GD32驱动SDNAND的SD模式详细教程方法

在 GD32 微控制器上使用 SD 模式 驱动 SDNAND，可以通过以下步骤配置 SDIO 控制器，初始化 SDNAND，并实现基本的读写操作。GD32 系列 MCU 提供了硬件 SDIO 接口，用于高速数据传输，SD 模式通常比 SPI 更高效。

1. 硬件连接

确保 GD32 的 SDIO 引脚正确连接到 SDNAND。

连接方式：

• CMD (Command)：连接到 GD32 的 SD_CMD 引脚。

• CLK (Clock)：连接到 GD32 的 SD_CLK 引脚。

• D0-D3 (Data Lines)：如果使用 4-bit 模式，需连接 D0-D3 引脚。如果使用 1-bit 模式，只需连接 D0 引脚。

• VCC 和 GND：确保电源电压为 3.3V（或 SDNAND 规格要求的电压）。

2. 配置 SDIO

在 SD 模式下，GD32 使用 SDIO 外设来与 SDNAND 进行通信。SDIO 的初始化配置包括时钟设置、数据宽度配置等。

SDIO 初始化步骤：

1. 配置 GPIO： 配置用于 SDIO 的引脚为复用功能。

2. 配置时钟： 初始化时，时钟频率应设置为较低值（通常为 400kHz），初始化完成后可以提高时钟频率。

3. SDIO 模块初始化： 配置 SDIO 的时钟边沿、总线宽度（1-bit 或 4-bit）等参数。

SDIO 初始化代码示例：

c复制代码void SDIO_Init(void){    // 配置 SDIO 引脚
    gpio_init(GPIOC, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_8 | GPIO_PIN_9 | GPIO_PIN_10 | GPIO_PIN_11 | GPIO_PIN_12);
    gpio_init(GPIOD, GPIO_MODE_AF_PP, GPIO_OSPEED_50MHZ, GPIO_PIN_2);    // 配置时钟
    rcu_periph_clock_enable(RCU_SDIO);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOC);
    rcu_periph_clock_enable(RCU_GPIOD);    
    // 配置 SDIO
    sdio_init(SDIO_CLOCK_EDGE_RISING, SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE, SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE, SDIO_BUS_WIDE_1B, SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE);
    sdio_clock_set(400000);  // 初始时钟设为 400kHz}

3. SDNAND 初始化

SDNAND 的初始化过程涉及多条命令，通常与标准的 SD 卡初始化类似。主要步骤包括复位卡、检查电压、选择卡片等。

初始化流程：

1. CMD0 (GO_IDLE_STATE)：将 SDNAND 复位，进入 IDLE 状态。

2. CMD8 (SEND_IF_COND)：检查电压范围和接口条件。

3. ACMD41：激活 SDNAND 并等待其准备就绪。

4. CMD2 (ALL_SEND_CID) 和 CMD3 (SEND_RELATIVE_ADDR)：获取卡的识别信息和 RCA。

5. CMD7 (SELECT_CARD)：选择卡进入传输状态。

SDNAND 初始化代码示例：

c复制代码uint8_t SDNAND_Init(void){    uint8_t response;    // 发送 CMD0，复位 SD 卡
    sdio_command_send(SD_CMD_GO_IDLE_STATE, 0, SDIO_RESP_NONE);    
    // 发送 CMD8，检查电压范围
    response = sdio_command_send(SD_CMD_SEND_IF_COND, 0x1AA, SDIO_RESP_SHORT);    if (response & SDIO_RESP_ERROR) {        return 0;  // 电压不匹配，初始化失败
    }    // 发送 ACMD41，等待卡片就绪
    do {
        sdio_command_send(SD_CMD_APP_CMD, 0, SDIO_RESP_SHORT);  // 发送 CMD55
        response = sdio_command_send(SD_CMD_SD_APP_OP_COND, 0x40000000, SDIO_RESP_SHORT);  // 发送 ACMD41
    } while (response & SDIO_RESP_BUSY);    // 发送 CMD2 获取卡片 CID
    sdio_command_send(SD_CMD_ALL_SEND_CID, 0, SDIO_RESP_LONG);    // 发送 CMD3 获取 RCA
    response = sdio_command_send(SD_CMD_SEND_RELATIVE_ADDR, 0, SDIO_RESP_SHORT);    return 1;  // 初始化成功}

4. 读写操作

一旦 SDNAND 初始化成功，便可以通过 SDIO 接口进行数据传输。读操作使用 CMD17 读取单个数据块，写操作使用 CMD24 写入单个数据块。每个块的大小通常为 512 字节。

读取数据示例：

c复制代码uint8_t SD_ReadBlock(uint32_t address, uint8_t *buffer){    // 发送 CMD17 读取单个数据块
    uint8_t response = sdio_command_send(SD_CMD_READ_SINGLE_BLOCK, address, SDIO_RESP_SHORT);    if (response & SDIO_RESP_ERROR) {        return 0;  // 读取失败
    }    // 等待数据准备
    while (!sdio_flag_get(SDIO_FLAG_RXDAVL));    // 读取 512 字节的数据
    for (int i = 0; i < 512 / 4; i++) {
        *((uint32_t *)buffer + i) = sdio_data_receive();
    }    return 1;  // 读取成功}

写入数据示例：

c复制代码uint8_t SD_WriteBlock(uint32_t address, uint8_t *buffer){    // 发送 CMD24 写入单个数据块
    uint8_t response = sdio_command_send(SD_CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK, address, SDIO_RESP_SHORT);    if (response & SDIO_RESP_ERROR) {        return 0;  // 写入失败
    }    // 写入 512 字节的数据
    for (int i = 0; i < 512 / 4; i++) {
        sdio_data_transmit(*((uint32_t *)buffer + i));
    }    return 1;  // 写入成功}

5. 文件系统集成

要在 SDNAND 上实现文件系统（如 FAT 文件系统），你可以使用 FatFs 库。FatFs 需要底层的块读写接口来管理文件操作。

文件系统集成步骤：

1. 实现读写接口。

2. 初始化 FAT 文件系统。

3. 使用文件 API（如 f_open、f_read、f_write）进行文件操作。

文件读写示例：

c复制代码#include "fatfs.h"void File_Operation(void){
    FATFS fs;
    FIL fil;
    UINT bw;
    FRESULT fr;    // 挂载文件系统
    fr = f_mount(&fs, "", 1);    if (fr != FR_OK) {        // 处理挂载失败
    }    // 创建并打开文件
    fr = f_open(&fil, "test.txt", FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);    if (fr == FR_OK) {        // 写入数据到文件
        f_write(&fil, "GD32 SDNAND Test", 16, &bw);
        f_close(&fil);
    }
}

6. 调试和优化

• 时钟设置：确保 SDIO 时钟频率在允许范围内，初始化时应设置较低频率。

• 调试错误：如果命令响应出现问题，使用逻辑分析仪检查命令和数据的传输时序。

• DMA 支持：为了提高数据传输效率，可以使用 DMA 来传输数据，尤其是大批量传输时。

总结

在 GD32 上使用 SD 模式驱动 SDNAND，主要步骤包括 SDIO 的初始化、卡片的正确初始化，以及通过 SDIO 接口实现高效的读写操作。如果需要文件系统支持，可以集成 FatFs 来管理 SDNAND 上的数据。

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