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nRF52840驱动SD NAND例程详解

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-04-05121

针对 nRF52840 驱动 SD NAND(或 SD 卡) 的例程和开发资料,以下是详细的步骤和资源说明。由于 SD NAND 通常指基于 NAND Flash 但接口类似 SD 卡的存储芯片,其驱动方式可能与 SD 卡类似,需结合具体芯片手册。以下是基于常见场景的指导:


一、硬件准备

  1. nRF52840 开发板
    如 Nordic 官方开发板(nRF52840 DK)或第三方兼容板。

  2. SD NAND/SD 卡模块

    • 如果是 SD 卡,需支持 SPI 模式(大多数模块支持)。

    • 如果是 SD NAND(如 W25Qxx 系列 SPI Flash),需确认接口为 SPI/QSPI。

  3. 硬件连接
    SPI 模式示例(以 SD 卡为例):

  4. nRF52840          SD Card (SPI Mode)
    -------------------------------
    SPI_SCK   -->     CLK
    SPI_MOSI  -->     MOSI (DI)
    SPI_MISO  -->     MISO (DO)
    SPI_CS    -->     CS
    GPIO      -->     CD (Card Detect, 可选)
    VCC (3.3V)-->     VCC
    GND       -->     GND

二、软件配置(基于 nRF5 SDK)

1. SDK 选择

  • 使用 nRF5 SDK v17.1+(支持最新外设驱动和协议栈)。

  • 下载地址:Nordic nRF5 SDK

2. 关键驱动与库

  • SPI/QSPI 驱动:用于与存储芯片通信。

  • FATFS 文件系统:如需文件系统支持(SD 卡常用)。

  • SD Card 库:部分 SDK 版本包含 SD 卡底层驱动。

3. 参考例程

  • SPI 主设备例程
    路径:
    nRF5_SDK/examples/peripheral/spi/

  • QSPI 例程(适用于 QSPI Flash)
    路径:
    nRF5_SDK/examples/peripheral/qspi/

  • FATFS 文件系统例程
    路径:
    nRF5_SDK/examples/filesystem/


三、SD 卡驱动实现步骤(SPI 模式)

1. 初始化 SPI 外设

#include "nrf_drv_spi.h"nrf_drv_spi_config_t spi_config = {
   .sck_pin  = SPI_SCK_PIN,
   .mosi_pin = SPI_MOSI_PIN,
   .miso_pin = SPI_MISO_PIN,
   .ss_pin   = SPI_CS_PIN,
   .irq_priority = SPI_IRQ_PRIORITY,
   .orc = 0xFF,
   .frequency = NRF_DRV_SPI_FREQ_4M, // 初始频率建议 1-4MHz
   .mode = NRF_DRV_SPI_MODE_3,
   .bit_order = NRF_DRV_SPI_BIT_ORDER_MSB_FIRST};nrf_drv_spi_init(&spi_instance, &spi_config, NULL, NULL);

2. SD 卡初始化流程

  1. 发送 CMD0(复位卡)

    send_spi_command(CMD0, 0, 0x95);
  2. 发送 CMD8(检查电压支持)

  3. 发送 ACMD41(初始化卡)

  4. 设置块长度(CMD16)

3. 读写数据块

  • 读取单个块(CMD17)

    send_spi_command(CMD17, block_address, 0xFF);read_spi_data(buffer, 512); // 512 字节/块
  • 写入单个块(CMD24)

    send_spi_command(CMD24, block_address, 0xFF);write_spi_data(buffer, 512);

4. 集成 FATFS

  • sdk_config.h 中启用 FATFS_ENABLED

  • 实现底层磁盘接口(diskio.c):

    DSTATUS disk_initialize(BYTE pdrv) {
       // 初始化 SPI 和 SD 卡}DRESULT disk_read(BYTE pdrv, BYTE* buff, LBA_t sector, UINT count) {
       // 读取 SD 卡扇区}

四、QSPI 驱动 NAND Flash

若使用 QSPI 接口的 NAND Flash(如 Winbond W25Q128):

1. 初始化 QSPI

#include "nrfx_qspi.h"nrfx_qspi_config_t qspi_config = {
   .xip_offset = 0,
   .pins = {
       .sck_pin = QSPI_SCK_PIN,
       .csn_pin = QSPI_CS_PIN,
       .io0_pin = QSPI_IO0_PIN,
       .io1_pin = QSPI_IO1_PIN,
       .io2_pin = QSPI_IO2_PIN,
       .io3_pin = QSPI_IO3_PIN,
   },
   .prot_if = {
       .readoc = NRF_QSPI_READOC_READ4IO, // 4 线读取
       .writeoc = NRF_QSPI_WRITEOC_PP4IO, // 4 线写入
       .addrmode = NRF_QSPI_ADDRMODE_24BIT,
   },
   .phy_if = {
       .sck_freq = NRF_QSPI_FREQ_32MDIV1,
       .sck_delay = 0x10,
   }};nrfx_qspi_init(&qspi_config, NULL, NULL);

2. 读写 Flash

// 读取数据nrfx_qspi_read(buffer, length, address);// 写入数据(需先擦除)nrfx_qspi_erase(NRF_QSPI_ERASE_LEN_4KB, address);nrfx_qspi_write(buffer, length, address);

五、调试技巧

  1. 逻辑分析仪:抓取 SPI/QSPI 波形,验证命令和数据。

  2. 电源稳定性:确保 SD 卡/NAND Flash 供电充足(3.3V ±10%)。

  3. 速率适配:初始化时使用低频(1MHz),成功后逐步提高。


六、参考资源

  1. nRF5 SDK 文档

    • nRF5_SDK/documentation/

  2. SD 卡物理层协议

  3. 开源项目参考

    • GitHub 搜索关键词:nRF52840 SD card driver

  4. Nordic 论坛

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