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TMS320F280039C驱动SDNAND的SPI模式Demo

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-02-06119

以下是 TMS320F280039C 通过 SPI 模式驱动 SD NAND 的详细软硬件实现方法,涵盖硬件接线、软件代码及关键步骤。


一、硬件设计

1. 硬件接线

SD NAND 的 SPI 模式通常需要以下引脚连接(以常见 SD NAND 模块为例):

图片.png

注意事项

  • 电平匹配:确保 TMS320F280039C 的 GPIO 与 SD NAND 电平兼容(通常为 3.3V)。

  • 上拉电阻:在 SPI 总线上添加 10kΩ 上拉电阻(尤其是 MISO 引脚),确保信号稳定性。

  • 电源滤波:在 VCC 和 GND 之间添加 100nF 电容,减少电源噪声。


二、软件实现

1. SPI 模块初始化

配置 TMS320F280039C 的 SPI 模块为 主机模式,使用以下代码(以 SPI-A 为例):

#include "F28x_Project.h"void SPI_Init(void) {
   // 1. 使能 SPI 外设时钟
   EALLOW;
   CpuSysRegs.PCLKCR0.bit.SPIAENCLK = 1; // 启用 SPI-A 时钟
   EDIS;

   // 2. 配置 GPIO 为 SPI 功能
   GPIO_SetupPinOptions(15, GPIO_PRIMARY_PIN, GPIO_PULLUP);  // SPISIMOA (MOSI)
   GPIO_SetupPinOptions(14, GPIO_PRIMARY_PIN, GPIO_PULLUP);  // SPISOMIA (MISO)
   GPIO_SetupPinOptions(13, GPIO_ALTERNATE_PIN, GPIO_PULLUP); // SPICLKA (SCLK)
   GPIO_SetupPinOptions(12, GPIO_ALTERNATE_PIN, GPIO_PULLUP); // SPISTEA (CS)

   // 3. 配置 SPI 参数
   SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET = 0;     // 进入复位模式
   SpiaRegs.SPICCR.bit.SPICHAR = 0x7;      // 8 位数据
   SpiaRegs.SPICCR.bit.CLKPOLARITY = 0;    // 时钟极性:上升沿采样
   SpiaRegs.SPICTL.bit.CLK_PHASE = 0;      // 时钟相位:正常模式
   SpiaRegs.SPICTL.bit.MASTER_SLAVE = 1;   // 主机模式
   SpiaRegs.SPICTL.bit.TALK = 1;           // 允许发送
   SpiaRegs.SPIBRR = 0x3F;                 // SPI 波特率(根据系统时钟调整)
   SpiaRegs.SPICCR.bit.SPISWRESET = 1;     // 退出复位模式}

2. SD NAND 初始化

SD 卡在 SPI 模式下需遵循初始化流程(发送 CMD0, CMD8, CMD55, CMD41 等命令):

#define SD_CS_LOW()     GpioDataRegs.GPBCLEAR.bit.GPIO12 = 1  // CS 置低#define SD_CS_HIGH()    GpioDataRegs.GPBSET.bit.GPIO12 = 1    // CS 置高uint8_t SD_SendCommand(uint8_t cmd, uint32_t arg, uint8_t crc) {
   uint8_t response;
   SD_CS_LOW();
   SPI_Write(cmd | 0x40);       // 发送命令(CMD格式:0x40 + 命令号)
   SPI_Write((arg >> 24) & 0xFF);
   SPI_Write((arg >> 16) & 0xFF);
   SPI_Write((arg >> 8) & 0xFF);
   SPI_Write(arg & 0xFF);
   SPI_Write(crc);
   
   // 等待响应(超时处理)
   for (int i = 0; i < 0x100; i++) {
       response = SPI_Read();
       if ((response & 0x80) == 0) break;
   }
   SD_CS_HIGH();
   return response;}uint8_t SD_Init(void) {
   // 1. 发送至少 74 个时钟脉冲(SD 卡上电初始化)
   SD_CS_HIGH();
   for (int i = 0; i < 10; i++) SPI_Write(0xFF);

   // 2. 发送 CMD0 (GO_IDLE_STATE)
   if (SD_SendCommand(0, 0, 0x95) != 0x01) return 0xFF;

   // 3. 发送 CMD8 (SEND_IF_COND)
   if (SD_SendCommand(8, 0x1AA, 0x87) != 0x01) return 0xFF;

   // 4. 发送 CMD55 + CMD41 (APP_CMD + SD_SEND_OP_COND)
   for (int retry = 0; retry < 100; retry++) {
       SD_SendCommand(55, 0, 0x65);
       if (SD_SendCommand(41, 0x40000000, 0x77) == 0x00) break;
   }

   // 5. 设置块长度为 512 字节(CMD16)
   SD_SendCommand(16, 512, 0xFF);
   return 0x00; // 初始化成功}

3. SD NAND 数据读写

实现单块读写函数(以读为例):

uint8_t SD_ReadBlock(uint32_t addr, uint8_t *buffer) {
   SD_CS_LOW();
   SD_SendCommand(17, addr, 0xFF); // CMD17: READ_SINGLE_BLOCK

   // 等待数据起始标志 0xFE
   while (SPI_Read() != 0xFE);

   // 读取 512 字节数据
   for (int i = 0; i < 512; i++) {
       buffer[i] = SPI_Read();
   }

   // 读取 CRC(SPI 模式下可忽略)
   SPI_Read();
   SPI_Read();
   SD_CS_HIGH();
   return 0;}

4. 集成文件系统(如 FatFs)

使用 FatFs 库实现文件操作:

#include "ff.h"FATFS fs;FIL file;void FileSystem_Init(void) {
   f_mount(&fs, "", 1);          // 挂载文件系统
   f_open(&file, "test.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);
   f_write(&file, "Hello SD NAND!", 14, NULL);
   f_close(&file);}

三、调试与优化

1. 调试技巧

  • 逻辑分析仪:检查 SPI 波形,确认时钟频率、数据对齐。

  • 超时处理:在 SD 卡初始化中添加超时检测,避免死循环。

  • 错误码:通过返回值判断错误阶段(如初始化失败、读写超时)。

2. 常见问题

  • SPI 速率过高:降低 SPI 波特率(初始化阶段建议 400kHz 以下)。

  • 电平不匹配:确认 SD NAND 的电压是否为 3.3V。

  • 文件系统挂载失败:检查 SD 卡是否已正确格式化(FAT32/exFAT)。


四、完整代码框架

参考 TI C2000Ware 中的 sd_spi_example 工程,或结合上述代码自行实现。


总结

通过以上步骤,可实现 TMS320F280039C 通过 SPI 驱动 SD NAND,适用于数据存储、固件升级等场景。如需更高性能,可优化 SPI 时钟速率或使用 DMA 传输。


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