STM32F103驱动SDNAND贴片式TF卡贴片式SD卡例程

以下是 STM32F103驱动SDNAND的完整指南，涵盖硬件接线（SDIO/SPI）及驱动代码实现：

一、硬件接线方案

1. SDIO模式接线（高速，推荐）

注意事项：

• 在CLK和DAT0-3线上串联22Ω电阻，并靠近SDNAND放置10pF滤波电容。

• 确保电源稳定（3.3V±5%），建议并联100nF+10μF电容。

2. SPI模式接线（低速，备用）

注意事项：

• CS引脚需通过GPIO手动控制，非硬件SPI片选。

• 在MISO线上拉10kΩ电阻，防止信号浮空。

二、SDIO模式驱动代码

1. 初始化SDIO控制器

#include "stm32f1xx_hal.h"SD_HandleTypeDef hsd;void SDIO_Init(void) {
  hsd.Instance = SDIO;
  hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;
  hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE;
  hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;
  hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_4B; // 4位总线
  hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;
  hsd.Init.ClockDiv = SDIO_TRANSFER_CLK_DIV; // 主频72MHz时设为0x76（400kHz初始化）
  
  if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }
  
  // 切换至高速模式（25MHz）
  if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK) {
    Error_Handler();
  }}

2. 读写数据块

// 读取单个块（512字节）HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, buffer, sector, 1, 1000);// 写入单个块HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, buffer, sector, 1, 1000);

三、SPI模式驱动代码

1. SPI初始化

#include "stm32f1xx_hal.h"SPI_HandleTypeDef hspi1;void SPI_Init(void) {
  hspi1.Instance = SPI1;
  hspi1.Init.Mode = SPI_MODE_MASTER;
  hspi1.Init.Direction = SPI_DIRECTION_2LINES;
  hspi1.Init.DataSize = SPI_DATASIZE_8BIT;
  hspi1.Init.CLKPolarity = SPI_POLARITY_LOW;
  hspi1.Init.CLKPhase = SPI_PHASE_1EDGE;
  hspi1.Init.NSS = SPI_NSS_SOFT;
  hspi1.Init.BaudRatePrescaler = SPI_BAUDRATEPRESCALER_256; // 初始400kHz
  HAL_SPI_Init(&hspi1);}

2. SDNAND初始化（SPI模式）

uint8_t SD_SPI_Transfer(uint8_t data) {
  uint8_t rx;
  HAL_SPI_TransmitReceive(&hspi1, &data, &rx, 1, 100);
  return rx;}uint8_t SD_Init_SPI(void) {
  // 发送74个时钟脉冲
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
  for (int i = 0; i < 10; i++) SD_SPI_Transfer(0xFF);
  
  // CMD0: 复位到空闲状态
  uint8_t cmd0[] = {0x40, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x95};
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
  for (int i = 0; i < 6; i++) SD_SPI_Transfer(cmd0[i]);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
  
  // 等待响应0x01
  uint8_t response;
  do {
    response = SD_SPI_Transfer(0xFF);
  } while (response != 0x01);
  
  // 后续CMD8、CMD55、ACMD41初始化流程（略）
  return 0;}

3. 读取数据块

uint8_t SD_ReadBlock(uint32_t sector, uint8_t *buffer) {
  // 发送CMD17（读取单块）
  uint8_t cmd17[] = {0x51, (sector >> 24) & 0xFF, (sector >> 16) & 0xFF, 
                    (sector >> 8) & 0xFF, sector & 0xFF, 0xFF};
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_RESET);
  for (int i = 0; i < 6; i++) SD_SPI_Transfer(cmd17[i]);
  
  // 等待数据起始令牌0xFE
  uint8_t token;
  do {
    token = SD_SPI_Transfer(0xFF);
  } while (token != 0xFE);
  
  // 读取512字节数据
  for (int i = 0; i < 512; i++) {
    buffer[i] = SD_SPI_Transfer(0xFF);
  }
  
  // 丢弃CRC
  SD_SPI_Transfer(0xFF);
  SD_SPI_Transfer(0xFF);
  HAL_GPIO_WritePin(GPIOA, GPIO_PIN_4, GPIO_PIN_SET);
  return 0;}

四、关键调试步骤

1. 硬件检查

• 使用万用表测量所有接线是否连通。

• 用示波器检查CLK信号频率（初始化阶段应为400kHz）。

2. 协议层调试

• SDIO模式：通过HAL_SD_GetCardInfo()获取卡信息，确认容量和版本。

• SPI模式：用逻辑分析仪抓取CMD0和CMD8的发送与响应。

3. 性能优化

• SDIO模式：将时钟分频设为SDIO_TRANSFER_CLK_DIV=0（72MHz主频下可达24MHz SDIO时钟）。

• SPI模式：初始化后提升SPI时钟至18MHz（SPI_BAUDRATEPRESCALER_4）。

五、常见问题解决

1. SDIO初始化失败（HAL_SD_ERROR_UNSUPPORTED_FEATURE）

• 原因：SDNAND不支持高版本SD协议。

• 解决：在HAL_SD_Init()前设置hsd.SdCard.CardVersion = CARD_V1_X;。

2. SPI模式数据错误

• 原因：时序不匹配或信号干扰。

• 解决：

1. 在MISO线上拉10kΩ电阻。

2. 在SD_SPI_Transfer()函数中增加超时检测。

六、完整代码资源

1. SDIO模式示例：
   STM32F1 SDIO驱动SD卡官方例程：https://github.com/STMicroelectronics/STM32CubeF1/tree/master/Projects/STM3210C_EVAL/Applications/FatFs/SD_Standalone

2. SPI模式优化库：
   开源FatFs + SD SPI驱动：https://github.com/afiskon/stm32-spi-sdcard

通过以上方案，可实现STM32F103对SDNAND的稳定读写。建议优先使用SDIO模式以获得最佳性能，SPI模式适用于PCB空间受限场景。

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