除了使用 STM32F407 的 SDIO 接口,还可以通过以下几种方式实现与 SD NAND 的通信:
SPI(Serial Peripheral Interface)是一种同步串行通信协议,通过 4 线(SCK、MOSI、MISO、CS)实现全双工通信。
优点:
缺点:
实现步骤:
STM32 SD NAND ------------------ SPI_SCK CLK SPI_MOSI CMD SPI_MISO DATA0 GPIO_CS CS(片选,部分SD NAND可能无此引脚)
软件配置:
示例代码(STM32 HAL 库):
// 初始化SPI接口void SPI_Init(void) { __HAL_RCC_SPI1_CLK_ENABLE(); __HAL_RCC_GPIOA_CLK_ENABLE(); GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0}; GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_5 | GPIO_PIN_6 | GPIO_PIN_7; GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP; GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL; GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_VERY_HIGH; GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF5_SPI1; HAL_GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStruct); hspi.Instance = SPI1; hspi.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER; hspi.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES; hspi.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT; hspi.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW; hspi.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE; hspi.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT; hspi.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; // 低速初始化 hspi.Init.FirstBit = SPI_FIRSTBIT_MSB; hspi.Init.TIMode = SPI_TIMODE_DISABLE; hspi.Init.CRCCalculation = SPI_CRCCALCULATION_DISABLE; HAL_SPI_Init(&hspi);}// 通过SPI发送SD命令uint8_t SPI_SendCommand(uint8_t cmd, uint32_t arg) { uint8_t response; uint8_t retry = 0; // 发送命令帧 SPI_WriteByte(0x40 | cmd); // 命令字节 SPI_WriteByte((arg >> 24) & 0xFF); // 参数字节1 SPI_WriteByte((arg >> 16) & 0xFF); // 参数字节2 SPI_WriteByte((arg >> 8) & 0xFF); // 参数字节3 SPI_WriteByte(arg & 0xFF); // 参数字节4 if (cmd == 0) { // CMD0 SPI_WriteByte(0x95); // CRC校验 } else if (cmd == 8) { // CMD8 SPI_WriteByte(0x87); // CRC校验 } else { SPI_WriteByte(0xFF); // 其他命令不需要CRC } // 等待响应 while ((response = SPI_ReadByte()) == 0xFF) { if (retry++ > 0x1F) return 0xFF; // 超时返回 } return response;}
通过普通 GPIO 引脚模拟 SDIO 或 SPI 协议的时序,手动控制每个信号的电平变化。
优点:
缺点:
实现步骤:
#define SD_CLK_PIN GPIO_PIN_0#define SD_CMD_PIN GPIO_PIN_1#define SD_DATA0_PIN GPIO_PIN_2#define SD_PORT GPIOA
实现位操作函数:
// 设置CLK引脚电平void SD_SetCLK(uint8_t state) { HAL_GPIO_WritePin(SD_PORT, SD_CLK_PIN, state ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET);}// 发送一位数据void SD_SendBit(uint8_t bit) { HAL_GPIO_WritePin(SD_PORT, SD_CMD_PIN, bit ? GPIO_PIN_SET : GPIO_PIN_RESET); SD_SetCLK(1); // 上升沿 SD_SetCLK(0); // 下降沿}// 接收一位数据uint8_t SD_ReceiveBit(void) { SD_SetCLK(1); // 上升沿采样 uint8_t bit = HAL_GPIO_ReadPin(SD_PORT, SD_DATA0_PIN); SD_SetCLK(0); // 下降沿 return bit;}
结合 SDIO 或 SPI 接口,使用 DMA 实现高速数据传输,减少 CPU 干预。
优点:
缺点:
实现步骤(以 SDIO+DMA 为例):
__HAL_RCC_DMA2_CLK_ENABLE();
配置 DMA 通道:
hdma_sdio_rx.Instance = DMA2_Stream3;hdma_sdio_rx.Init.Channel = DMA_CHANNEL_4;hdma_sdio_rx.Init.Direction = DMA_PERIPH_TO_MEMORY;hdma_sdio_rx.Init.PeriphInc = DMA_PINC_DISABLE;hdma_sdio_rx.Init.MemInc = DMA_MINC_ENABLE;hdma_sdio_rx.Init.PeriphDataAlignment = DMA_PDATAALIGN_WORD;hdma_sdio_rx.Init.MemDataAlignment = DMA_MDATAALIGN_WORD;hdma_sdio_rx.Init.Mode = DMA_NORMAL;hdma_sdio_rx.Init.Priority = DMA_PRIORITY_VERY_HIGH;hdma_sdio_rx.Init.FIFOMode = DMA_FIFOMODE_ENABLE;hdma_sdio_rx.Init.FIFOThreshold = DMA_FIFO_THRESHOLD_FULL;hdma_sdio_rx.Init.MemBurst = DMA_MBURST_INC4;hdma_sdio_rx.Init.PeriphBurst = DMA_PBURST_INC4;HAL_DMA_Init(&hdma_sdio_rx);
关联 SDIO 与 DMA:
__HAL_LINKDMA(&hsd, hdmarx, hdma_sdio_rx);__HAL_LINKDMA(&hsd, hdmatx, hdma_sdio_tx);
通过 USB 接口将 SD NAND 模拟为 U 盘,实现与主机的数据交换。
优点:
缺点:
实现步骤:
USBD_Init(&hUsbDeviceFS, &FS_Desc, DEVICE_FS);USBD_RegisterClass(&hUsbDeviceFS, &USBD_MSC);USBD_MSC_RegisterStorage(&hUsbDeviceFS, &USBD_Storage_Interface_fops_FS);USBD_Start(&hUsbDeviceFS);
tatic int8_t USBD_MSC_Init_FS(void);static int8_t USBD_MSC_DeInit_FS(void);static int8_t USBD_MSC_GetCapacity_FS(uint32_t *block_num, uint16_t *block_size);static int8_t USBD_MSC_IsReady_FS(void);static int8_t USBD_MSC_IsWriteProtected_FS(void);static int8_t USBD_MSC_Read_FS(uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len);static int8_t USBD_MSC_Write_FS(uint8_t *buf, uint32_t blk_addr, uint16_t blk_len);static int8_t USBD_MSC_GetMaxLUN_FS(void);
使用专用芯片(如 FT232R、CP2102)将 I2C 或 UART 转换为 SD 接口。
优点:
缺点:
实现步骤:
MCU 适配器 SD NAND ---------------------------- I2C/UART ↔ SD接口 ↔ SD卡
使用适配器提供的 API:
// 通过I2C发送数据到适配器HAL_I2C_Master_Transmit(&hi2c1, ADAPTER_ADDR, txBuffer, txSize, 1000);// 从适配器接收数据HAL_I2C_Master_Receive(&hi2c1, ADAPTER_ADDR, rxBuffer, rxSize, 1000);