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上位机图像处理和嵌入式模块部署（f407 mcu中tf卡读写和fatfs挂载）

news 2025/7/14 9:46:51

很早之前，个人对tf卡并不是很重视，觉得它就是一个存储工具而已。后来在移植v3s芯片的时候，才发现很多的soc其实是支持tf卡启动的，大家可以直接基于tf卡开发uboot、dts、kernel和rootfs，很是方便。不仅如此，大部分mcu也是支持tf卡，因为tf卡主要是通过sdio总线访问的，而mcu只要通过sdio总线实现对应的tf卡协议驱动，就可以访问tf卡了，根本不需要经过第三方芯片转一下。

本身sdio是一个基本总线协议，和spi、iic、iis是一样的。

1、电路分析

本身tf卡这里是直接连接到mcu f407上面的，除了vdd电源、gnd之外，就是多了一个c14的电容。所以单单从电路上说，还是很简单的。

2、norflash和tf卡关系

norflash通常都是固定在开发板上，上面有配置文件、字体和一些软件运行时必要的数据文件。而tf卡是可以插拔的，存储空间也更大一点，一般都是用于保存软件运行过程中生成的文件。另外，我们还可以用tf卡对norflash进行配置和升级。不然，只能通过串口之类的外部接口对norflash进行处理，速度也太慢了。

3、fatfs

fatfs本身并不挑存储介质，所以只要做好底层的接口适配，就可以在上层应使用fatfs了。前面，我们说过所有fatfs底层的适配，都是存储在diskio.c文件，主要的接口也是这六个函数，

disk_status
disk_initialize
disk_read
disk_write
disk_ioctl
get_fattime

不仅如此，我们还可以通过这六个函数，知道tf卡的底层是怎么适配的，

SD_Init
SD_ReadMultiBlocks
SD_WaitReadOperation
SD_WriteMultiBlocks
SD_WaitWriteOperation
SD_GetStatus

4、tf卡驱动和协议实现

这部分代码其实基本上可以不用管的。实现代码都是集中在bsp_sdio_sd.c。正如刚才所提示的那样，底层的初始化肯定是从SD_Init开始的。驱动肯定也是分成两部分，一部分是GPIO_InitStructure的初始化，还有一部分是SDIO_InitStructure的初始化。有了这主要的两个部分，相当于sdio协议准备好了。

但是仅仅sdio总线准备好是不够的，还需要用sdio总线实现tf卡的读写协议。这里面最明显的就是各种命令的发送，比如这样，

SD_Error SD_StopTransfer(void)
{SD_Error errorstatus = SD_OK;/*!< Send CMD12 STOP_TRANSMISSION  */SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_STOP_TRANSMISSION;SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Short;SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_STOP_TRANSMISSION);return(errorstatus);
}

如代码所示，里面最重要的就是SD_CMD_STOP_TRANSMISSION这个命令，不同的状态下需要发送不同的命令。有兴趣的同学可以读一下相关代码。类似的命令还有，

#define SD_CMD_GO_IDLE_STATE                       ((uint8_t)0)
#define SD_CMD_SEND_OP_COND                        ((uint8_t)1)
#define SD_CMD_ALL_SEND_CID                        ((uint8_t)2)
#define SD_CMD_SET_REL_ADDR                        ((uint8_t)3) /*!< SDIO_SEND_REL_ADDR for SD Card */
#define SD_CMD_SET_DSR                             ((uint8_t)4)
#define SD_CMD_SDIO_SEN_OP_COND                    ((uint8_t)5)
#define SD_CMD_HS_SWITCH                           ((uint8_t)6)
#define SD_CMD_SEL_DESEL_CARD                      ((uint8_t)7)
#define SD_CMD_HS_SEND_EXT_CSD                     ((uint8_t)8)
#define SD_CMD_SEND_CSD                            ((uint8_t)9)
#define SD_CMD_SEND_CID                            ((uint8_t)10)
#define SD_CMD_READ_DAT_UNTIL_STOP                 ((uint8_t)11) /*!< SD Card doesn't support it */
#define SD_CMD_STOP_TRANSMISSION                   ((uint8_t)12)
#define SD_CMD_SEND_STATUS                         ((uint8_t)13)
#define SD_CMD_HS_BUSTEST_READ                     ((uint8_t)14)
#define SD_CMD_GO_INACTIVE_STATE                   ((uint8_t)15)
#define SD_CMD_SET_BLOCKLEN                        ((uint8_t)16)
#define SD_CMD_READ_SINGLE_BLOCK                   ((uint8_t)17)
#define SD_CMD_READ_MULT_BLOCK                     ((uint8_t)18)
#define SD_CMD_HS_BUSTEST_WRITE                    ((uint8_t)19)
#define SD_CMD_WRITE_DAT_UNTIL_STOP                ((uint8_t)20) /*!< SD Card doesn't support it */
#define SD_CMD_SET_BLOCK_COUNT                     ((uint8_t)23) /*!< SD Card doesn't support it */
#define SD_CMD_WRITE_SINGLE_BLOCK                  ((uint8_t)24)
#define SD_CMD_WRITE_MULT_BLOCK                    ((uint8_t)25)
#define SD_CMD_PROG_CID                            ((uint8_t)26) /*!< reserved for manufacturers */
#define SD_CMD_PROG_CSD                            ((uint8_t)27)
#define SD_CMD_SET_WRITE_PROT                      ((uint8_t)28)
#define SD_CMD_CLR_WRITE_PROT                      ((uint8_t)29)
#define SD_CMD_SEND_WRITE_PROT                     ((uint8_t)30)
#define SD_CMD_SD_ERASE_GRP_START                  ((uint8_t)32) /*!< To set the address of the first writeblock to be erased. (For SD card only) */
#define SD_CMD_SD_ERASE_GRP_END                    ((uint8_t)33) /*!< To set the address of the last write block of thecontinuous range to be erased. (For SD card only) */
#define SD_CMD_ERASE_GRP_START                     ((uint8_t)35) /*!< To set the address of the first write block to be erased.(For MMC card only spec 3.31) */#define SD_CMD_ERASE_GRP_END                       ((uint8_t)36) /*!< To set the address of the last write block of thecontinuous range to be erased. (For MMC card only spec 3.31) */#define SD_CMD_ERASE                               ((uint8_t)38)
#define SD_CMD_FAST_IO                             ((uint8_t)39) /*!< SD Card doesn't support it */
#define SD_CMD_GO_IRQ_STATE                        ((uint8_t)40) /*!< SD Card doesn't support it */
#define SD_CMD_LOCK_UNLOCK                         ((uint8_t)42)
#define SD_CMD_APP_CMD                             ((uint8_t)55)
#define SD_CMD_GEN_CMD                             ((uint8_t)56)
#define SD_CMD_NO_CMD                              ((uint8_t)64)