STM32F407 SDIO SD NAND驱动

为STM32F407开发SDIO驱动以支持SD NAND需结合其物理特性和控制器协议。以下是关键步骤和代码框架：

1. 硬件配置

(1) SDIO引脚初始化（STM32CubeMX配置）

• SDIO接口：

• SDIO_CK (PC12), SDIO_CMD (PD2)

• SDIO_D0~SDIO_D3 (PC8-PC11)

• DMA配置：

• 启用SDIO RX/TX的DMA通道（如DMA2 Stream3/6），提升传输效率。

(2) SDIO时钟配置

// 示例：SDIO时钟 = 48MHz / (CLKDIV+2) SDIO_InitTypeDef sdio_init;sdio_init.ClockDiv = 0;    // 分频系数 (0-255)sdio_init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;sdio_init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;sdio_init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_ENABLE;HAL_SD_Init(&hsd, &sdio_init);

2. 驱动适配关键点

(1) 初始化序列

HAL_StatusTypeDef SD_Init(SD_HandleTypeDef *hsd) {
  // 1. 发送CMD0复位设备
  SD_SendCmd(hsd, SD_CMD_GO_IDLE_STATE, 0, SDIO_CMDRESET_SHORT, SDIO_TIMEOUT);
  
  // 2. 发送CMD8检查电压兼容性
  SD_SendCmd(hsd, SD_CMD_HS_SEND_EXT_CSD, 0x1AA, SDIO_CMDRESET_SHORT, SDIO_TIMEOUT);
  
  // 3. 发送ACMD41初始化（OCR参数含3.3V标志）
  uint32_t ocr = 0x40FF8000; // 3.3V支持 + 高容量标志
  while (HAL_SD_SendOpCond(hsd, ocr, &card_info) != HAL_OK);
  
  // 4. 发送CMD2获取CID
  HAL_SD_Get_CID(hsd, cid_buffer);
  
  // 5. 发送CMD3获取RCA（相对地址）
  HAL_SD_Get_RCA(hsd, &rca);}

(2) 读写函数封装

// 读单块（512字节）HAL_StatusTypeDef SD_ReadBlock(SD_HandleTypeDef *hsd, uint32_t block_addr, uint8_t *data) {
  return HAL_SD_ReadBlocks(hsd, data, block_addr, 1, SDIO_TIMEOUT);}// 写单块（对齐到页大小）HAL_StatusTypeDef SD_WriteBlock(SD_HandleTypeDef *hsd, uint32_t block_addr, uint8_t *data) {
  // 检查是否页对齐（假设页大小=512B）
  if (((uint32_t)data % 4) != 0) { // 内存地址4字节对齐
    memcpy(aligned_buffer, data, 512); // 复制到对齐缓冲区
    data = aligned_buffer;
  }
  return HAL_SD_WriteBlocks(hsd, data, block_addr, 1, SDIO_TIMEOUT);}

3. SD NAND特性适配

(1) 页对齐写入优化

• 避免读-改-写：确保每次写入数据长度为 页大小的整数倍（通常512B/2KB/4KB）。

// 多块写入（适用于>1页数据）HAL_SD_WriteBlocks(hsd, data, start_block, block_count, SDIO_TIMEOUT);

(2) 坏块管理

• 实现坏块标记跳过机制：

uint32_t find_valid_block(uint32_t start_block) {
  while (start_block < MAX_BLOCK) {
    if (is_bad_block(start_block) == 0) // 自定义坏块检测函数
      return start_block;
    start_block++;
  }
  return 0xFFFFFFFF; // 无效块}

4. 文件系统集成（FATFS）

(1) 对接FATFS的diskio.c

// disk_read函数示例DRESULT disk_read(BYTE pdrv, BYTE *buff, LBA_t sector, UINT count) {
  SD_HandleTypeDef *hsd = &hsd1;
  if (HAL_SD_ReadBlocks(hsd, buff, sector, count, SDIO_TIMEOUT) != HAL_OK)
    return RES_ERROR;
  return RES_OK;}// disk_write函数（确保4字节对齐+整页写）DRESULT disk_write(BYTE pdrv, const BYTE *buff, LBA_t sector, UINT count) {
  if (((uint32_t)buff % 4) != 0) { // 处理非对齐地址
    for (UINT i = 0; i < count; i++) {
      memcpy(aligned_buf, buff + i*512, 512);
      HAL_SD_WriteBlocks(hsd, aligned_buf, sector+i, 1, SDIO_TIMEOUT);
    }
  } else {
    HAL_SD_WriteBlocks(hsd, buff, sector, count, SDIO_TIMEOUT);
  }
  return RES_OK;}

5. 调试注意事项

1. 时钟稳定性：

• 确保SDIO_CK ≤ 25MHz（初始化阶段），正常操作可升至48MHz。

2. DMA传输中断：

• 检查DMA2_Stream3_IRQHandler/DMA2_Stream6_IRQHandler是否启用。

3. 电压匹配：

• SD NAND工作电压通常为2.7-3.6V，确认STM32 I/O电平匹配。

4. 物理连接：

• 10-100nF退耦电容靠近SD NAND VCC引脚，数据线长度≤50mm。

关键优化：

• 启用SDIO外设的DMA传输（减少CPU占用）

• 使用双缓冲机制提升连续读写性能

• 在disk_write()中强制页对齐写入，避免读-改-写惩罚

通过以上步骤，可稳定驱动SD NAND并适配其物理特性。实际开发中建议结合STM32CubeMX生成基础代码，再根据具体SD NAND型号调整时序和块管理策略。

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