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如何使用HAL库实现SDNAND的读写擦除操作?

SD NAND-贴片式TF卡-贴片式SD卡-免费测试2025-06-1220

使用 HAL 库实现 SDNAND 的读写擦除操作

SDNAND(SD NAND)是一种结合了 SD 接口和 NAND 闪存特性的存储设备,其操作流程与普通 SD 卡有相似之处,但在擦除操作等方面存在差异。以下是基于 STM32F407ZET6 和 HAL 库实现 SDNAND 读写擦除操作的详细方法:

一、硬件连接与初始化配置

1. 硬件连接(STM32F407 与 SDNAND)

SDNAND 通常通过 SDIO 接口连接,需确保以下引脚正确连接:

  • SDIO_D0~D3:数据信号线(4 位模式时使用)

  • SDIO_CLK:时钟线(最高频率需参考 SDNAND 规格)

  • SDIO_CMD:命令线

  • 电源与地:VDD(通常 3.3V)、GND

  • 卡检测引脚(可选):用于检测 SDNAND 是否插入

2. HAL 库工程配置

  1. CubeMX 配置

    • 启用 SDIO 外设,设置为 4 位数据模式

    • 配置 SDIO 时钟频率(建议初始化为 25MHz 以下,初始化后可提高)

    • 配置卡检测引脚(若使用)为 GPIO 输入

    • 生成 HAL 库工程代码

  2. 手动初始化关键参数

SD_HandleTypeDef hsd; // SDIO句柄void SDNAND_Init(void) {
    // 初始化SDIO GPIO和时钟
    __HAL_RCC_SDIO_CLK_ENABLE();
    __HAL_RCC_GPIOD_CLK_ENABLE(); // 假设SDIO引脚在GPIOD

    // 配置SDIO引脚(以STM32F407为例)
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStruct = {0};
    GPIO_InitStruct.Pin = GPIO_PIN_8|GPIO_PIN_9|GPIO_PIN_10|GPIO_PIN_11|GPIO_PIN_12|GPIO_PIN_13|GPIO_PIN_14|GPIO_PIN_15;
    GPIO_InitStruct.Mode = GPIO_MODE_AF_PP;
    GPIO_InitStruct.Pull = GPIO_NOPULL;
    GPIO_InitStruct.Speed = GPIO_SPEED_FREQ_HIGH;
    GPIO_InitStruct.Alternate = GPIO_AF12_SDIO;
    HAL_GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStruct);

    // 初始化SDIO句柄
    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;
    hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;
    hsd.Init.ClockDiv = 50; // 初始分频,生成约400kHz时钟(SDNAND初始化需要低频)
    
    // 初始化SDNAND
    if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK) {
        Error_Handler();
    }
    
    // 初始化后可提高时钟频率
    hsd.Init.ClockDiv = 2; // 假设系统时钟为100MHz,生成约50MHz时钟
    HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B);}

二、SDNAND 读写擦除核心函数实现

  1. 读取操作函数

  2. /**
     * @brief 从SDNAND指定地址读取数据
     * @param blockAddr 块地址(每个块通常512字节)
     * @param buffer 读取数据存储缓冲区
     * @param blockCount 读取块数量
     * @return HAL状态
     */HAL_StatusTypeDef SDNAND_ReadBlocks(uint32_t blockAddr, uint8_t *buffer, uint32_t blockCount) {
        HAL_StatusTypeDef status;
        
        // 检查SDNAND是否就绪
        if (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_READY) {
            return HAL_ERROR;
        }
        
        // 使用HAL库SD_ReadBlocks函数读取数据
        status = HAL_SD_ReadBlocks(&hsd, buffer, blockAddr, blockCount, 1000); // 超时1000ms
        
        // 等待数据传输完成
        while (status == HAL_OK && HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER) {
            // 等待传输中状态
        }
        
        // 检查传输结果
        if (status == HAL_OK) {
            status = HAL_SD_WaitForCardOperation(&hsd, 1000); // 等待操作完成
        }
        
        return status;}

    2. 写入操作函数

  3. **
     * @brief 向SDNAND指定地址写入数据
     * @param blockAddr 块地址
     * @param buffer 写入数据缓冲区
     * @param blockCount 写入块数量
     * @return HAL状态
     */HAL_StatusTypeDef SDNAND_WriteBlocks(uint32_t blockAddr, uint8_t *buffer, uint32_t blockCount) {
        HAL_StatusTypeDef status;
        
        // 检查SDNAND是否可写
        if (HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_READY || 
            HAL_SD_IsCardWriteProtected(&hsd)) {
            return HAL_ERROR;
        }
        
        // 使用HAL库SD_WriteBlocks函数写入数据
        status = HAL_SD_WriteBlocks(&hsd, buffer, blockAddr, blockCount, 1000);
        
        // 等待数据传输完成
        while (status == HAL_OK && HAL_SD_GetCardState(&hsd) != HAL_SD_CARD_TRANSFER) {
            // 等待传输中状态
        }
        
        // 检查传输结果
        if (status == HAL_OK) {
            status = HAL_SD_WaitForCardOperation(&hsd, 1000);
        }
        
        return status;

    三、SDNAND 特殊操作注意事项

  4. 擦除操作限制

    1. SDNAND 擦除必须以块为单位,且块大小可能大于普通 SD 卡(如 4KB)

    2. 擦除前需确保目标块未被写保护

    3. 擦除操作耗时较长,需设置足够的超时时间

  5. 写操作前检查

    1. SDNAND 写入前可能需要先擦除(NAND 闪存特性)

    2. 部分 SDNAND 支持 "写前自动擦除",需查看芯片手册确认

  6. 错误处理优化


  7. // 示例:带重试机制的读写函数HAL_StatusTypeDef SDNAND_ReadWithRetry(uint32_t addr, uint8_t *buf, uint32_t cnt) {
        int retry = 3;
        HAL_StatusTypeDef status;
        
        do {
            status = SDNAND_ReadBlocks(addr, buf, cnt);
            retry--;
        } while (status != HAL_OK && retry > 0);
        
        return status;}


  1. 四、完整操作流程示例

  2. / SDNAND操作主流程示例void SDNAND_OperationDemo(void) {
        uint8_t readBuffer[512] = {0};
        uint8_t writeBuffer[512] = {0};
        uint32_t blockAddr = 10; // 操作块地址
        
        // 1. 初始化SDNAND
        SDNAND_Init();
        
        // 2. 擦除目标块(若需要)
        SDNAND_EraseBlocks(blockAddr, blockAddr);
        
        // 3. 准备写入数据
        for (int i = 0; i < 512; i++) {
            writeBuffer[i] = (uint8_t)i;
        }
        
        // 4. 写入数据
        if (SDNAND_WriteBlocks(blockAddr, writeBuffer, 1) == HAL_OK) {
            printf("Write to SDNAND successful!
    ");
        }
        
        // 5. 读取数据
        if (SDNAND_ReadBlocks(blockAddr, readBuffer, 1) == HAL_OK) {
            printf("Read from SDNAND successful!
    ");
            // 验证数据
            int match = 1;
            for (int i = 0; i < 512; i++) {
                if (readBuffer[i] != writeBuffer[i]) {
                    match = 0;
                    break;
                }
            }
            if (match) {
                printf("Data verification passed!
    ");
            }
        }}
    通过以上方法,即可使用 HAL 库实现 STM32F407ZET6 对 SDNAND 的读写擦除操作。实际开发中需根据具体 SDNAND 调整命令参数,并注意擦除操作的特殊性,避免因操作不当导致数据损坏。

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