static uint32_t last_check = 0;
uint32_t now = HAL_GetTick();

if (now - last_check > 5000) { // 每5秒检查一次
DSTATUS status = disk_status(0);
if (status & STA_NOINIT) {
// SD卡未初始化，尝试重新初始化
disk_initialize(0);
}
last_check = now;
}
}

5. 如果没有使用文件系统（直接操作Flash）

// 直接操作SD卡扇区（无文件系统）
#define SD_SECTOR_SIZE 512

FRESULT direct_sd_write(uint32_t sector, uint8_t* data, uint32_t count) {
DSTATUS status;
FRESULT res = RES_OK;

// 检查SD卡状态
status = disk_status(0);
if (status & STA_NOINIT) {
if (disk_initialize(0) != RES_OK) {
return FR_NOT_READY;
}
}

// 确保擦除对齐（通常以多个扇区为单位擦除）
uint32_t erase_start = sector & ~(SD_ERASE_BLOCK-1);
uint32_t erase_count = ((sector + count - erase_start + SD_ERASE_BLOCK-1) / SD_ERASE_BLOCK);

// 先擦除（如果需要）
if (disk_ioctl(0, CTRL_ERASE_SECTOR, &erase_start) != RES_OK) {
// 擦除失败处理
}

// 分次写入
for (uint32_t i = 0; i < count; i++) {
if (disk_write(0, data + i * SD_SECTOR_SIZE,
sector + i, 1) != RES_OK) {
res = FR_DISK_ERR;
break;
}

// 验证写入
uint8_t verify_buf[SD_SECTOR_SIZE];
if (disk_read(0, verify_buf, sector + i, 1) == RES_OK) {
if (memcmp(data + i * SD_SECTOR_SIZE, verify_buf, SD_SECTOR_SIZE) != 0) {
res = FR_INT_ERR;
break;
}
}
}

return res;
}

三、硬件建议

电源稳定性

确保SD卡供电电压稳定（3.3V±5%）
在VCC和GND之间添加100nF和10μF电容

信号完整性

SPI信号线串联33Ω电阻
适当添加上拉电阻（10k-100k）
缩短走线长度，避免交叉干扰

四、调试建议

添加详细的日志记录

void log_sd_error(FRESULT res) {
switch(res) {
case FR_DISK_ERR: LOG("SD: Disk error"); break;
case FR_INT_ERR: LOG("SD: Internal error"); break;
case FR_NOT_READY:LOG("SD: Not ready"); break;
default: LOG("SD: Error %d", res);
}
}