一、前言
在STM32项目开发中，经常会用到存储芯片存储数据。 比如：关机时保存机器运行过程中的状态数据，上电再从存储芯片里读取数据恢复；在存储芯片里也会存放很多资源文件。比如，开机音乐，界面上的菜单图标，字库文件，方便设备开机加载。
为了让单片机更加方便的读写这些资源文件，通常都会加文件系统，如果没有文件系统，直接读取写扇区的方式，对数据不好管理。 这篇文章就手把手教大家，在STM32上完成FATFS文件系统的移植；主控芯片采用STM32F103ZET6， 存储芯片我这里采用（雷龙） CS创世 SD NAND 。 SD NAND 简单来说就是贴片式SD卡，使用起来与普通的SD卡一样，简单的区别就是：比TF卡稳定，比eMMC便宜。 下面章节里会详细介绍下 CS创世 SD NAND。
下面是CS创世 SD NAND 与STM32开发的板的接线实物图：
这是读写扇区测试的结果：
二、SD NAND 介绍
我当前使用的SD NAND型号是，CSNP32GCR01-AOW，容量是4GB。
下面是通过编写STM32代码读取的存储信息：
Card Type:SDHC V2.0
Card ManufacturerID:102
Card RCA:5000
Card Capacity:3696 MB
Card BlockSize:512
芯片的详细参数如下：
【1】不用写驱动程序自带坏块管理
【2】尺寸小巧，简单易用，兼容性强，稳定可靠，固件可定制，LGA-8封装
【3】标准SDIO接口，兼容SPI，兼容拔插式TF卡/SD卡，可替代普通TF卡/SD卡
【4】尺寸6.2x8mm，直接贴片，不占空间
【5】内置平均读写算法，通过1万次随机掉电测试
【6】耐高低温，机贴手贴都非常方便
【7】速度级别Class10（读取速度23.5MB/S写入速度12.3MB/S）
【8】支持标准的SD 2.0协议，用户可以直接移植标准驱动代码，省去了驱动代码编程环节。支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND
【9】比TF卡稳定，比eMMC便宜
下面是芯片的实物图： 这是官网申请的样品，焊接了转接板，可以直接插在SD卡卡槽上测试。 最终选型之后，设计PCB板时，设计接口，直接贴片上去使用，非常稳定，抖动也不会导致，外置卡TF卡这种容易松动的问题。
这是雷龙的官网： www.longsto.com/product/35.…
三、编写SD NAND驱动代码
SD NAND 的驱动代码与正常的SD卡协议是一样的，支持标准的SD 2.0协议，下面我就直接贴出写好的驱动代码。
包括了模拟SPI，硬件SPI，SDIO等3种方式，完成对SD NAND 的读写。我当前使用的主控板子是STM32F103ZET6，如果你使用的板子不是这一款，可能还是其他的CPU也没关系；我这里直接贴出了SPI模拟时序的驱动代码，可以直接移植到任何单片机上使用，代码拷贝过去也只需要修改GPIO口即可，非常方便。
3.1 SPI模拟时序驱动方式
（1）整体工程代码
这是当前工程的截图: 代码采用寄存器风格编写，非常简洁。
当前工程完成SD NAND卡初始化，扇区的读写，测试芯片基本的使用情况。
（2） sd.c
#include "sdcard.h"
static u8 SD_Type=0; //存放SD卡的类型
/*
函数功能：SD卡底层接口,通过SPI时序向SD卡读写一个字节
函数参数：data是要写入的数据
返 回 值：读到的数据
*/
u8 SDCardReadWriteOneByte(u8 DataTx)
{
u8 i;
u8 data=0;
for(i=0;iSD_csd.Reserved1=tmp&0x03; //2个保留位
tmp=(u8)((CSD_Tab[0]&0x00FF0000)>>16); //第1个字节
cardinfo->SD_csd.TAAC=tmp; //数据读时间1
tmp=(u8)((CSD_Tab[0]&0x0000FF00)>>8); //第2个字节
cardinfo->SD_csd.NSAC=tmp; //数据读时间2
tmp=(u8)(CSD_Tab[0]&0x000000FF); //第3个字节
cardinfo->SD_csd.MaxBusClkFrec=tmp; //传输速度
tmp=(u8)((CSD_Tab[1]&0xFF000000)>>24); //第4个字节
cardinfo->SD_csd.CardComdClasses=tmp16); //第5个字节
cardinfo->SD_csd.CardComdClasses|=(tmp&0xF0)>>4;//卡指令类低四位
cardinfo->SD_csd.RdBlockLen=tmp&0x0F; //最大读取数据长度
tmp=(u8)((CSD_Tab[1]&0x0000FF00)>>8); //第6个字节
cardinfo->SD_csd.PartBlockRead=(tmp&0x80)>>7; //允许分块读
cardinfo->SD_csd.WrBlockMisalign=(tmp&0x40)>>6; //写块错位
cardinfo->SD_csd.RdBlockMisalign=(tmp&0x20)>>5; //读块错位
cardinfo->SD_csd.DSRImpl=(tmp&0x10)>>4;
cardinfo->SD_csd.Reserved2=0; //保留
if((CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1)||(CardType==SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0)||(SDIO_MULTIMEDIA_CARD==CardType))//标准1.1/2.0卡/MMC卡
{
cardinfo->SD_csd.DeviceSize=(tmp&0x03)SD_csd.DeviceSize|=(tmp&0xC0)>>6;
cardinfo->SD_csd.MaxRdCurrentVDDMin=(tmp&0x38)>>3;
cardinfo->SD_csd.MaxRdCurrentVDDMax=(tmp&0x07);
tmp=(u8)((CSD_Tab[2]&0x00FF0000)>>16); //第9个字节
cardinfo->SD_csd.MaxWrCurrentVDDMin=(tmp&0xE0)>>5;
cardinfo->SD_csd.MaxWrCurrentVDDMax=(tmp&0x1C)>>2;
cardinfo->SD_csd.DeviceSizeMul=(tmp&0x03)8); //第10个字节
cardinfo->SD_csd.DeviceSizeMul|=(tmp&0x80)>>7;
cardinfo->CardCapacity=(cardinfo->SD_csd.DeviceSize+1);//计算卡容量
cardinfo->CardCapacity*=(1CardBlockSize=1CardCapacity*=cardinfo->CardBlockSize;
}else if(CardType==SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD) //高容量卡
{
tmp=(u8)(CSD_Tab[1]&0x000000FF); //第7个字节
cardinfo->SD_csd.DeviceSize=(tmp&0x3F)24); //第8个字节
cardinfo->SD_csd.DeviceSize|=(tmp16); //第9个字节
cardinfo->SD_csd.DeviceSize|=(tmp);
tmp=(u8)((CSD_Tab[2]&0x0000FF00)>>8); //第10个字节
cardinfo->CardCapacity=(long long)(cardinfo->SD_csd.DeviceSize+1)*512*1024;//计算卡容量
cardinfo->CardBlockSize=512; //块大小固定为512字节
}
cardinfo->SD_csd.EraseGrSize=(tmp&0x40)>>6;
cardinfo->SD_csd.EraseGrMul=(tmp&0x3F)>7;
cardinfo->SD_csd.WrProtectGrSize=(tmp&0x7F);
tmp=(u8)((CSD_Tab[3]&0xFF000000)>>24); //第12个字节
cardinfo->SD_csd.WrProtectGrEnable=(tmp&0x80)>>7;
cardinfo->SD_csd.ManDeflECC=(tmp&0x60)>>5;
cardinfo->SD_csd.WrSpeedFact=(tmp&0x1C)>>2;
cardinfo->SD_csd.MaxWrBlockLen=(tmp&0x03)16); //第13个字节
cardinfo->SD_csd.MaxWrBlockLen|=(tmp&0xC0)>>6;
cardinfo->SD_csd.WriteBlockPaPartial=(tmp&0x20)>>5;
cardinfo->SD_csd.Reserved3=0;
cardinfo->SD_csd.ContentProtectAppli=(tmp&0x01);
tmp=(u8)((CSD_Tab[3]&0x0000FF00)>>8); //第14个字节
cardinfo->SD_csd.FileFormatGrouop=(tmp&0x80)>>7;
cardinfo->SD_csd.CopyFlag=(tmp&0x40)>>6;
cardinfo->SD_csd.PermWrProtect=(tmp&0x20)>>5;
cardinfo->SD_csd.TempWrProtect=(tmp&0x10)>>4;
cardinfo->SD_csd.FileFormat=(tmp&0x0C)>>2;
cardinfo->SD_csd.ECC=(tmp&0x03);
tmp=(u8)(CSD_Tab[3]&0x000000FF); //第15个字节
cardinfo->SD_csd.CSD_CRC=(tmp&0xFE)>>1;
cardinfo->SD_csd.Reserved4=1;
tmp=(u8)((CID_Tab[0]&0xFF000000)>>24); //第0个字节
cardinfo->SD_cid.ManufacturerID=tmp;
tmp=(u8)((CID_Tab[0]&0x00FF0000)>>16); //第1个字节
cardinfo->SD_cid.OEM_AppliID=tmp8); //第2个字节
cardinfo->SD_cid.OEM_AppliID|=tmp;
tmp=(u8)(CID_Tab[0]&0x000000FF); //第3个字节
cardinfo->SD_cid.ProdName1=tmp24); //第4个字节
cardinfo->SD_cid.ProdName1|=tmp16); //第5个字节
cardinfo->SD_cid.ProdName1|=tmp8); //第6个字节
cardinfo->SD_cid.ProdName1|=tmp;
tmp=(u8)(CID_Tab[1]&0x000000FF); //第7个字节
cardinfo->SD_cid.ProdName2=tmp;
tmp=(u8)((CID_Tab[2]&0xFF000000)>>24); //第8个字节
cardinfo->SD_cid.ProdRev=tmp;
tmp=(u8)((CID_Tab[2]&0x00FF0000)>>16); //第9个字节
cardinfo->SD_cid.ProdSN=tmp8); //第10个字节
cardinfo->SD_cid.ProdSN|=tmpSD_cid.ProdSN|=tmp;
tmp=(u8)((CID_Tab[3]&0x00FF0000)>>16); //第13个字节
cardinfo->SD_cid.Reserved1|=(tmp&0xF0)>>4;
cardinfo->SD_cid.ManufactDate=(tmp&0x0F)8); //第14个字节
cardinfo->SD_cid.ManufactDate|=tmp;
tmp=(u8)(CID_Tab[3]&0x000000FF); //第15个字节
cardinfo->SD_cid.CID_CRC=(tmp&0xFE)>>1;
cardinfo->SD_cid.Reserved2=1;
return errorstatus;
}
/*
函数功能: 设置SDIO总线宽度
函数参数:
wmode:位宽模式.0,1位数据宽度;1,4位数据宽度;2,8位数据宽度
返回值:SD卡错误状态
*/
SDIO_SD_ERROR_INFO SDIO_SdCardEnableWideBusOperation(u32 wmode)
{
SDIO_SD_ERROR_INFO errorstatus=SD_OK;
if((SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1==CardType)||(SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0==CardType)||(SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD==CardType))
{
if(wmode>=2)return SD_UNSUPPORTED_FEATURE;//不支持8位模式
else
{
errorstatus=SDIO_SdCardEnWideBus(wmode);
if(SD_OK==errorstatus)
{
SDIO->CLKCR&=~(3RESP1&SD_CARD_LOCKED)return SD_LOCK_UNLOCK_FAILED;//卡锁了
if((blksize>0)&&(blksizeSTA&((1 0:启用文件锁定功能。值定义了多少文件/子目录
可以同时打开的/文件锁的控制之下。注意,这个文件独立于re-entrancy /锁功能。 */
#define _FS_REENTRANT 0
#define _FS_TIMEOUT 1000
#define _SYNC_t HANDLE
/* _FS_REENTRANT选项开关re-entrancy fatf的(线程安全)
/模块本身。注意,不管这个选项,文件访问不同
/体积始终是凹角和音量控制功能,f_mount(),f_mkfs()
/和f_fdisk()函数,总是不凹角。只有文件/目录的访问
/相同的体积是这个功能的控制。
/
/ 0:禁用re-entrancy。_FS_TIMEOUT和_SYNC_t没有效果。
/ 1:启用re-entrancy。还提供用户同步处理程序,
/ ff_req_grant(),ff_rel_grant(),ff_del_syncobj()和ff_cre_syncobj()
/函数,必须添加到项目中。样品中可用
/选项
/ syscall.c。
/
/ _FS_TIMEOUT定义超时时间单位的滴答声。
/ _SYNC_t定义了O
/ S依赖同步对象类型。例如处理、ID、OS_EVENT *
/ SemaphoreHandle_t等. .O / S的头文件定义需要
/包括在ff.c的范围。 */
#define _WORD_ACCESS 0
/* _WORD_ACCESS选项是一个只有依赖于平台的选择。
它定义了这个词/访问方法是用来体积上的数据。
/
/ 0:逐字节的访问。总是兼容所有平台。
/ 1:词的访问。不要选择这个,除非在下列条件。
/
/ *地址对齐内存访问总是允许所有指令。
/ *字节顺序的记忆是低位优先。
/
/如果是这样的情况,_WORD_ACCESS也可以减少代码的大小设置为1。
/下表显示允许设置某种类型的处理器。
/
/ ARM7TDMI 0 *2 ColdFire 0 *1 V850E 0 *2
/ Cortex-M3 0 *3 Z80 0/1 V850ES 0/1
/ Cortex-M0 0 *2 x86 0/1 TLCS-870 0/1
/ AVR 0/1 RX600(LE) 0/1 TLCS-900 0/1
/ AVR32 0 *1 RL78 0 *2 R32C 0 *2
/ PIC18 0/1 SH-2 0 *1 M16C 0/1
/ PIC24 0 *2 H8S 0 *1 MSP430 0 *2
/ PIC32 0 *1 H8/300H 0 *1 8051 0/1
/
/
* 1:高位优先。 /
* 2:不支持不连续的内存访问。 /
* 3:一些编译器生成LDM(逻辑磁盘管理器 ) / STM mem_cpy(内存拷贝)函数。
*/
（3）实现动态内存分配函数与时间函数
ff.h文件有动态内存的释放，动态内存申请，时间获取函数接口。
在diskio.c文件实现函数功能：
代码实现如下：
//动态内存分配
void* ff_memalloc (UINT msize) /* 分配内存块 */
{
return (void*)malloc(msize); //分配空间
}
//动态内存释放
void ff_memfree (void* mblock) /* 空闲内存块 */
{
free(mblock); //释放空间
}
//返回FATFS时间
//获得时间
DWORD get_fattime (void)
{
//Get_RTC_Timer(); //获取一次RTC时间
return (RTC_Timer.year-1980)
