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SD NAND 也称之为贴片式TF卡，贴片式SD卡，采用标准的SDIO接口，兼容SPI接口。下图所示为CS 新一代CS SD NAND NP1GCR01-AOW 大小为128M，对比128M的SD卡，可以看到贴片SD卡尺寸更小，不要SD卡座，占用更小的PCB面积；也可以节省PCB板层数，2层板即可使用。而且兼容可替代普通TF卡/SD卡，硬件电路软件程序通用。本案例基于RT-Thread物联网操作系统，更是不需要编写任何复杂的驱动代码就可以SD NAND读写操作。

  （文末提供，STM32驱动代码下载连接，需要可以自行下载）

  将SD NAND插入SD卡卡座。首先，新建一个RT-Thread项目工程，这里基于Draco开发板创建。

  完整的RT-thread项目默认是开启虚拟文件系统组件，RT-Thread DFS 组件的主要功能特点有：

  为应用程序提供统一的 POSIX 文件和目录操作接口：read、write、poll/select 等。

  支持多种类型的文件系统，如 FatFS、RomFS、DevFS 等，并提供普通文件、设备文件、网络文件描述符的管理。这里默认开启FatFS.

  支持多种类型的存储设备，如 SD Card、SPI Flash、Nand Flash 等。

  在 RT-Thread 中，我们要访问存储设备中的文件，必须将文件所在的分区挂载到一个已存在的路径上，然后通过这个路径来访问存储设备。在应用程序文件夹下可找到mnt.c源程序。可以看到挂载文件系统的代码如下所示。

  上图通过自动化初始化代码实现文件系统挂载。挂载成功dfs_mount函数返回0.通过调试串口可以看到打印信息。Mount "/dev/sd0" on "/":0 done，说明SD NAND挂载成功。

  读写文件测试：文件系统正常工作后，就可以运行应用示例，在该示例代码中，首先会使用 open() 函数创建一个文件 text.txt，并使用 write() 函数在文件中写入字符串 “RT-Thread Programmer!\n”，然后关闭文件。再次使用 open() 函数打开 text.txt 文件，读出其中的内容并打印出来，最后关闭该文件。

  测试结果：在调试中断输入msh 命令readwrite_sample，即可运行案例。可以看到成功创建了文本，并写入了数据。

  STM32驱动下载链接：https://pan.baidu.com/s/1t9Bd3YUNtQmgpyQbmOIMEA?pwd=8051

  提取码：8051

作者 | 谭文杰

来源 | 3D打印资源库（ID：www-3dzyk-cn）

如果你在一年前开始接触3D打印，并且拥有一台入门级的3D打印机。那么，我相信很大一部分时间你是在给机器打“补丁”，让它真正能为你所用。而这台机器很可能是来自创想三维，不出意外就是其Ender系列的某一款。

然而，现在情况有所不同，你有机会真正享受3D打印的乐趣，而不再是被3D打印机“玩”。2023年4月，创想三维正式推出了新一代旗舰高速3D打印机K1及K1 Max，以巩固其在消费级3D打印市场的领导地位。

我们此前已经对K1进行过测试，然而由于热端和挤出机的设计不佳，它未能达到预期的效果。现在，全新升级的K1 Max在这些硬件方面进行了改进，让它成为了进入高速3D打印世界的可靠入门产品。

K1 Max是一款尺寸更大的Core XY 3D打印机，成型尺寸高达300x300x300mm。与K1一样，这是一台组装好的全封闭3D打印机，其最快打印速度可达600mm/s，加速度更达20000mm/s²。同时，通过自动调平、振动补偿、流量校准等功能，使它具有非常出色的打印质量。

而K1 Max不仅仅是更大，更快，更好而且更智能，它配有AI激光雷达和高清摄像头，可在打印失败时发出警告。除了强大的配置外，最吸引人的还是它的价格，这也是创想三维被称为性价比之王的原因。

创想三维 K1 Max 测评结果

优点：

速度快，质量好

打印尺寸足够大

配置高，价格低

缺点：

高速打印噪音大

换耗材，不顺畅

AI没有达到预期

总体而言，K1 Max是一款非常出色的机器，无论是在打印速度还是模型质量方面都超越了同价位的大部分机器。作为一款面向消费级的入门级3D打印机，K1 Max完全能够满足大多数用户的需求。最为重要的是，它还在不断升级，正在变得更加智能，让普通用户都可以使用。

设备参数：

成型技术：熔融沉积成型（FDM/FFF）
产品尺寸：435 x 462 x 526 mm
打印尺寸：300 x 300 x 300 mm
最大打印速度：600mm/s
打印平台：PEI光面弹簧钢板
喷嘴最高温度：300°C
热床最高温度：100°C
切片软件：Creality Print（支持其他第三方软件）
支持材料：PLA、ABS、PETG、TPU、PA、ASA、PC、PLA-CF、PA-CF、PET-CF
打印方式：U盘打印、局域网打印、创想云打印
操作界面：4.3英寸彩色触摸屏
产品净重：18kg
市场价格：4999元
开箱

K1 Max 3D打印机采用了定制木箱包装，这在很大程度上减少了运输过程中对机器可能造成的损坏。打开箱子后，可以看到里面装有运行3D打印机所需的所有工具和配件。其中包括电源线、料管、一套备用的加热头、触摸屏、减振垫、整卷耗材和配件盒。配件盒内含润滑脂、斜口钳、捅针、U盘、铲刀、固体胶、扳手及螺丝刀等工具。

此外，随机还附带了一本快速指南，根据操作指引，安装触摸屏、料管、前门把手，连接电源线并启动机器。接着，装载耗材，将玻璃顶盖放置在机器上放，拆下固定热床的三颗螺丝，并按照显示屏的开机引导进行下一步操作。

将打印机连接到本地的无线网络，下载创想云手机APP，注册账号并扫码绑定。完成这些步骤后，点击进行设备自检，其中包括关键的振动补偿和自动调平，等待11分钟左右即可开始打印。此外，在随机赠送的U盘中已经存储了切片软件，开箱视频，使用手册等。

设计

框架

K1 Max的机身采用铝合金材质，经过一体压铸与CNC加工制成，表面呈灰色；机器的侧面采用了半透明的黑色亚克力板，而顶部和前面则是透明的黑色玻璃。这样的配色让机器显得非常简约也很耐看。

K1 Max采用了Core XY结构的设计，XY轴方向的电机固定在机身的两侧，同时运动，打印头会更加轻便。Z轴采用的是三组光轴+丝杆的组合，可以有效保证机器在Z方向的稳定运行。这样的设计使得运动更加平稳，即使在高速打印下也能保证很好的打印质量，尤其是适合于大尺寸的3D打印机。

和K1一样，K1 Max同样是采用全封闭式机箱设计，不同之处在于它的顶部是玻璃，而K1则使用亚克力板。当使用常见的PLA材料进行打印时，可以取下顶盖；而在打印ABS等高温材料时，则需要盖上它，这有助于有效减少模型的开裂或翘边等问题。

机器的右侧板安装了一个18W的辅助涡轮散热风扇，通过它对当前打印的层进行吹风，进一步增强模型的冷却效果，可有效减少拉丝和翘曲现象。背面还有一台带有空气滤芯的机箱风扇，不仅可以控制腔体温度，还能减少有害物质排放到空气中，尤其是在打印ABS等工程材料时非常有必要。

挤出与喷头

前面提到了，K1 Max采用了升级后的挤出机与喷头组件，确保打印过程中材料的流动性和均匀性，整体性能得到了显著的改善。其中，近端双齿轮减速挤出机可以更好地控制耗材的挤出和回抽。

不过，在加载耗材时仍会遇到一定的阻力，其中一部分是由于被托链固定弯曲的PTFE管，另一部分是因为需要穿过机箱上的断料检测器。不过，挤出机上方的可拨动开关是一个非常不错的设计，特别是当耗材断在喷头中或者堵塞时，方便进行清理而无需进行复杂的拆卸。

双金属喉管的设计是一个亮点，其上端采用铜合金，下端采用钛合金，能够有效降低堵头的风险。热端使用的是环形陶瓷片，能够在37秒内将温度升至200°C，而最高可承受300°C的硬质合金喷头能够支持大部分材料的打印。

打印平台

K1 Max采用了铝合金热床，导热均匀，通过交流电加热速度也非常快。热床的上方覆盖着一块单面PEI涂层的柔性磁吸面板，可以轻松从机器中拿出来，冷却后，模型甚至可以自行脱落。

这里对比一下K1的面板，你就会发现K1 Max的300x300x300mm成型尺寸是如此之大，足以满足大多数的打印需求。此外，打印平台中还安装了压力传感器，通过与打印头的配合来实现高精度的自动调平，保证首层的打印成功。这样也就不再需要人工通过A4纸去调平热床，何况现在的K1 Max你也找不到原本用于调平的螺丝。

摄像头

K1 Max作为创想三维的一款高配版旗舰3D打印机，在发货时已经内置了高清摄像头，可用于实时监控和延时摄影。这样，即使不在机器旁边，也可以放心进行打印。同时，摄影视频还能自动生成，直接下载后即可方便地分享出去。

同时，当开启AI检查时，K1 Max结合摄像头可以实现异物检测，并在检测到异物时暂停打印并发出警告。在实际测试中，这项功能被证明是可行的。例如，当平台上已有模型或工具时，点击其他打印时，机器会发现并发出警告，这一功能是不错的加分项。不过，官方宣称的“炒面检测”功能应该还在开发中，经测试目前该功能尚未生效。

触摸屏

K1 Max配备了一块4.3英寸的彩色触摸屏，反应灵敏，不会卡顿，界面布局也非常简洁。通过它可以实现人机交互，轻松地移动轴、控制温度和风扇，还可以进行一键进料或退料等操作。

在首次使用时，需要在显示屏中找到设置选项，然后手动开启“首层检测”和“流量校准”。此外，显示屏还能够显示模型的预览，还包括已经打印的时间和剩余的时间。同时腔室温度同样也会直观的显示出来，非常的人性化。

AI激光雷达

最后，我们再来看看固定在打印头左侧的激光雷达。

在使用过程中，AI激光雷达会进行首层检测，通过红外线照射平台结合算法进行分析判断。

当完成模型的首层打印后，机器会暂停，激光雷达会再次扫描模型以确定首层是否打印成功。在这里，我特意把模型拉起伪造成首层“翻车”，机器能够很快的识别出来，并自动暂停打印。

除了首层检测外，激光雷达还被用于流量校准，这样就可以无需像过去那样人工手动打印校准图案，再进行压力补偿的修改。

在细节方面，K1 Max同样进行了多处优化，进一步提升了用户体验和安全性。机器四个脚的减振垫可以减少机器的振动，提高机器运动的稳定性；前门上的把手采用了磁吸设计，轻轻一推，玻璃门就可以有效地粘合到机器上；机器背面还设有装载耗材方向的提示，这对于3D打印新手来说非常有帮助；而机箱风扇上添加的活性炭过滤器能够有效过滤大部分打印时释放的有害物质。

打印

K1 Max支持多种打印方式，包括U盘打印，局域网打印还有创想云打印。在实际的测试中，经常使用的还是局域网打印，非常的快捷方便。

在机器中自带常见的测试小船Benchy，只需要16分钟就完成了打印，模型的质量也非常不错。但是，我们想测试小船在K1 Max中的极限打印下的表现，因此我们在Creality Print软件中把模型的尺寸放大到了300x155x124mm，设置：0.25层高、2层壁厚、4层顶部和底部、5%的填充、默认速度300mm/s，使用了赠送的白色Hyper PLA耗材。

完成打印用时8小时6分42秒，这样的模型换作是使用之前的机器，可能需要一天以上的时间。Benchy最终打印的效果也没有让我失望，挤出的每一层都非常均匀，曲面打印得也很好，几乎看不到任何振纹。虽然模型很大，但在没有加支撑的情况下，模型顶部的悬垂效果也近乎完美。唯一的不足之处是有一条比较明显的接缝线，这是因为中途耗材用完了，换料导致的，因为在打印它之前，我还打印了下面这样一个一比一的头盔。

这款曼达洛人头盔的尺寸为253x253x266mm，同样是采用了默认的打印速度，其他参数同样按默认，手动添加了少量支撑，最终用时17小时10分钟。值得一提的是，这是一次成功，中途没有出现任何错误，这足以证明机器的稳定性。不过，这里的官方Hyper PLA高速耗材也发挥了作用，能够在如此快的打印速度下保证高强度和平滑的打印效果。

接下来，为了全方位的测试机器，我们更换成了KEXCELLED的绿色ABS K5耗材，按默认速度打印了机器自带的另外一个模型：独立耗材支架。

如上图所示，K1 Max能够很好地应对ABS材料，但请记得在打印时加上顶盖，即使在不涂抹固体胶的情况下也能成功完成打印。为了进一步挑战机器的性能，我们又拿出了双力的高速ABS碳纤维材料进行测试。

最终，整体的效果是几乎完美的。同样是采用了默认的300mm/s的速度进行打印，可以看出来模型细节也很好。但是，在打印的最后还是”翻车“了，机器堵头，最顶部的船烟筒没有打印成功。这可能是因为打印之前，我没有把耗材放入干燥箱所致。虽然失败，但是也可以看出来K1 Max能够打印要求更高的工程材料。不过，如果打印ABS碳纤维，需要在铲除模型时非常小心，因为模型和打印面板的黏附非常牢固，容易损坏面板。

我们再回到Creality Print，这是创想三维基于Cura开源软件进行二次开发的打印软件。该软件在参数配置方面进行了优化，针对不同的材料进行了调整。只需选择所使用的机器和材料，就可以开始打印。此外，它集成了创想云的模型库，方便用户获取模型，同时也支持局域网打印。

除了在电脑端进行操作，同样可以选择手机上的创想云APP进行打印（本次测试用的是极速版），它还支持云切片文件，可以选择之前在注册账号下上传的切片文件进行一键打印。在手机APP上，用户可以进行与在电脑或机器上相同的操作，我们可以根据需要选择适合自己的打印方式。

吐槽

K1 Max是一台合格的高速3D打印机，但是还是有些小问题值得继续优化。

高速打印往往伴随着噪音的增加，主要源于机器的运动和风扇，尤其是机器侧面的辅助风扇。在距离机器1米的测试中，噪音水平为65分贝；盖上顶盖后，噪音减至60分贝，但这仍然是一个让人感到不那么安静的声音。

机器的AI功能在进行异物检测方面表现正常，但在其他方面存在一些问题。例如，在上图中显示的错误报告中，机器本身没有发现问题，但系统却检测到了问题，却没有提供具体的原因提示。此外，甚至在不加载耗材的情况下（即材料穿过断料检测但没有进入挤出机），机器仍能正常打印而没有检测出任何问题而自动暂停。不过，这部分的功能确实还在开发中，当我们在显示屏中手动开启它时有明确提醒。

当中途取消打印时，我发现机器有时候并不会立即停止打印，而是需要打印完当前层才最终停止。对于小模型可能影响不大，但如果是在打印大型模型时可能让人失去耐心，甚至会直接关闭机器以中断打印。

最后一点，还是需要抱怨下耗材加载的问题，当换料的时候，将耗材送入挤出机的过程中存在一些阻力，在这点上还希望能够继续改进。另外，Creality Print软件够用，但还不是足够完美，比如：添加一个分盘打印的功能可能对于3D打印农场主来说是一个刚需。

结论

K1 Max是一台基于Klipper固件的封闭式Core-XY高速3D打印机，非常易于使用。它拥有高配置，包括智能的AI激光雷达和摄像头，能够实现故障检测、首层检测、延时摄影等功能。与其他同类机器相比，如拓竹的P1系列或者X1系列，K1 Max具有更大的成型尺寸。
如果预算有限，可以考虑低配版的K1，它同样是一款出色的机器，相比于此前需要各种调整才能打印出好模型的机器，无论是K1还是K1 Max都是开箱即用，而且打印速度和质量都有非常大的优势。
如果你想要一台替代品，可以考虑价格类似的拓竹P1S Combo。它具有几乎相同的打印速度和可靠的打印质量，并且带有AMS多色换料系统，可以实现四色打印。当然，最近刚推出的ChromaSet多色套件同样可以在K1系列机器上使用，也就是说，颜色的问题已不是绝对的选择壁垒。
当然，如果预算充足，我们也建议你考虑拓竹的X1系列。它的激光雷达可以实现稳定的故障检测，同时选购AMS可以实现多色打印。但这台机器的售价比K1 Max多了足足1000元，而且打印面积更小一点，只有256x256x256mm。不过，拓竹机器的溢价更多体现在它的软件和整体用户体验上，抛开与K1 Max的对比，这个台机器同样值得你考虑。

关于北京君正

北京君正集成电路股份有限公司成立于2005年，基于创始团队创新的CPU设计技术，迅速在消费电子市场实现SoC芯片产业化，2011年5月公司在深圳创业板上市（300223）。

君正在处理器技术、多媒体技术和AI技术等计算技术领域持续投入，其芯片在智能视频监控、AIoT、工业和消费、生物识别及教育电子领域获得了稳健和广阔的市场。

2020年，君正完成对美国ISSI及其下属子品牌Lumissil的收购。ISSI面向汽车、工业和医疗等领域提供高品质、高可靠性的存储器产品，包括SRAM、DRAM、NOR Flash、2D NAND Flash和eMMC，客户遍布全球。Lumissil面向汽车、家电和消费电子等领域提供LED驱动、微处理器、电源管理和互联等芯片产品。

君正将整合其积累十几年的计算技术，及ISSI三十余年的存储、模拟和互联技术，利用公司拥有的完整车规芯片质量和服务体系，为汽车、工业、AIoT等行业的发展持续做出贡献。雷龙发展提供原厂技术支持，并提供君正集成电路完整解决方案。

文章目录
  前言
  1 SD NAND概述
  2 代码说明
  3 记录Log
  前言
  本文基于 ESP32 芯片作为主控制器，测试 SD NAND 记录飞控 Log 功能。
  关于 MCU 的存储方面，以前基本上用内置的 E2PROM，或者是外置的 NOR Flash 就可以。随着物联网的兴起，MCU 的应用越来越广泛，逐渐的 MCU 会涉及到大容量的存储需求，用来存储音频，图片（GUI）、视频缓存、协议栈等等。传统的 E2PROM 和 NOR Flash 就不够用了。这个时候 MCU 可能就需要用到 NAND Flash。
  针对 MCU 需要使用大容量的存储需求，推荐一款简单易用、稳定可靠的 NAND Flash —— SD NAND。
  1 SD NAND概述
  SD NAND 的架构，内部采用使用寿命最长、性能最稳定的 NAND Flash（SLC NAND Flash）晶圆，它的擦写寿命可以达到 5~10 万次。内置了 Flash 控制器和针对 NAND Flash 管理的 Firmware。对外采用通用性最强的 SD 接口（几乎所有 MCU 都带有 SD 接口）。
  SD NAND的架构
  本文选择的是 CSNP32GCR01-AOW 芯片。
  不用编写驱动程序，自带坏块管理的 NAND Flash（贴片式 TF 卡），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，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，尺寸 6.2x8mm。
  内置平均读写算法，通过 1 万次随机掉电测试耐高低温，机贴手贴都非常方便，速度级别 Class10（读取速度 23.5MB/s，写入速度 12.3MB/s）。标准的 SD 2.0 协议使得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，提供 STM32 参考例程及原厂技术支持，容量：4GB，比 TF 卡稳定，比 eMMC 便宜。
  CS SD NAND的优势
  2 代码说明
  1. 宏定义使能 SD 卡功能
  #define HAL_ESP32_SDCARD
  2. 挂载 SD 卡
  bool sdcard_retry(void)
  {
  if(!card)
  return mount_sdcard();
  return true;
  }
  bool mount_sdcard()
  {
  printf("............Try mount.\n");
  sdmmc_host_t host = SDMMC_HOST_DEFAULT();
  host.max_freq_khz = SDMMC_FREQ_HIGHSPEED;
  sdmmc_slot_config_t slot_config = SDMMC_SLOT_CONFIG_DEFAULT();
  slot_config.flags = SDMMC_SLOT_FLAG_INTERNAL_PULLUP;
  esp_vfs_fat_sdmmc_mount_config_t mount_config = {
  .format_if_mount_failed = false,
  .max_files = 5,
  .allocation_unit_size = 4 * 1024
  };
  esp_err_t ret = esp_vfs_fat_sdmmc_mount("/SDCARD", &host, &slot_config, &mount_config, &card);
  if (ret == ESP_OK) {
  mkdir("/SDCARD/APM", 0777);
  printf("sdcard is mounted\n");
  update_fw();
  return true;
  } else {
  printf("sdcard is not mounted.\n");
  return false;
  }
  }
  3. 卸载 SD 卡
  void sdcard_stop(void)
  {
  unmount_sdcard();
  }
  void unmount_sdcard()
  {
  if (card != nullptr) {
  esp_vfs_fat_sdmmc_unmount();
  }
  }
  3 记录Log
  1. LOG目录建立
  可以看到飞控已经在 SD NAND 中成功建立 LOG 目录。
  LOG目录建立
  2. LOG分析
  飞机通电，翻滚机身，记录飞机的姿态角。
  LOG分析
  下载日志，加载到 Mission Planner 软件。选中 ATT 字段中的 Roll 和 Pitch。可以看到曲线跟随飞机姿态变化。
  至此，使用 SD NAND 替代 SD 卡，测试飞控 LOG 记录功能完成。

文章目录
  前言
  传统SD卡和可贴片SD卡
  传统SD卡
  可贴片SD卡
  实际使用
  总结
  前言
  随着目前时代的快速发展，即使是使用MCU的项目上也经常有大数据存储的需求。可以看到经常有小伙伴这样提问：
  大家好，请问有没有SD卡芯片，可以直接焊接到PCB板上的。
  项目需要保存900M以上字节，nand flash 比较贵。或者有什么便宜的存储芯片提供。谢谢！
  传统做法无非如下几种：
  用eMMC芯片，和SD接口基本兼容，细节有区别。一般的操作系统能支持。
  东芝还是谁有焊接的嵌入式SD模块，贵。
  做TF卡的封装，直接上锡人工焊死。
  其实还有一种选择就是可贴片SD卡。
  传统SD卡和可贴片SD卡
  传统SD卡
  相对于可贴片SD卡，传统SD卡存在一些劣势，包括：
  尺寸和体积：传统SD卡相对较大，尺寸较大，占据更多的空间。这在某些紧凑型设备或嵌入式系统中可能会造成问题，因为可贴片SD卡的尺寸更小，更适合于空间受限的应用。
  插拔耐久性：传统SD卡需要频繁插拔使用，这可能会导致卡槽和插口的磨损和腐蚀。长期使用后，可能会出现接触不良、断开连接或读写错误的问题。而可贴片SD卡由于直接焊接在PCB上，没有插拔操作，因此在插拔耐久性方面更有优势。
  抗震抗振性能：传统SD卡的连接方式是通过卡槽和插口实现的，这种连接方式对于抗震抗振能力较差。在某些震动频繁的应用场景下，传统SD卡可能会出现连接不稳定或数据丢失的问题。而可贴片SD卡由于直接焊接在PCB上，具有更好的抗震抗振性能。
  物理保护：传统SD卡的外部没有额外的保护措施，如防水、防尘等功能。在某些恶劣环境中使用时，传统SD卡可能会受到外界因素的影响，导致数据损坏或设备故障。而一些可贴片SD卡提供了防水、防尘和抗静电等功能，以增加物理保护。
  传统SD卡和可贴片SD卡在功能和性能上并没有本质的区别，只是封装形式不同。选择哪种类型的SD卡取决于具体的应用需求和设备限制。对于空间受限、插拔频繁或对抗震抗振性能要求较高的场景，可贴片SD卡可能更适合。而对于一般应用，传统SD卡仍然是一种可靠的存储介质。
  可贴片SD卡
  可贴片SD卡是一种集成电路封装形式的SD（Secure Digital）存储卡。与传统的SD卡相比，可贴片SD卡采用了更为紧凑的封装形式，使其更适合于嵌入式系统和紧凑型设备的应用。
  以下是可贴片SD卡的特点和优势：
  封装形式：可贴片SD卡采用了表面贴装技术（Surface Mount Technology，SMT）封装，将SD卡的芯片和连接器集成在一个紧凑的封装中，没有外部插口。这种封装形式使得可贴片SD卡可以直接焊接在PCB（Printed Circuit Board）上，节省空间并提高可靠性。
  尺寸小巧：可贴片SD卡的尺寸通常比传统的SD卡更小，因此适用于那些对空间要求严格的设备，如嵌入式系统、便携式设备和小型电子产品等。
  抗震抗振动：由于可贴片SD卡直接焊接在PCB上，没有外部插口，因此具有更好的抗震抗振动性能。这使得它更适合于应对恶劣环境和振动频繁的应用场景。
  可靠性：可贴片SD卡的焊接连接更牢固，减少了插拔引起的接触不良和断开的风险，提高了存储数据的可靠性和稳定性。
  实际使用
  前主流的存储芯片大致可以分为NOR Flash和NAND Flash。NOR Flash容量比较小，所以一般项目对于容量有一定要求的话（512M起步），就会用采用NAND Flash。
  一般从成本考虑，多会使用裸的NAND FLASH进行贴片。随着也会带来几个问题：
  第一，笔者在项目中经常遇到NAND Flash的坏块问题，即使让厂商增加了出厂检测，仍会有较高的不良率，所以必须要进行坏块管理。
  第二，不同品牌之间的NAND Flash，由于Page，Block大小不同，时序不同等。都需要嵌入式工程师重新调试驱动，经常遇到替换供应商后重新添加、修改驱动的问题，费时费力。
  笔者所在项目需要再NAND FLASH中存储图片 语音数据，经常因为坏块问题需要去工厂解决问题，编写坏块管理，甚至手动编写平均读写算法……非常的麻烦。之前没有了解到国产有非常优秀的贴片式SD卡产品——雷龙。
  自带SD转接测试板，方便在demo阶段直接使用SD卡接口测试。
  兼容无压力，在电脑上也可以免驱直接读写，非常方便。
  SD NAND就是这样一款产品。简单来说它的架构如下图。内部使用寿命最长、性能最稳定的SLC NAND Flash晶圆,擦写次数可以达到10万次。另外，内置了特定的Flash控制器和Firmware，硬件对外采用最为通用的SD接口。
  完美兼容了基本所有的项目，尺寸小巧，对于开发板甚至核心板这种对于尺寸要求很高的PCB都可以降低成本！
  SD NAND内置坏块管理，平均读写，动态和静态的EDC/ECC算法等等，除了让产品的质量更稳定，更好的延长寿命，更能减少CPU的负荷。让后续针对NAND Flash的操作，都可以交给SD NAND，CPU可以不用再管了。领导再也不用担心我的NAND Flash驱动了。
  总结
  实际使用下来感觉非常好，推荐大家在项目初期就考虑使用雷龙的NAND FLASH，可以节约大量硬件成本和人工成本。有兴趣的伙伴，可以随时联系雷龙官方客服。

凯迪仕在今年4月发布了智能锁旗舰新品K70 Pro Max掌静脉3D人脸猫眼视屏智能锁，随即这款新品也成了行业热议的焦点。凯迪仕每次新品都力求突破精益求精，不仅追求科技感、高级感与品质感，而且赋予科技温度，带来人文化的关怀。K70 Pro Max实现多项行业首创，是凯迪仕至今为止功能最为丰富和强大的一款智能锁新品，是当之无愧的“十全十美”。

  K70 Pro Max打造了行业首创的2.5D盘古玻璃全面屏，采用精铸锌合金，AF纳米材料镀膜工艺，自研全自动锁体支持关门即可自动上锁，内部齿轮转动声音几乎听不到。K70 Pro Max还创新使用大小双屏设计，其中4.7英寸室内屏拥有750*1334分辨率，1.3英寸室外屏拥有240*240分辨率，房门内外一目了然，真正实现了“掌中有乾坤”。

  据了解，K70ProMax创新加入了掌静脉识别，兼具3D人脸识别功能，无需接触即可解锁进门，安全便捷。加上3K超高清可视猫眼，165°超大广角，搭配室内4.7英寸升级彩屏，让家庭每一位成员享受到智能安防带来的安心。

  除了采用运算更快、功耗更低的全新四核ARM Cortex-M4处理器，支持腾讯云loT-Video技术和WiFi长连接技术，K70 Pro Max还拥有业内过硬的质量标准。在凯迪仕综合实验室，K70 Pro Max经历了20万次机械寿命测试，8000N面板强度测试，96小时凝露测试，120小时耐盐雾测试，≥30min防暴力开启测试，﹣20~60℃工作温度测试，每一件都是匠心打造的科技美学巅峰之作。

  作为凯迪仕2023年的旗舰新品，这款智能锁行业首创车规级24GHz雷达，行业首创更可靠的胁迫报警，实现视频录制上报+电话+短信通知，三重示警，家门安全尽在掌握；行业首创抽屉式电池仓设计，11000mAh超大容量锂电池，持久续航，24h守护在线。

  K70 Pro Max拥有八大解锁方式：掌静脉、3D人脸识别、指纹、密码、CPU卡、临时密码、双重验证、钥匙，可以满足不同群体的解锁方式喜好与需求。其中，充满科技感与新奇体验的无接触掌静脉解锁方式，利用藏在掌内的静脉作为独特密钥，近红外线精准识别匹配，挥手即可开启解锁新Style，再加上全新3D人脸识别算法，搭配仿生夜视摄像头，不论日常妆容造型，还是各种光线环境，都能精准识别。

  作为家庭智慧安防的第一道防线，K70 Pro Max还拥有强大的危险预警功能，24GHz雷达可实现精准轨迹侦测，以及拥有165°广角且3K分辨率的超高清摄像头，可将室外人员逗留视频抓拍进行云端存证，并通过智能APP实时推送。当有访客按响门铃，K70 Pro Max还支持微信小程序强提醒，不论在家与否，均可点击消息预览门外画面，实现远程可视对讲。

  凯迪仕这款锁老少皆宜，使用门槛非常低。凯迪仕在开门这个细节上做到了极大的安全性、便捷性和易用性。凯迪仕把产品安全性和易用性刻入品牌基因，难怪其获得市场和行业的认可，成为杭州亚运会官方指定智能门锁。

  凯迪仕专注在智能锁领域这么多年，始终坚持以品质为根本，以服务为保障，为消费者带来了多款经典智能锁爆款，全方位守护消费者家门安全。功能如此强大，真是满满的期待住了，近期有在看智能锁的朋友们可以锁定凯迪仕K70 Pro Max，锁定智享生活。

  文章来源：汉王科技服务

  关于北京君正

  北京君正集成电路股份有限公司成立于2005年，基于创始团队创新的CPU设计技术，迅速在消费电子市场实现SoC芯片产业化，2011年5月公司在深圳创业板上市（300223）。

  君正在处理器技术、多媒体技术和AI技术等计算技术领域持续投入，其芯片在智能视频监控、AIoT、工业和消费、生物识别及教育电子领域获得了稳健和广阔的市场。

  2020年，君正完成对美国ISSI及其下属子品牌Lumissil的收购。ISSI面向汽车、工业和医疗等领域提供高品质、高可靠性的存储器产品，包括SRAM、DRAM、NOR Flash、2D NAND Flash和eMMC，客户遍布全球。Lumissil面向汽车、家电和消费电子等领域提供LED驱动、微处理器、电源管理和互联等芯片产品。

  君正将整合其积累十几年的计算技术，及ISSI三十余年的存储、模拟和互联技术，利用公司拥有的完整车规芯片质量和服务体系，为汽车、工业、AIoT等行业的发展持续做出贡献。

亲，如果你在网站上没找到想要的信息可以联系我们，雷龙发展提供原厂技术支持，并提供君正集成电路完整解决方案。

伴随下游应用持续丰富，细节需求不断增多，标准化产品已越来越难以满足市场需求，芯片方案提供商需要不断深入行业，根据市场需求推出适配的产品。在这样的背景下，北京君正迅速推出X2600系列多核异构跨界处理器，并于2023年ELEXCON深圳国际电子展上正式推向市场。

北京君正X2600系列处理器结构图

据介绍，X2600系列处理器采用了北京君正自研的CPU内核、图像/视频处理、2D处理引擎和打印机控制等关键技术，同时承袭了北京君正特有的功耗低、开发门槛低等技术特点，适用于各类消费、商业和工业的嵌入式应用领域。

多核异构，按需优化

北京君正X2600系列处理器采用多核异构架构，内置有3大核心处理器，其中XBurst®2逻辑双核为主控芯片，采用MIPS架构，主频达1.2GHz，采用北京君正的最新一代技术，内置128位SIMD指令、硬件浮点运算单元以及内存管理单元，主要支持系统管理和复杂计算，同时自带轻量化AI算法，在满足主控应用的同时，为各类场景提供智能加持。

其次是专注运用控制的Victory®0 CPU内核，采用自主研发的RISC-V内核，主频达600MHz，兼容MIPS架构，支持访问片内DRAM、程序和数据空间，并提供有JTAG调试接口，用于替代独立MCU，与传统的独立控制方案相比，集成Victory®0 CPU内核的X2600系列芯片响应速度快，实时控制性能更突出。

另一个核心内核为XBurst®0，采用自主研发的RISC-V CPU内核，主要用于安全系统管理，内置随机数发生器，支持AES-256 / MD5 / SHA / SHA2等加密算法，适配高安全等级场景应用开发。

基于X2600处理器的Halley 7开发板

在三大核心控制器基础上，X2600系列处理器还支持内置64MB~512MB的DRAM，并提供有eMMC/SD/SDIO接口，北京君正副总经理刘将表示，“该处理器硬件上做到了Pin 2 Pin，兼容性更好。”

刘将继续介绍，“目前行业与此前主要打造标准品不同，会有很多的细分需求，未来还会有越来越多的智能化设备，怎么去满足越来越多的细分需求，又怎么去满足智能化设备的互联互通？这是君正推出X2600系列处理器的重要原因，该系列处理器的首要特点就是多核，其次采用的是异构架构，第三是跨界应用，对满足新需求和新痛点有着非常大的潜力和空间。”

据了解，北京君正通过将各个领域的细分需求拆解，从而分解出共通点，再针对性开发出解决方案，并集成于X2600系列处理器中；同时，针对更细分的应用，X2600系列处理器还提供有丰富的型号可选，从而实现为不同需求匹配最优解决方案。

外设丰富，兼容性强

除了强大的主控架构设计，外设接口丰富也是X2600系列处理器的一大特色。

解码方面，X2600系列处理器支持H.264解码、JPEG编解码方式，最大解码分辨率均达1080P@60fps，可通过DVP接口外接640×480分辨率摄像头，通过内置的2D GPU控制器，可实现对图像进行旋转、缩放、剪切、色彩转换等应用。

显示方面，通过内置Rotator功能，可实现屏显旋转，同时提供有MIPI-DSI、LVDS、RGB、SLCD、SPI等屏显接口，支持1080P@60fps图像解码输出，便于开发者基于LVGL、AWTK、QT、OpenHarmony、HaaS等开发个性化UI屏显系统。

音频方面，处理器也提供有I2S、DMIC接口，并内置Audio CODEC编解码器，很好满足语音输入、输出处理及控制。

更多的接口集成于Victory®0 CPU内核实时控制区，提供有GPIO、I2C×4、PWM（16路）、A/D转换器（16通路）、SPI（Master×2，Slave×1）、UART、USB2.0、百兆网口以及CAN总线等通讯接口，极大方便外设应用开发；结合Victory®0 CPU内核高度融合的运动控制，让机械操控应用更得心应手。

针对打印机场景，X2600系列处理器还提供有打印机控制器（如X2670系列），内置1个热敏打印头控制单元，以及1个8路或2个4路步进精进电机控制单元，实现对机械部件的高效、精准运动控制，并覆盖热敏打印机、喷墨打印机、激光打印机、3D打印机、扫描/复印/激光一体机等应用场景。

值得一提的是，通过集成丰富的外部接口，开发者将极大节省外围开关器件用料，进而实现降本增效，这对产品集成度越来越高、成本控制越来越严苛的下游方案商来说，X2600系列处理器极具吸引力。

极简开发，性价比高

X2600系列处理器同时继承了北京君正低功耗、高稳定性的技术特点。据刘将介绍，典型功耗可以做到0.5W以内，应对功耗敏感场景无压力，稳定性方面，“我们这款产品采用工规级设计，支持-40℃~85℃工作温度，推出参考设计之前，我们都会通过原型机高低温压力测试，确保产品长期稳定、可靠性运行。”

而其多核、异构、跨界特性，也将给开发者带来实实在在的降本增效体验。

X2600系列处理器兼具应用处理器（Application Processor）的计算性能和微控制器(Micro Controller Unit)的易用性、低功耗与实时操作特性，打破了MCU和AP之间的技术鸿沟，大幅降低了产品开发难度。

以3D打印场景为例，传统方案需要两颗处理器分别处理数据和运动控制，而采用X2670系列处理器，一款产品就可以替代原有方案的各项功能开发需求，其中，主处理器负责显示、交互、联网等应用，Victory®0 CPU则专注运动控制，大幅降低了开发难度，而且产品的稳定性、可靠性也随之提升。

3D打印是X2600系列处理器应用场景之一

北京君正同时为X2600系列处理器提供有Halley 7开发工具包，具体包括Halley 7开发板参考设计、Linux kernel 4.4.94和5.10、OpenHarmony、U-Boot资源包、Buildroot和第三方函数库、编译工具链、USB Flash烧录工具等，极大方便下游客户的应用开发。

“我们的某3D打印客户只需要2个月就可以将原有方案功能平移到X2600系列处理器上，接下来再对产品进行APP、云端应用以及业务逻辑完善开发，产品就可以进入量产进程，整个周期大概6个月。”刘将继续举例说明道，“如果是后续产品迭代，只需要3个月就可以实现产品量产，整个开发周期再缩短一半。”

事实上，基于其高性能、低功耗、实时控制的突出特点，X2600系列处理器不仅适用于商业打印机领域，在智能商业显示、扫地机器人、工业机器人、智能家居、工业控制等领域也有广泛的应用潜力，“该产品已经开始应用，合作客户的满意度非常高，除了原来的合作伙伴，这款产品也获得了越来越多来自新领域合作伙伴的认可。”刘将如是介绍。

关于北京君正

北京君正集成电路股份有限公司成立于2005年，基于创始团队创新的CPU设计技术，迅速在消费电子市场实现SoC芯片产业化，2011年5月公司在深圳创业板上市。

君正在处理器技术、多媒体技术和AI技术等计算技术领域持续投入，其芯片在智能视频监控、AIoT、工业和消费、生物识别及教育电子领域获得了稳健和广阔的市场。

2020年，君正完成对美国ISSI及其下属子品牌Lumissil的收购。ISSI面向汽车、工业和医疗等领域提供高品质、高可靠性的存储器产品，包括SRAM、DRAM、NOR Flash、2D NAND Flash和eMMC，客户遍布全球。Lumissil面向汽车、家电和消费电子等领域提供LED驱动、微处理器、电源管理和互联等芯片产品。

君正将整合其积累十几年的计算技术，及ISSI三十余年的存储、模拟和互联技术，利用公司拥有的完整车规芯片质量和服务体系，为汽车、工业、AIoT等行业的发展持续做出贡献。

亲，如果你在网站上没找到想要的信息可以联系我们，深圳市雷龙发展提供原厂技术支持，并提供君正集成电路完整解决方案

一．使用场景

夏天某个凉爽的早晨，当你躺在床上玩着手机，突然一阵困意袭来，原来已经中午了，此时你一个侧身准备休息，突然发现一阵酷热袭来，你定睛一看，原来是风扇没有打开，这个睡姿很舒服你又不想起床怎么办？此时如果你有一个智能语音风扇，你只需要说一句打开风扇即可。关于语音识别这个功能，市面上有多家公司开发有关离线识别的芯片和算法，可是识别效果不是很理想，但是思必驰是例外，该公司的芯片唤醒率和识别率均高于市场同行，抗噪音的能力也非常优秀。

二．思必驰芯片简介
本文主要介绍思必驰股份有限公司推出的一款离线语音识别芯片。该芯片是根据智能语音交互市场需求及思必驰算法的发展方向定义开发的“芯片+算法”人工智能人机语音交互解决方案，具有高性能、低功耗、低成本、高识别率、低误触发率、远距离唤醒、更强的抗噪能力、更快的响应时间、项目快速落地等优秀的特点。

该芯片通过软硬融合的方法，具备快速赋予各类设备语音交互的能力，赋予设备“听”和“说”的能力，从用户说出命令到执行命令只需要0.2-0.6秒的时间，极大的提高了用户体验和产品灵活性。

三．产品特色

2.词条自定义

思必驰的智云译芯平台，可以让客户自定义属于自己的词条，还可以配置不同情况下MUC的动作，不需要懂编程即可完成配置。同时平台提供10种音色供客户选择。

3.产品品类

已落地多种品类的项目。如：遥控器、空调伴侣、取暖桌、油烟机、茶吧机、集成灶、晾衣架、按摩椅、风扇、灯具、净水器、热水器等等项目。只有你想不到，没有我们做不到。

4.处理器

●32位处理器，支持FPU

●运行频率：240MHZ

●内置2MB Flash

5.外设

该芯片有丰富的外设，有13个IO供客户二次开发使用，可以替代大部分市面上的MCU，为客户节省成本，替换MCU的同时，增加了语音识别功能。

该芯片具有丰富的外设，USB1.1，4个16位定时器，三个16位PWM发生器，三个全双工串口，两个SPI接口，一个IIC接口，内置触摸按键控制器，10位ADC模拟器，所有GPIO支持外部中断/唤醒。

6.蓝牙

支持蓝牙V5.3+BR+EDR+BLE规范，发射功率+6dB，接收器最小灵敏度-90dB。可以制作配套小程序。

外部电路简单，如果客户不需要播报应答语，还可以省一个功放。

四、思必驰的优势
在上诉介绍中可以看到，思必驰的识别效果更好，价格美丽。一定情况下还可以替换MCU。

随着智能家居市场扩大和消费者需求增加，深圳雷龙发展专注于行业语音交互器件标准化，致力于简化复杂事物，提供快捷的语音、智能物联网应用解决方案。我们的产品价格便宜、实用简单，适合中小型批量生产，小数量生产也可及时拿货，满足大多数用户的产品使用需求。质量有保障，提供免费技术服务、免费打样。同时，为减少客户测试时间，我们还提供功放模块。

文章目录
FAT32文件系统详细分析 （续FAT文件系统详解）

1. 前言

2. 格式化SD nand/SD卡

3. FAT32文件系统分析

3.1 保留区分析

3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析

3.1.2 FSInfo 结构扇区分析

3.1.3 引导扇区剩余扇区

3.1.4 备份引导扇区

3.1.5 保留区剩余区域

3.2 分区偏移及大小计算

3.3 FAT区分析：

3.3.1 FAT1

3.3.2 FAT2

3.4 数据区分析：

4. 总结

1. 前言
续上一篇文章 : FATFS文件系统详解:关于如SD卡、SD nand、spi nor flash等众多存储设备

在上一篇文章，我们已经对FAT文件系统有了一个详细的介绍，但由于FAT文件系统由历史发展，存在FAT12/16/32三种系统，在上一篇文章中采用的是FAT16系统作为实例进行的分析，而FAT32系统存在些许差异，且FAT32文件系统在当前应用广泛，因此特补充此篇博文，完善FAT32的示例分析。

2. 格式化SD nand/SD卡
申请到雷龙发展代理的CS创世 贴片 SD Card (SD NAND) 样品，做出测试，分享一下,该公司SD NAND 二代产品介绍可以参考如下地址http://longsto.com/product/list-39.html,有1Gb,4Gb,32Gb,64Gb的容量可选,我这里申请到的是两片32Gb的芯片和测试板.

2.1 格式化SD nand / SD卡，强制采用FAT32格式，分配每个簇大小为2048Byte，同时为了避免其他原有数据干扰，我们此处取消快速格式化。

2.2 使用 WinHex 打开分析

3. FAT32文件系统分析
FAT文件系统布局图如下，和FAT16上有些许差别：

3.1 保留区分析

保留区分为引导扇区、备份引导扇区及其他字段，具体数据段分析如下。

3.1.1 BPB(BIOS Parameter Block) 及BS区分析

BPB及BS参数内容数据如下：

EB 58 90 ：BS_JmpBoot，跳转指令
4D 53 44 4F 53 35 2E 30：BS_OEMName，MSDOS 5.0，一个名字，指示创建此卷的操作系统，无其他作用`
00 02：BPB_BytsPerSec，扇区大小 512 字节
04：BPB_SecPerClus，每次操作的最小扇区数，簇 Cluster，4 (与格式化时选择的大小匹配 2048 = 512 * 4)
16 11：BPB_RsvdSecCnt，保留区的扇区数，0x1116=4374 (通过此可计算，FAT区起始地址为 4374 * 512 = 0x22 2C00)
02：BPB_NumFATs，FATs的个数，2（一般此值为2，多一个用来做冗余备份，解决系统异常导致第一个损坏时，增大恢复的可能性，表示FAT区有两个FATs备份）
00 00：BPB_RootEntCnt，0，在FAT12/16系统中，此字段表示根目录中32字节目录条目数量，设置此值时需注意对齐，为了最大的兼容性，FAT16系统上此值应设置为512，FAT32系统上此值应设置为0
00 00：BPB_TotSec16，16位大小区域描述FAT卷扇区总数，0。当FAT12/16系统扇区数 ≥0x10000(65536)时，此字段应设置为0，真实值存放在 BPB_TotSec32 字段；对于FAT32系统，此值必须为0。(此处由于我们的总扇区数=118.510241024/512 = 242688 > 65536，所以此字段为0)
F8：BPB_Media 媒体类型
00 00：BPB_FATSz16，00，一个FAT占用的扇区数，此字段仅在FAT12/16系统使用；FAT32系统，此字段必须为0，使用BPB_FATSz32字段替代。
3F 00：BPB_SecPerTrk，每个磁道的扇区数，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。
FF 00：BPB_NumHeads，头数量，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。
00 00 00 00：BPB_HiddSec，0，FAT 卷之前的隐藏物理扇区数（当磁盘被分区之后，当前分区并不一定是从扇区头开始的）
00 08 0F 00：BPB_TotSec32，0x0F0800 = 985088（整个卷空间大小），32位大小区域描述FAT卷扇区总数。 FAT12/16系统，扇区总数小于0x10000时，此字段必须为0，真实值存放在BPB_FATSz16；FAT32系统，此字段一直有效。（481M = 512 * 985088）
以上是FAT12/16/32公共字段，接下来是FAT32独有字段

75 07 00 00：BPB_FATSz32，1909，一个FAT占用的扇区数，FAT区总大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇区。（由此可计算FAT区总大小：1909 * 2 = 3818扇区 = 3818 * 512Byte = 0x1D D400 Byte）
00 00: BPB_ExtFlags,扩展标识字段，bit7=0，表示所有FAT都是镜像的和活跃的；bit7=1，表示只有bit3-0表示的FAT是有效的。
00 00：BPB_FSVer：FAT32版本，高字节是主版本号，低字节是次版本号。
02 00 00 00：BPB_RootClus，2， 根目录的第一个簇号，此值通常为2，因为前两个簇一般用于保留。
01 00：BPB_FSInfo，1，FSInfo结构扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为1，因为其通常位于引导扇区旁边。
06 00：BPB_BkBootSec，6， 备份引导扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为6，考虑最大的兼容性，此值不建议为其他值。
00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00：BPB_Reserved，0，保留
80：BS_DrvNum，IBM PC 的磁盘 BIOS 使用的驱动器号，00h代表软盘，80h代表固定磁盘
00：BS_Reserved，保留字段，0
29：BS_BootSig，扩展引导签名，表示以下存在三个字段
30 D1 B5 78：BS_VolID，与 BS_VolLab 一起构成卷序列号，一般在格式化的时候结合时间生成
4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20：(解析为:"NO NAME “)，BS_VolLab，11byte卷标，当卷标不存在时，此值应设置为"NO NAME”
46 41 54 33 32 20 20 20：BS_FilSysType，始终为"FAT32 "，对FAT类型的确定没有任何影响。
33 C9 ... B9 01 00 00：BS_BootCode32，引导启动程序，与平台有关，不使用时填充为0
BS_BootSign：0xAA55，引导签名，指示这是一个有效的引导扇区当扇区大小大于512字节时，剩余的字段应全部使用0x0填充。
3.1.2 FSInfo 结构扇区分析

FSInfo 数据结构为FAT32系统所特有，其目的是记录FAT32系统上剩余的簇数量以及下一个空闲簇数据；以避免扫描整个磁盘搜索导致的时间浪费。

FSInfo数据偏移可从引导扇区内的 BPB_FSInfo 参数获取，此处为 1，因此 FSInfo 数据偏移为1个扇区，对应512Byte，0x200地址处。FSInfo数据结构如下：

内容如下：

3.1.3 引导扇区剩余扇区

FAT32引导扇区总共有三个512Byte的扇区构成。BPB、BS、FSInfo字段已使用了2个扇区，还剩有一个扇区未使用，字段为0，如下图所示，需要注意的是，此扇区在偏移值510处依旧存在尾部签名0xAA55。

引导扇区剩余字段，为非有效字段，采用0x00填充。

3.1.4 备份引导扇区

相比FAT12/16，FAT32系统上存在引导扇区的备份，此块区域偏移参考引导扇区内BPB_BkBootSec字段，当前引导扇区内此参数值为6， 因此在当前文件系统内，备份引导扇区的偏移为 6号扇区，对应偏移地址为 BPB_BkBootSec * BPB_BytsPerSec = 6 * 512Byte = 3072Byte = 0xC00

3.1.5 保留区剩余区域

在FAT32系统中，保留区除了 BPB区域、FSInfo区域以及这两个区域的备份区域外，还有一部分区域，目前我没找到此区域的作用，我理解为此块区域是作为某种引导程序，数据内容如下：

关于此块区域，欢迎大家在评论区讨论！

此外，还有一处区域的存在也欢迎大家讨论，即FSInfo扇区后面的一个扇区，只有看到尾部签名，其他数据为空，目前也未找到此处有关说明，后续清楚后会在此补充，亦欢迎大家在评论区讨论！

3.2 分区偏移及大小计算

知道BPB参数内容之后，便可以进行分区偏移及大小计算了！

各分区偏移地址及大小如下：

关于FAT区，通常存在一个以上的FAT，如此处所格式化的sd卡便存在两个FAT，对应的偏移地址和大小如下：

注意：在FAT32系统中，根目录区不存在，但依旧存在根目录，不过是根目录作为数据区的一部分！

3.3 FAT区分析：

FAT32系统与FAT12/16系统在FAT区数据一个显著差别是：FAT32每条FAT条目占32bit，FAT16占16个bit，FAT12占12bit。关于此部分更详细描述，可参考上一篇：FAT文件系统详解（点击跳转！） 的 4.3 章节！

3.3.1 FAT1

FAT1偏移地址：0x22 2C00

数据内容如下：

3.3.2 FAT2

FAT2是FAT1的备份，偏移地址：0x31 1600
数据内容与FAT1一致，如下：

3.4 数据区分析：

偏移地址：0x40 0000
由参数BPB_RootClus可知，数据区第一个簇是2号簇。

打开数据区的第一个簇，里面存放的内容便是根目录的内容！这也就是为什么FAT32没有根目录区，但依旧存在根目录的实现方式。数据内容如下：

之后我们看到3号簇的内容：
数据字段如下图所示，由于在上一篇博文中已对长短文件名每个字段进行过细致分析，此处不再做过度分析，仅抽取关键字段进行分析，如下图所示：

之后切换到4号簇和5号簇，可以查看到对应数据：

从6号簇开始便没有在使用，均为空闲簇，对应上 FSInfo 结构内 FSI_Nxt_Free 字段的内容。

4. 总结
相比FAT16系统，FAT32文件系统在保留区有了更多的设计：

1）增加了引导扇区的备份，异常掉电等情况下可恢复性更强；

2）增加了FSInfo结构，对于大容量flash访问将更加高效；

此外FAT32系统取消了根目录区，将根目录移至数据区，根目录与普通目录本来就没有什么区别，确实也不用单独分一个区存放，提高了一致性。

关于数据的存储思想，依旧保持不变：FAT区内的FAT条目通过簇链记录扇区使用情况及文件占用的扇区情况；数据区内目录和文件都作为文件，通过目录这一类特殊文件，描述文件属性以及实际文件内容存放的簇的方式，将整个文件管理起来。

综上，便是FAT32格式文件系统的详细解析，欢迎大家评论区进行积极讨论与反馈！！！

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FATFS文件系统详解
1. 简介
2. 基础概念
3. FAT文件系统组成介绍
4. FAT文件系统分析
4.1 采用FAT格式格式化SD nand/sd卡
4.2 引导扇区分析
4.3 分区偏移及大小计算
4.4 FAT子类型确认
4.4 访问FAT条目
4.5 文件与簇之间的关系
4.6 FSInfo扇区结构及备份引导扇区
4.7 FAT目录
4.7.1 SFN 短文件名目录
4.7.2 LFN长文件名
4.7.3 LFN系统对于SFN的兼容
5. 分区分析
5.1 保留分区分析
5.2 FAT区分析
5.3 根目录区分析
5.4 数据区分析
5.5 新增文件测试
6. 总结
1. 简介
在早期计算机刚发展的时候，那时候硬盘大小、flash设备容量都比较小，随着技术的不断迭代更新，硬盘容量越来越大。在早期，面对小容量的硬盘/flash，往往采用对应地址存放对应数据的方案，由于数据量不大，操作起来尚还可以。但是发展到今天，随着硬盘/flash容量不断增大，存储的数据也越来越多，早期单一的对应地址存放对应数据的方案已经无法满足我们的需求，操作硬盘/flash会变得异常的困难复杂。
因此针对上述问题，一群大佬们便开始设计文件系统这样一个东西，用来管理硬盘/flash上的数据信息，像我们电脑上打开文件夹，访问里面的文件，这其实就是基于文件系统访问电脑硬盘上数据的一个操作。
发展至今，文件系统已有众多版本，本文主要分享 关于FAT文件系统的详细设计， FAT文件系统适用于嵌入式设备，如SD卡、SD nand、spi nor flash等众多存储设备，同时基于此文件系统的文件亦能被电脑正常读取。
2. 基础概念
在研究文件系统之前，我们需要首先弄清楚关于内存这块的几个基本概念：
2.1.区分 扇区、块、簇的概念
扇区（sector）：flash可操作的最小单元，通常指我们擦除的最小单元大小，以sd nand举例，通常最小为512Byte
块（block） 以及 簇（cluster）：其实这是两个相同的概念，只是由于历史原因，在不同系统上的不同称呼，在windows中称簇，而在linux中称块。一个簇/块由多个扇区组成，由于一个扇区的空间较小，因此文件系统通过会将多个扇区组合在一起形成一个簇，并以簇为单位进行读写操作！ 一个簇通常可以由 2、4、8、… 、2的n次方个扇区组成。
2.2.FAT文件系统总共由FAT12、FAT16以及FAT32三个版本，这是由于随着存储技术不断发展，FAT文件系统迭代导致，数字越大，版本越新，新版本对老版本完全兼容！
3. FAT文件系统组成介绍
Fat文件系统官方文档：http://elm-chan.org/docs/fat_e.html
FAT文件系统在flash上的布局如下图所示，总共由四个区域组成：
保留区
FAT区
根目录区 （FAT32类型不包含此区域）
数据区
SD NAND,贴片式TF卡,贴片式SD卡,北京君正,nor flash,存储,芯片,主控,小容量emmc,大容量SLC Nand
接下来，我们对一张格式化为FAT格式的SD卡进行分析，理解FAT文件系统的实现细节：
4. FAT文件系统分析
4.1 采用FAT格式格式化SD nand/sd卡
1.使用win10格式化一张118.5M的SD nand / sd卡，我这里用的是手上的一颗 创世CS 家的sd nand加一块转接板，和SD卡完全没有区别，且SD nand在稳定性上比SD卡具有优势。
此处由于SD nand（SD卡）大小原因，默认采用FAT16进行了格式化！因此在下文中我们先以FAT16进行分析，之后再重新格式化为FAT32进行分析，就很容易懂了！
4.2 引导扇区分析
1.使用 winhex 工具打开对应磁盘，注意需使用管理员权限运行
2.打开后我们可以以二进制的格式查看SD卡上所有数据，首先看到第一个扇区，也就是对应的引导扇区 boot sector，注意引导扇区位于保留区！
3.接下来我们根据官方文档 对引导扇区进行分析
注意，FAT文件系统数据均采用小端格式！
a) 首先是FAT12/16/32公共部分，（偏移值 0 - 35）：
EB 3C 90：BS_JmpBoot，跳转指令
4D 53 44 4F 53 35 2E 30：BS_OEMName，MSDOS 5.0，一个名字，指示创建此卷的操作系统，无其他作用
00 02：BPB_BytsPerSec，扇区大小 512 字节
04：BPB_SecPerClus，每次操作的最小扇区数，簇 Cluster，4 (与格式化时选择的大小匹配 2048 = 512 * 4)
06 00：BPB_RsvdSecCnt，保留区的扇区数，6 (通过此可计算，FAT区起始地址为 6 * 512 = 0xC00)
02：BPB_NumFATs，FATs的个数，2（一般此值为2，多一个用来做冗余备份，解决系统异常导致第一个损坏时，增大恢复的可能性，表示FAT区有两个FATs备份）
00 02：BPB_RootEntCnt，512，在FAT12/16系统中，此字段表示根目录中32字节目录条目数量，设置此值时需注意对齐，为了最大的兼容性，FAT16系统上此值应设置为512，FAT32系统上此值应设置为0
00 00：BPB_TotSec16，16位大小区域描述FAT卷扇区总数，0。当FAT12/16系统扇区数 ≥0x10000(65536)时，此字段应设置为0，真实值存放在 BPB_TotSec32 字段；对于FAT32系统，此值必须为0。(此处由于我们的总扇区数=118.510241024/512 = 242688 > 65536，所以此字段为0)
F8：BPB_Media 媒体类型
ED 00：BPB_FATSz16，237，一个FAT占用的扇区数，此字段仅在FAT12/16系统使用；FAT32系统，此字段必须为0，使用BPB_FATSz32字段替代。FAT区总大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇区（2372512=242688=0x3B400，由此可推算根目录区起始地址：0x3B400+0xC00=0x3C000）。
3F 00：BPB_SecPerTrk，每个磁道的扇区数，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。
FF 00：BPB_NumHeads，头数量，此字段仅与具有几何形状且仅用于 IBM PC 的磁盘 BIOS 的介质相关，不用管。
00 00 00 00：BPB_HiddSec，0，FAT 卷之前的隐藏物理扇区数（当磁盘被分区之后，当前分区并不一定是从扇区头开始的）
00 B4 03 00：BPB_TotSec32，242688，32位大小区域描述FAT卷扇区总数（整个卷空间大小）。 FAT12/16系统，扇区总数小于0x10000时，此字段必须为0，真实值存放在BPB_FATSz16；FAT32系统，此字段一直有效。（118.5M = 512 * 242688）
b) 接下来是FAT12/16特有字段（偏移值36）
80：BS_DrvNum，IBM PC 的磁盘 BIOS 使用的驱动器号，00h代表软盘，80h代表固定磁盘
00：BS_Reserved，保留字段，0
29：BS_BootSig，扩展引导签名，表示以下存在三个字段
83 3E 07 E4：BS_VolID，与 BS_VolLab 一起构成卷序列号，一般在格式化的时候结合时间生成
4E 4F 20 4E 41 4D 45 20 20 20 20：(解析为:"NO NAME “)，BS_VolLab，11byte卷标，当卷标不存在时，此值应设置为"NO NAME”
46 41 54 31 36 20 20 20：(解析为:"FAT16 ")，BS_FilSysType文件系统类型，支持字段有："FAT12 ", "FAT16 " or "FAT "，注意很多人认为是通过此字段区分FAT12/16/32系统类型，实际是错误的，文件系统类型实际上是根据磁盘大小确定的，官方文档 “Determination of FAT sub-type” 章节或本博文后文有描述，不过为了最大的兼容性考虑，此字段应设置为对应文件系统的名字。
33 C9 ~ CB D8：BS_BootCode，引导启动程序，与平台有关，不使用时填充为0
55 AA：BS_BootSign，0xAA55，引导签名，指示这是一个有效的引导扇区
当扇区大小大于512字节时，剩余的字段应全部使用0x0填充。
c) 如果是FAT32，则采用FAT32特有字段解析（偏移值和FAT12/16特有字段一致为36）
虽然此处我们的是FAT16格式，不过此处也将FAT的字段进行描述，方便理解。
BPB_FATSz32：一个FAT占用的扇区数，此字段仅在FAT32系统有效。FAT区总大小等于 BPB_FATSz?? * BPB_NumFATs 扇区。
BPB_ExtFlags：扩展标识字段，bit7=0，表示所有FAT都是镜像的和活跃的；bit7=1，表示只有bit3-0表示的FAT是有效的。
BPB_FSVer：FAT32版本，高字节是主版本号，低字节是次版本号。
BPB_RootClus：根目录的第一个簇号，此值通常为2，因为前两个簇一般用于保留。
BPB_FSInfo：FSInfo结构扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为1，因为其通常位于引导扇区旁边。
BPB_BkBootSec：备份引导扇区与FAT32卷顶部的偏移扇区值。此值通常为6，考虑最大的兼容性，此值不建议为其他值。
BPB_Reserved：保留
BS_DrvNum：含义与FAT12/16字段一样
BS_Reserved：含义与FAT12/16字段一样
BS_BootSig：含义与FAT12/16字段一样
BS_VolID：含义与FAT12/16字段一样
BS_VolLab：含义与FAT12/16字段一样
BS_FilSysType：始终为"FAT32 "，对FAT类型的确定没有任何影响。
BS_BootCode32：引导启动程序，与平台有关，不使用时填充为0
BS_BootSign：0xAA55，引导签名，指示这是一个有效的引导扇区
当扇区大小大于512字节时，剩余的字段应全部使用0x0填充。
以上就是引导扇区内容的详细分析了，通过引导扇区的内容，我们即可知道FAT文件系统依赖的硬件存储空间大小、簇大小、扇区大小以及以及FAT系统版本等重要信息。
同时通过引导扇区的内容，我们便可计算出对应的FAT的四个区域的大小及起始偏移位置等重要信息，接下来计算FAT四个分区的起始位置及大小。
4.3 分区偏移及大小计算
FAT卷总共分为以下四个区域：
保留区
1.第一个扇区为引导扇区，存放BPB(BIOS Parameter Block)数据，存放的是FAT卷的配置参数。
2.上述参数中以 BPB_ 命名的字段都是 BPB 的一部分，而以 BS_ 标题命名的字段都不是 BPB 的一部分，而只是引导扇区的一部分
FAT区（分区表装载区）
根目录区
数据区
各分区偏移地址及大小如下：
此外，关于FAT区，通常存在一个以上的FAT，如此处所格式化的sd卡便存在两个FAT，对应的偏移地址和大小如下：
4.4 FAT子类型确认
关于FAT的类型是FAT12/16/32确认：FAT类型由数据区内簇的数量决定，除此之外无其他办法！
当一个卷，簇的数量 ≤4085 时，为FAT12
当一个卷，簇的数量 ≥4086 且 ≤65525 时，为FAT16
当一个卷，簇的数量 ≥65526 时，为FAT32
簇的数量计算公式：CountofClusters = DataSectors / BPB_SecPerClus;
如我们这里：CountofClusters = 242176 / 4 = 60544，所以为 FAT16！
当簇的大小从 512 ~ 32768字节的各种条件下，不同类型FAT对应卷的大小范围如下：
4.4 访问FAT条目
FAT区由一条条FAT条目构成，关于 FAT[N] 对应的条目具体位置计算如下：
FAT16：
FAT32：
格外需要注意的是，不同格式，对应的FAT条目的长度和格式不一样：
此外对于FAT32格式，高4位是保留位，只有低28位有效！
具体如下图所示：
4.5 文件与簇之间的关系
那么文件和簇之间的相互关系又是怎样的呢？我们又是如何准确的找到存放在flash上的文件的呢？接下来让我们看下文件与簇之间的关系映射。
在FAT卷上文件通过目录管理，目录是一个32字节数组组成的目录条目结构，此目录结构包含：文件名、文件大小、时间戳以及文件所在的第一个簇号。
簇号为0和1的簇被保留，由参数BPB_RootClus可知，有效簇从第2号簇开始。FAT[2](2号簇)对应数据区的第一个簇。
因此第N个簇的位置计算公式如下：
FirstSectorofCluster = DataStartSector + (N - 2) * BPB_SecPerClus
每个条目所在的位置，对应一个簇。当文件长度大于一个簇长度时，条目内的值为下一个条目的索引，直到文件所在的最后一个簇，由此构成簇链！文件所在的最有一个簇所对应的FAT条目内的值由一个特殊的值（EOC）组成，它永远不会匹配任何有效的簇号，如下：
FAT12: 0xFF8 - 0xFFF (typically 0xFFF)
FAT16: 0xFFF8 - 0xFFFF (typically 0xFFFF)
FAT32: 0x0FFFFFF8 - 0x0FFFFFFF (typically 0x0FFFFFFF)
存在一些特殊的值被用来做损坏簇的标记，如下：
FAT12： 0xFF7
FAT16：0xFFF7
FAT32：0xFFFFFFF7
不过此处需要注意，在FAT12/16系统上，上述特殊值绝不会和任何有效簇匹配，但是在FAT32上有可能，因此为了防止混淆，你在创建FAT32系统的时候应该避免这种情况发生！因此FAT32系统上簇的上限为268435445（大于256M个簇）
FAT条目初始化的时候，FAT[2] 及以后的数据应被初始化为0，指示未被使用处于空闲状态，如果值不为0，则意味着簇被损坏或被使用状态。在FAT12/16系统上，空闲簇的数量未被记录，而在FAT32系统上，FAT32支持FSInfo结构体，里面记录了空闲簇的数量。
关于FAT[0]和FAT[1]：
此两个保留的条目，没有与任何簇有联系；不过具有其他意义，如下：
FAT12: FAT[0] = 0xF??; FAT[1] = 0xFFF;
FAT16: FAT[0] = 0xFF??; FAT[1] = 0xFFFF;
FAT32: FAT[0] = 0xFFFFFF??; FAT[1] = 0xFFFFFFFF;
FAT[0]中的?? 与 BPB_Media 相同；
FAT[1] 记录了错误历史记录：卷脏标志（FAT16：bit15、FAT32：bit31），系统在启动的时候清除此位，正常关闭的时候恢复。
如果此位已经清除，表明上次未被正常关闭，可能存在逻辑卷错误；硬件错误标志（FAT16：bit14、FAT32：bit30）当出现无法恢复的读写错误时清除，表明需要进行全面检查。
关于FAT区域，有两个重点注意事项：
第一个是FAT的最后一个扇区可能没有被完全使用。在大多数情况下，FAT在扇区的中间结束。FAT驱动程序不应该对未使用的区域做出任何假设。在格式化卷时，应该用零填充它，并且在此之后不应更改它。
另一个是BPB_FATSz16/32可以指示比卷需要的值大的值。换句话说，未使用的扇区可以跟随每个FAT。这可能是数据区域对齐或其他原因导致的。同时，在格式化时这些扇区也会被用零填充。
下表展示了不同FAT类型中FAT值所对应的含义解释：

申请到雷龙发展代理的CS创世 贴片 SD Card (SD NAND) 样品，做出测试，分享一下。

生产方：CS创世半导体

总代理官方网站：深圳市雷龙发展有限公司

目前雷龙发展代理的 SD NAND 已可在立创商城搜索到，其详情页也附有手册。

芯片简介
芯片外观及封装
实拍图：

根据官方文档介绍，此款芯片采用 LGA-8 封装，标准SDIO接口，兼容SPI/SD接口。

标准的SD 2.0协议可以直接移植标准驱动代码，支持TF卡启动的SOC都可以用SD NAND。

芯片主要参数(以CSNP32GCR01-BOW手册为准)

Interface: Standard SD Specification Version 2.0 with 1-I/O and 4-I/O.

Default mode: Variable clock rate 0 - 25 MHz, up to 12.5 MB/sec interface speed (using 4 parallel data lines)

High-Speed mode: Variable clock rate 0 - 50 MHz, up to 25 MB/sec interface speed (using 4 parallel data lines)

高速模式下，可达到 25MB/s 的传输速度，在普通模式下也有 12.5MB/s 的传输速度。

端口信息对比

SD NAND 接口信息

SD Card 接口信息

micro SD：

SD：

可以对比，除引脚分布外，在引脚功能上SD NAND 和 SD Card 并无明显差别。

参考设计电路图

从所给的参考电路来看，与设计 SD卡托 所需外围电路基本一致，不用修改外围器件或原理图，只需少量修改 PCB 布局即可实现替换。

NAND Flash Menory
介绍 NAND Flash 有关资料均来自 KIOXIA 官网 。

存储单元结构
下图为闪存的内部存储单元结构（横截面）。存储单元是数据存储的最小单位。通过将电子移入或者移出封闭在绝缘体中的电荷存储膜来存储数据。

写入擦除操作

当高压（Vcg(++)）施加到控制栅极(control gate)时，电子穿过绝缘体(Insulator)并从硅衬底(Silocon substrate)进入电荷存储膜(Charge storage film)（如图a）。当电源关闭时，此存储电子的状态仍会存在。当在硅衬底侧施加高电压（Vw(++)）时，电子穿过绝缘体并从电荷存储膜离开到硅衬底侧（如图b）。这就是存储单元写入数据和擦除数据的操作。

数据0和数据1判定

当向控制栅极施加恒定电压（读出电压Vcg(+)）时，数据”0“和”1“取决于电流是否在存储单元内横向流动。当电压逐渐施加到控制栅极时，电流开始在存储单元中流动的控制栅电压被称为阈值电压。”0“和”1“的判断是利用该阈值电压根据电荷存储膜中是否存在电子而变化的事实来执行的。在电荷存储膜中有电子的状态下（数据”0“），阈值电压高于读出电压Vcg(+)，所以电流不流动（如图a）。在电荷存储膜中没有电子的状态下（数据”1“），阈值电压低于读出电压Vcg(+)，因此电流流动。

即使是电源关闭，状态仍然会保留，即断电不丢失。

NAND Flash
存储单元串联排列的结构称为 NAND Flash，NAND Flash的一个特点是可以高密度排列存储单元。

NAND Flash 相比较于 NOR Flash 容量更大，擦写速度更快。作为存储数据是不错的选择。

传输速度测量
以 CSNP4GCR01-BOW 为例子：

这个芯片又不往电脑上用，测速就略微看看，做个参考就得了。

SD卡控制
对于 NAND SD卡的控制，官方有提供基于 STM32 的测试程序，这里由于篇幅原因，不做过多介绍，其与普通 SD Card 基本相同。

【本文转载自CSDN，作者：喜暖知寒】

七.SDIO外设结构体
其实前面关于SDIO寄存器的讲解已经比较详细了，这里再借助于关于SDIO结构体再进行总结一遍。

标准库函数对 SDIO 外设建立了三个初始化结构体，分别为 SDIO 初始化结构体SDIO_InitTypeDef、SDIO 命令初始化结构体 SDIO_CmdInitTypeDef 和 SDIO 数据初始化结
构体 SDIO_DataInitTypeDef。这些结构体成员用于设置 SDIO 工作环境参数，并由 SDIO 相应初始化配置函数或功能函数调用，这些参数将会被写入到 SDIO 相应的寄存器，达到配置 SDIO 工作环境的目的。

至于为什么需要一个命令结构体与数据结构体，就是为了方便我们配置SDIO关于寄存器位，因为发送命令或者数据需要很多参数配置。

1.SDIO初始化结构体
SDIO 初始化结构体用于配置 SDIO 基本工作环境，比如时钟分频、时钟沿、数据宽度等等。它被 SDIO_Init 函数使用。
1.png
1) SDIO_ClockEdge：主时钟 SDIOCLK 产生 CLK 引脚时钟有效沿选择，可选上升沿或下降沿。
2.png
2) SDIO_ClockBypass：时钟分频旁路使用，可选使能或禁用，如果使能旁路，SDIOCLK （72MHZ ）直接驱动 CLK 线输出时钟(不满足最高25HZ的要求)，如果禁用，使用 SDIO_CLKCR 寄存器的 CLKDIV 位值分频 SDIOCLK，然后输出到 CLK 线。一般选择禁用时钟分频旁路。
3.png

3) SDIO_ClockPowerSave：节能模式选择，可选使能或禁用，它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 PWRSAV 位的值。如果使能节能模式，CLK 线只有在总线激活时才有时钟输出；如果禁用节能模式，始终使能 CLK 线输出时钟。
4.png

4) SDIO_BusWide：数据线宽度选择，可选 1 位数据总线、4 位数据总线或 8 为数据总线，系统默认使用 1 位数据总线，操作 SD 卡时在数据传输模式下一般选择 4 位数据总线。它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 WIDBUS 位的值。

5.png

5) SDIO_HardwareFlowControl：硬件流控制选择，可选使能或禁用，它设定SDIO_CLKCR 寄存器的 HWFC_EN 位的值。硬件流控制功能可以避免 FIFO 发送上溢和下溢错误。
6.png
6) SDIO_ClockDiv：时钟分频系数，它设定 SDIO_CLKCR 寄存器的 CLKDIV 位的值，设置 SDIOCLK 与 CLK 线输出时钟分频系数：
CLK 线时钟频率=SDIOCLK/([CLKDIV+2])。

7.png

2.SDIO命令初始化结构体
8.png
1) SDIO_Argument：作为命令的一部分发送到卡的命令参数，它设定 SDIO 参数寄存器(SDIO_ARG)的值。

9.png
(2) SDIO_CmdIndex：命令号选择，它设定 SDIO 命令寄存器(SDIO_CMD)的 CMDINDEX位的值。
10.png

(3) SDIO_Response：响应类型，SDIO 定义两个响应类型：长响应和短响应。根据命令号选择对应的响应类型。SDIO 定义了四个 32 位的 SDIO 响应寄存器(SDIO_RESPx,x=1…4)，短响应只用SDIO_RESP1，长响应使用4个(SDIO_RESPx,x=1…4)。
11.png

1)命令响应寄存器
12.png
2)SDIO响应寄存器1~4
13.png

4) SDIO_Wait：等待类型选择，有三种状态可选，一种是无等待状态，超时检测功能启动，一种是等待中断，另外一种是等待传输完成。
14.png

5) SDIO_CPSM：命令路径状态机控制，可选使能或禁用 CPSM。它设定 SDIO_CMD 寄存器的 CPSMEN 位的值15.png

只要我们使能的了命令状态机，则下面发送命令和接收响应的过程中的状态转换就不用我们管了
16.png

当我们要发送命令，我们只需要配置这个命令初始化结构体的成员，然后调用下图这个函数，则我们配置的参数写入对应的寄存器位中。
17.png

3.SDIO数据初始化结构体
18.png
1) SDIO_DataTimeOut：设置数据传输以卡总线时钟周期表示的超时周期，它设定 SDIO数据定时器寄存器(SDIO_DTIMER)的值。在 DPSM 进入 Wait_R 或繁忙状态后开始递减，直到 0 还处于以上两种状态则将超时状态标志置 1(详情前面的数据通道小节)。
19.png

2) SDIO_DataLength：设置传输数据长度。
20.png

3) SDIO_DataBlockSize：设置数据块大小，有多种尺寸可选，不同命令要求的数据块可能不同。
21.png
4) SDIO_TransferDir：数据传输方向，可选从主机到卡的写操作，或从卡到主机的读操作。

22.png

5) SDIO_TransferMode：数据传输模式，可选数据块或数据流模式。对于 SD 卡操作使用数据块类型。
23.png

6) SDIO_DPSM：数据路径状态机控制，可选使能或禁用 DPSM。它设定 SDIO_DCTRL寄存器的 DTEN 位的值。要实现数据传输都必须使能 SDIO_DPSM。24.png
与命令一样使能了数据路径状态机，就不用高那么多麻烦的状态转换了

八.SD卡读写测试实验
我们平时使用的SD 卡都是已经包含有文件系统的，一般不会使用本实验的操作方式读写 SD 卡，但是对学习SD卡的驱动原理非常重要！！!

本实验是进行 SD卡最底层的数据读写操作，直接使用 SDIO 对 SD 卡进行读写，会损坏 SD 卡的文件系统，导致数据丢失，所以做这个实验之前需要备份SD卡数据。

主要是学习SD卡的卡识别过程，以及数据传输工过程，其实就是完全依照前面的两个流程图来实现代码的。

卡识别模式流程图25.png
数据传输流程图
26.png

1.硬件设计
原理图：

27.png
实物图：
28.png

我这里用的是CS创世的贴片式SD卡，也称之为SD NAND , 内部存储单元架构为SLC，适合存代码。直接上板时相比于拔插式SD卡在抗震和抗PIN氧化方面更有优势，对于缩小整板体积也有一定帮助。

在这里插入图片描述

详情请参考：雷龙官网
30.png

2.代码讲解
先看主函数：
31.png

32.png

SD_Terst函数：
33.png
我们主要讲解的就是SD卡的初始化
34.png
SD_Init()函数：

/**
* 函数名：SD_Init
* 描述：初始化SD卡，使卡处于就绪状态(准备传输数据)
* 输入：无
* 输出：-SD_Error SD卡错误代码
* 成功时则为 SD_OK
* 调用：外部调用
*/SD_Error SD_Init(void){
    /*重置SD_Error状态*/
SD_Error errorstatus = SD_OK;

    NVIC_Configuration();
   
/* SDIO 外设底层引脚初始化 */
GPIO_Configuration();

/*对SDIO的所有寄存器进行复位*/
SDIO_DeInit();

/*上电并进行卡识别流程，确认卡的操作电压*/
errorstatus = SD_PowerON();

/*如果上电，识别不成功，返回“响应超时”错误 */
if (errorstatus != SD_OK)
{
/*!< CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
return(errorstatus);   
}

/*卡识别成功，进行卡初始化*/
errorstatus = SD_InitializeCards();

if (errorstatus != SD_OK)    //失败返回
{
/*!< CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
return(errorstatus);
}

/* 配置SDIO外设
* 上电识别，卡初始化都完成后，进入数据传输模式，提高读写速度
*/

/* SDIOCLK = HCLK, SDIO_CK = HCLK/(2 + SDIO_TRANSFER_CLK_DIV) */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_TRANSFER_CLK_DIV;

    /*上升沿采集数据 */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;

    /* Bypass模式使能的话，SDIO_CK不经过SDIO_ClockDiv分频 */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;
   
    /* 若开启此功能，在总线空闲时关闭sd_clk时钟 */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;
   
/* 暂时配置成1bit模式 */   
SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;

    /* 硬件流，若开启，在FIFO不能进行发送和接收数据时，数据传输暂停 */
SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;
   
SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

if (errorstatus == SD_OK)
{
/* 用来读取csd/cid寄存器 */
errorstatus = SD_GetCardInfo(&SDCardInfo);   
}

if (errorstatus == SD_OK)
{
/* 通过cmd7,rca选择要操作的卡 */
errorstatus = SD_SelectDeselect((uint32_t) (SDCardInfo.RCA << 16));   
}

if (errorstatus == SD_OK)
{
            /* 最后为了提高读写，开启4bits模式 */
errorstatus = SD_EnableWideBusOperation(SDIO_BusWide_4b);
}

return(errorstatus);}
接下来逐段代码来分析一下：
35.png
errorstatus其实是一个SD_Error类型的枚举变量，SD_Error 是
列举了控制器可能出现的错误、比如 CRC 校验错误、CRC 校验错误、通信等待超时、FIFO 上溢或下溢、擦除命令错误等等。这些错误类型部分是控制器系统寄存器的标志位，部分是通过命令的响应内容得到的，如果是SD_OK则代表没有发送错误，
36.png

配置SDIO中断：
37.png
38.png
SDIO 外设底层引脚初始化
39.png
40.png

复位所有SDIO寄存器
41.png

42.png

重点来了:调用SD_PowerON()进入卡识别模式
43.png

/*
* 函数名：SD_PowerON
* 描述：确保SD卡的工作电压和配置控制时钟
* 输入：无
* 输出：-SD_Error SD卡错误代码
* 成功时则为 SD_OK
* 调用：在 SD_Init() 调用
*/SD_Error SD_PowerON(void){
SD_Error errorstatus = SD_OK;
uint32_t response = 0, count = 0, validvoltage = 0;
uint32_t SDType = SD_STD_CAPACITY;
    /********************************************************************************************************/
/* 上电初始化
* 配置SDIO的外设
* SDIOCLK = HCLK, SDIO_CK = HCLK/(2 + SDIO_INIT_CLK_DIV)
* 初始化时的时钟不能大于400KHz
*/
    /* HCLK = 72MHz, SDIOCLK = 72MHz, SDIO_CK = HCLK/(178 + 2) = 400 KHz */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockDiv = SDIO_INIT_CLK_DIV;
   
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockEdge = SDIO_ClockEdge_Rising;
   
    /* 不使用bypass模式，直接用HCLK进行分频得到SDIO_CK */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockBypass = SDIO_ClockBypass_Disable;

    /* 空闲时不关闭时钟电源 */
SDIO_InitStructure.SDIO_ClockPowerSave = SDIO_ClockPowerSave_Disable;
   
    /* 初始化的时候暂时先把数据线配置成1根 */
SDIO_InitStructure.SDIO_BusWide = SDIO_BusWide_1b;
   
    /* 失能硬件流控制 */
SDIO_InitStructure.SDIO_HardwareFlowControl = SDIO_HardwareFlowControl_Disable;
   
SDIO_Init(&SDIO_InitStructure);

/* 开启SDIO外设的电源 */
SDIO_SetPowerState(SDIO_PowerState_ON);

/* 使能 SDIO 时钟 */
SDIO_ClockCmd(ENABLE);/********************************************************************************************************/
/* 下面发送一系列命令,开始卡识别流程
* CMD0: GO_IDLE_STATE(复位所以SD卡进入空闲状态)
* 没有响应
     */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_GO_IDLE_STATE;
   
    /* 没有响应 */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_No;
   
    /* 关闭等待中断 */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
   
    /* CPSM在开始发送命令之前等待数据传输结束 */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);           
   
    /* 检测是否正确接收到cmd0 */
errorstatus = CmdError();
   
    /* 命令发送出错，返回 */
if (errorstatus != SD_OK)   
{
/* CMD Response TimeOut (wait for CMDSENT flag) */
return(errorstatus);
}/********************************************************************************************************/
/* CMD8: SEND_IF_COND
* 发送 CMD8 检查SD卡的电压操作条件
     *
* 参数: - [31:12]: 保留 (要被设置为 '0')
* - [11:8] : 支持的电压 (VHS) 0x1 (范围: 2.7-3.6 V)
* - [7:0]: 校验模式 (推荐 0xAA)
* 响应类型: R7
     */
     /* 接收到命令sd会返回这个参数 */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_CHECK_PATTERN;
   
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SDIO_SEND_IF_COND;   
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);

/*检查是否接收到命令*/
errorstatus = CmdResp7Error();
   
    /* 有响应则card遵循sd协议2.0版本 */
if (errorstatus == SD_OK)       
{
        /* SD Card 2.0 ，先把它定义会sdsc类型的卡 */
CardType = SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0;
       
        /* 这个变量用作ACMD41的参数，用来询问是sdsc卡还是sdhc卡 */
SDType = SD_HIGH_CAPACITY;   
}
else    /* 无响应，说明是1.x的或mmc的卡 */
{
/* 发命令 CMD55 */   
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;
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_APP_CMD);
}
   
/* CMD55        
* 发送cmd55，用于检测是sd卡还是mmc卡，或是不支持的卡
     * CMD 响应: R1
*/
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;
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);
   
    /* 是否响应，没响应的是mmc或不支持的卡 */
errorstatus = CmdResp1Error(SD_CMD_APP_CMD);    /********************************************************************************************************/
/* 若 errorstatus 为 Command TimeOut, 说明是MMC 卡
* 若 errorstatus 为 SD_OK ，说明是SD card: SD 卡 2.0 (电压范围不匹配)
* 或 SD 卡 1.x
     */
if (errorstatus == SD_OK)    //响应了cmd55，是sd卡，可能为1.x,可能为2.0
{
    /*下面开始循环地发送sdio支持的电压范围，循环一定次数*/

/* SD CARD
* 发送 ACMD41 SD_APP_OP_COND ，带参数 0x80100000
         */
while ((!validvoltage) && (count < SD_MAX_VOLT_TRIAL))
{    
            /* 在发送ACMD命令前都要先向卡发送CMD55
* 发送 CMD55 APP_CMD ， RCA 为 0
             */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_APP_CMD;   
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_APP_CMD);
           
if (errorstatus != SD_OK)
{
return(errorstatus);
}
           
            /* ACMD41
             * 命令参数由支持的电压范围及HCS位组成，HCS位置一来区分卡是SDSC还是SDHC
             * 0:SDSC
             * 1:SDHC
* 响应：R3,对应的是OCR寄存器           
             */           
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = SD_VOLTAGE_WINDOW_SD | SDType;   
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SD_APP_OP_COND;
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 = CmdResp3Error();
           
if (errorstatus != SD_OK)
{
return(errorstatus);
}
           
            /* 若卡需求电压在SDIO的供电电压范围内，会自动上电并标志pwr_up位
             * 读取卡寄存器，卡状态
             */
response = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
           
            /* 读取卡的ocr寄存器的pwr_up位，看是否已工作在正常电压 */
validvoltage = (((response >> 31) == 1) ? 1 : 0);   
count++;            /* 计算循环次数 */
}
       
if (count >= SD_MAX_VOLT_TRIAL)                     /* 循环检测超过一定次数还没上电 */
{
errorstatus = SD_INVALID_VOLTRANGE;     /* SDIO不支持card的供电电压 */
return(errorstatus);
}
       
        /*检查卡返回信息中的HCS位*/
        /* 判断ocr中的ccs位 ，如果是sdsc卡则不执行下面的语句 */
if (response &= SD_HIGH_CAPACITY)
{
CardType = SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD; /* 把卡类型从初始化的sdsc型改为sdhc型 */
}

}/* else MMC Card */

return(errorstatus);        }
1.配置SDIO初始化结构体**
44.png
配置 SDIO_InitStructure 结构体变量成员并调用 SDIO_Init 库函数完成 SDIO 外设的基本配置，注意此处的 SDIO 时钟分频，由于处于卡识别阶段，其时钟不能超过 400KHz。45.png

2.发送CMD0命令：要SD卡回到空闲状态
46.png
47.png
那些检测标志全是来源与下图：
48.png
3.发送CMD8: 用来识别不同版本的卡和检测卡是否能在主机提供的电压下工作。

如果发送CMD8无响应：

1.电压不匹配的 2.0 以上 SD 卡
2.1.0 的 SD 卡
3.不是 SD 卡

如果发送CMD8有响应：
电压匹配的 2.0 以上 SD 卡(就是我们即将要使用的SD卡)
49.png

4.使用 ACMD41 命令判断卡的具体类型。因为是 A 类命令，所以在发送 ACMD41之前必须先发送 CMD55，CMD55 命令的响应类型的 R1。如果 CMD55 命令都没有响应说明是 MMC 卡或不可用卡。在正确发送 CMD55 之后就可以送ACMD41，并根据响应判断卡类型，ACMD41 的响应号为 R3，CmdResp3Error 函数用于检测命令正确发送并带有超时检测功能，但并不具备响应内容接收功能，需要在判定命令正确发送之后调用 SDIO_GetResponse 函数才能获取响应的内容。

实际上，在有响应时，SDIO 外设会自动把响应存放在 SDIO_RESPx 寄存器中，SDIO_GetResponse 函数只是根据形参返回对应响应寄存器的值。通过判定响应内容值即可确定 SD 卡类型。

50.png
51.png

总结：执行 SD_PowerON 函数无错误后就已经确定了 SD 卡类型，并说明卡和主机电压是匹配的，SD 卡处于卡识别模式下的准备状态。退出 SD_PowerON 函数返回SD_Init 函数，执行接下来代码。

执行 SD_PowerON 函数没有错误后：SD 卡处于卡识别模式下的准备状态
52.png

53.png
SD_InitializeCards()函数：

/*
* 函数名：SD_InitializeCards
* 描述：初始化所有的卡或者单个卡进入就绪状态
* 输入：无
* 输出：-SD_Error SD卡错误代码
* 成功时则为 SD_OK
* 调用：在 SD_Init() 调用，在调用power_on（）上电卡识别完毕后，调用此函数进行卡初始化
*/SD_Error SD_InitializeCards(void){
SD_Error errorstatus = SD_OK;
uint16_t rca = 0x01;

if (SDIO_GetPowerState() == SDIO_PowerState_OFF)
{
errorstatus = SD_REQUEST_NOT_APPLICABLE;
return(errorstatus);
}
   
    /* 判断卡的类型 */
if (SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD != CardType)
{
/* Send CMD2 ALL_SEND_CID
         * 响应：R2，对应CID寄存器
         */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x0;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_ALL_SEND_CID;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Long;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);

errorstatus = CmdResp2Error();

if (SD_OK != errorstatus)
{
return(errorstatus);
}
       
        /* 将返回的CID信息存储起来 */
CID_Tab[0] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
CID_Tab[1] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
CID_Tab[2] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
CID_Tab[3] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
}/********************************************************************************************************/
if ( (SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V1_1 == CardType)
         ||(SDIO_STD_CAPACITY_SD_CARD_V2_0 == CardType)
     ||(SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_COMBO_CARD == CardType)
||(SDIO_HIGH_CAPACITY_SD_CARD == CardType) )     /* 使用的是2.0的卡 */
{
/* Send CMD3 SET_REL_ADDR with argument 0
* SD Card publishes its RCA.
* 响应：R6，对应RCA寄存器       
         */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = 0x00;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SET_REL_ADDR;       
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);
       
        /* 把接收到的卡相对地址存起来 */
errorstatus = CmdResp6Error(SD_CMD_SET_REL_ADDR, &rca);   

if (SD_OK != errorstatus)
{
return(errorstatus);
}
}/********************************************************************************************************/
if (SDIO_SECURE_DIGITAL_IO_CARD != CardType)
{
RCA = rca;

/* Send CMD9 SEND_CSD with argument as card's RCA
         * 响应:R2对应寄存器CSD(Card-Specific Data)
         */
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Argument = (uint32_t)(rca << 16);
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CmdIndex = SD_CMD_SEND_CSD;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Response = SDIO_Response_Long;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_Wait = SDIO_Wait_No;
SDIO_CmdInitStructure.SDIO_CPSM = SDIO_CPSM_Enable;
SDIO_SendCommand(&SDIO_CmdInitStructure);

errorstatus = CmdResp2Error();

if (SD_OK != errorstatus)
{
return(errorstatus);
}

CSD_Tab[0] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP1);
CSD_Tab[1] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP2);
CSD_Tab[2] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP3);
CSD_Tab[3] = SDIO_GetResponse(SDIO_RESP4);
}/********************************************************************************************************/   
    /*全部卡初始化成功 */
errorstatus = SD_OK;

return(errorstatus);}
1.判断 SDIO 电源是否启动，如果没有启动电源返回错误。
54.png
2.发送CMD2命令 ：是用于通知所有卡通过 CMD 线返回 CID 值，执行 CMD2 发送之后就可以使用 CmdResp2Error 函数获取 CMD2 命令发送情况，发送无错误后即可以使用 SDIO_GetResponse 函数获取响应内容，它是个长响应，我们把 CMD2 响应内容存放在 CID_Tab 数组内。55.png
3.发送CMD3命令，用于指示 SD 卡自行推荐 RCA 地址，CMD3 的响应为 R6 类型，CmdResp6Error 函数用于检查 R6 响应错误，它有两个形参，一个是命令号，这里为 CMD3，另外一个是 RCA 数据指针，这里使用 rca变量的地址赋值给它，使得在 CMD3 正确响应之后 rca 变量即存放 SD 卡的 RCA。56.png

CmdResp6Error 函数通用会对每个错误位进行必要的检测，如果发现有错误存在则直接返回对应错误类型。
57.png

执行完CmdResp6Error 函数之后返回到 SD_InitializeCards 函数中，如果判断无错误说明此刻 SD 卡已经处于数据传输模式。
58.png
4.发送 CMD9 给指定 RCA 的 SD 卡使其发送返回其 CSD 寄存器内容，这里的 RCA就是在 CmdResp6Error 函数获取得到的 rca。最后把响应内容存放在 CSD_Tab 数组中。59.png
在这里插入图片描述
执行 SD_InitializeCards 函数无错误后 SD 卡就已经处于数据传输模式下的待机状态，退出 SD_InitializeCards 后会返回前面的 SD_Init 函数，执行接下来代码，以下是 SD_Init 函数的后续执行过程：

60.png
1) 重新配置 SDIO 外设，提高时钟频率，之前的卡识别模式都设定 CMD 线时钟为小于 400KHz，进入数据传输模式可以把时钟设置为小于 25MHz，以便提高数据传输速率。
61.png
(2) 调用 SD_GetCardInfo 函数获取 SD 卡信息，它需要一个指向 SD_CardInfo 类型变量地址的指针形参，这里赋值为 SDCardInfo 变量的地址。SD 卡信息主要是 CID和 CSD 寄存器内容，这两个寄存器内容在 SD_InitializeCards 函数中都完成读取过程并将其分别存放在 CID_Tab 数组和 CSD_Tab 数组中，SD_GetCardInfo 函数只是简单的把这两个数组内容整合复制到 SDCardInfo 变量对应成员内。正确执行 SD_GetCardInfo 函数后，SDCardInfo 变量就存放了 SD 卡的很多状态信息，这在之后应用中使用频率是很高的。
62.png

结构体类型定义：有 SD_CSD、SD_CID、SD_CardStatus 以及 SD_CardInfo。SD_CSD 定义了 SD 卡的特定数据(CSD)寄存器位，一般提供 R2 类型的响应可以获取得到 CSD 寄存器内容。SD_CID 结构体类似 SD_CSD 结构体，它定义 SD 卡CID 寄存器内容，也是通过 R2 响应类型获取得到。SD_CardStatus 结构体定义了SD 卡状态，有数据宽度、卡类型、速度等级、擦除宽度、传输偏移地址等等 SD卡状态。SD_CardInfo 结构体定义了 SD 卡信息，包括了 SD_CSD 类型和 SD_CID类型成员，还有定义了卡容量、卡块大小、卡相对地址 RCA 和卡类型成员。
63.png
主要是存储卡的容量，卡的大小，RCA地址，卡的类型(这些是关键信息，由命令响应返回然后存入这个结构体中)

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66.png
3) 调用 SD_SelectDeselect 函数用于选择特定 RCA 的 SD 卡，它实际是向 SD 卡发送CMD7。执行之后，卡就从待机状态转变为传输模式，可以说数据传输已经是万事俱备了

67.png
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70.png
4) 扩展数据线宽度，之前的所有操作都是使用一根数据线传输完成的，使用 4 根数据线可以提高传输性能，调用可以设置数据线宽度，函数只有一个形参，用于指定数据线宽度。
71.png
至此，SD_Init 函数已经全部执行完成。如果程序可以正确执行，接下来就可以进行SD 卡读写以及擦除等操作。

72.png
SD_EraseTest()函数
73.png
SD_Erase()函数：
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75.png
1) 检查 SD 卡是否支持擦除功能，如果不支持则直接返回错误。为保证擦除指令正常进行，要求主机一个遵循下面的命令序列发送指令：CMD32->CMD33->CMD38。如果发送顺序不对，SD 卡会设置 ERASE_SEQ_ERROR 位到状态寄存器
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2) SD_Erase 函数发送 CMD32 指令用于设定擦除块开始地址，在执行无错误后发送CMD33 设置擦除块的结束地址。
78.png

3) 发送擦除命令 CMD38，使得 SD 卡进行擦除操作。SD 卡擦除操作由 SD 卡内部控制完成，不同卡擦除后是 0xff 还是 0x00 由厂家决定。擦除操作需要花费一定时间，这段时间不能对 SD 卡进行其他操作。
79.png

4) 通过 IsCardProgramming 函数可以检测 SD 卡是否处于编程状态(即卡内部的擦写状态)，需要确保 SD 卡擦除完成才退出 SD_Erase 函数。IsCardProgramming 函数先通过发送CMD13 命令 SD 卡发送它的状态寄存器内容，并对响应内容进行分析得出当前 SD 卡的状态以及可能发送的错误。80.png

数据写入操作

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SD_WriteBlock 函数用于向指定的目标地址写入一个块的数据，它有三个形参，分别为指向待写入数据的首地址的指针变量、目标写入地址和块大小。块大小一般都设置为512 字节。SD_WriteBlock 写入函数的执行流程如下：

1) SD_WriteBlock 函数开始时将 SDIO 数据控制寄存器 (SDIO_DCTRL)清零，复位之前的传输设置。
在这里插入图片描述

2) 对 SD 卡进行数据读写之前，都必须发送 CMD16 指定块的大小，对于标准卡，要写入BlockSize 长度字节的块；对于 SDHC 卡，写入固定为 512 字节的块。接下来就可以发送块写入命令 CMD24 通知 SD 卡要进行数据写入操作，并指定待写入数据的目标地址。
在这里插入图片描述

84.png

3) 利用 SDIO_DataInitTypeDef 结构体类型变量配置数据传输的超时、块数量、数据块大小、数据传输方向等参数并使用 SDIO_DataConfig 函数完成数据传输环境配置。
85.png

4) 调用 SDIO_ITConfig 函数使能 SDIO 数据结束传输结束中断，传输结束时，会跳转到SDIO 的中断服务函数运行。
5)SD_DMA_TxConfig 函数，配置使能 SDIO 数据向 SD 卡的数据传输的DMA 请求，为使 SDIO 发送 DMA 请求，需要调用
SDIO_DMACmd 函数使能。对于高容量的 SD 卡要求块大小必须为 512 字节，SDIO 外设会自动生成 DMA 发送请求，将指定数据使用 DMA 传输写入到 SD 卡内。

普通模式需要自己去处理那些溢出什么的太麻烦了，用DMA传输数据就好了
86.png

DMA外设配置（不清楚的参考：DMA外设详解）：
87.png
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写入操作等待函数
SD_WaitWriteOperation 函数用于检测和等待数据写入完成，在调用数据写入函数之后一般都需要调用，SD_WaitWriteOperation 函数适用于单块及多块写入函数。
89.png
SDIO 中断服务函数
在进行数据传输操作时都会使能相关标志中断，用于跟踪传输进程和错误检测。
SD_ProcessIRQSrc 函数首先判断全局变量 StopCondition 变量是否为 1，该全局变量在SDIO 的多块读写函数中被置 1（前面分析的单块读写函数中 StopCondition 均为 0），因为根据 SD 卡的要求，多块读写命令由 CMD12 结束，SD 卡在接收到该命令时才停止多块的传输，此处正是根据 StopCondition 的情况控制是否发送 CMD12 命令，它发送命令时直接采用往寄存器写入命令和参数的方式。
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调用库函数 SD_DMAEndOfTransferStatus 一直检测 DMA 的传输完成标志，当 DMA 传输结束时，该函数会返回 SET 值。另外，while 循环中的判断条件使用的TransferEnd 和 TransferError 是全局变量，它们会在 SDIO 的中断服务函数根据传输情况被设置，传输结束后，根据 TransferError 的值来确认是否正确传输，若不正确则直接返回错
误代码。SD_WaitWriteOperation 函数最后是清除相关标志位并返回错误。

数据读取操作
同向 SD 卡写入数据类似，从 SD 卡读取数据可分为单块读取和多块读取。这里仅介绍单块读操作函数，多块读操作类似。

这一部分自己看代码吧，操作差不多，已经人麻了太多了。
93.png94.png

还有多块读取与多块写入，其实是一样的，只不过传输结束需要发送CMD12来结束传输。

总结：代码太多了，但是核心的东西已经讲完了，自己去看代码悟一下，其实前面的理论部分懂了，代码部分是完全按照理论来走的，只不过多了一点点细节，就这样咯，那些边边角角留给你们。

3.实验结果
在这里插入图片描述95.png

96.png

【本文转载自CSDN，作者：rivencode】

全文目录内容分为三篇【上/中/下】原文链接跳转如下：

SD NAND 的 SDIO在STM32上的应用详解（上篇）: http://www.longsto.com/news/58.html

SD NAND 的 SDIO在STM32上的应用详解（中篇）: http://www.longsto.com/news/59.html

SD NAND 的 SDIO在STM32上的应用详解（下篇）: http://www.longsto.com/news/60.html

大家都知道MCU是一种"麻雀"虽小，却"五脏俱全"的主控。它的应用领域非常广泛，小到手机手表，大到航空航天的设备上都会用到MCU.市面上目前几个主流厂商有意法半导体（其中最经典的一款就是STM32系列）、TI、NXP、Microchip、瑞萨等等。

  那关于MCU的存储方面，以前基本上用内置的E2PROM,或者是外置的NOR Flash 就可以了。但随着物联网的兴起，MCU的应用越来越广泛了，逐渐的MCU会涉及到大容量的存储需求，用来存储音频，图片（GUI）、视频缓存、协议栈等等。我们知道MCU为了功耗，牺牲了很多性能，如果让MCU直接管理NAND Flash的话，复杂的驱动软件就会大量占用MCU的处理器资源，MCU没法干别的了。

  那传统的E2PROM和NOR Flash就不够用了。这个时候MCU可能就需要用到NAND Flash了。但MCU采用NAND Flash，面临着新的挑战：

  1、MCU主流厂商ST、TI、NXP、Microchip、瑞萨等基本都没有针对NAND Flash提供官方驱动，即使零星的系列有，但支持列表中的NAND Flash好多都停产了。

  2、如果自己编写驱动。又要面对很多头疼的问题：1，使用NAND Flash要进行坏块管理，也需要做EDC/ECC等操作；

  3、不同品牌之间的NAND Flash由于内部Block大小，page页的大小，时序等参数不同，都需要重新调试驱动；

  4、即使理论上的功能都实现了，但大家都知道MCU为了低功耗，性能上做了妥协的。针对这么复杂的驱动程序，MCU也有心无力，让人感觉是小马拉大车。

  那么针对MCU需要使用大容量的存储需求，有没有一种简单易用、稳定可靠的NAND Flash产品呢？答案是有，让我们隆重介绍一下SD NAND，也称之为贴片式T卡，贴片式TF卡，贴片式SD卡，贴片式内存卡，贴片式闪存卡，贴片式卡，贴片式U盘，贴片式UDP等等。

  简单来说它的架构如下图。内部使用寿命最长、性能最稳定的SLC NAND Flash晶圆，擦写次数可以达到10万次。内置了特定的Flash控制器和针对NAND Flash管理的Firmware，硬件对外采用最为通用的SD接口，（MCU几乎都带有SD接口）。

  那么SD NAND这个架构，带来了那些好处呢？

  第一，兼容性强。基本上客户主控能用TF卡和SD卡，就能够使用SD NAND.如果换了新的主控，只要新主控有SD接口，基本上就能使用SD NAND Flash。

  第二，尺寸小，焊接稳定。是LGA-8的封装，6x8mm的尺寸。PIN少，尺寸小，既能节约PCB板的面积，降低成本，还能让最终产品做的更小。

  第三，容量合适。目前量产容量有128MB、512MB，4GB。后期会推出8GB等更高的容量，客户可根据需求选择适宜的容量，合理降低成本，使产品性价比最大化。

  第四，简单易用。SD NAND内置坏块管理，平均读写，动态和静态的EDC/ECC算法等等，除了让产品的质量更稳定，更好的延长寿命，减少CPU的负荷。让针对NAND Flash的操作，都交给SD NAND,MCU可以不用再管了。

  第五，使用寿命长，性能稳定。SLC NAND 是NAND Flash中使用寿命最长，性能最稳定的类型。可达10万次擦写寿命，让SD NAND十分的耐操。

  CS(创世)SD NAND可以免驱动使用(所以也称不用写驱动NAND Flash)。相比较eMMC, CS(创世)SD NAND pin脚更少（方便焊接）;容量更小（可以帮助客户降低成本); 擦写寿命更长；尺寸更小（占用PCB面积只有eMMC的1/3)；节省PCB板层数(2层板即可使用)。

  标准SDIO接口，兼容SPI/SD/eMMC接口，兼容各大MCU平台;内置EDC/ECC，坏块管理，垃圾回收算法;可机贴，锁定晶圆和控制器,一致性高；内置SLC晶圆,10W次擦写寿命，通过1万次随机掉电测试，支持工业级温度-40°~+85°。主要解决了主控(比如STM32系列的MCU单片机 )使用 SLC NAND FLASH,SPI NAND FLASH,eMMC等需要自己管理NAND FLASH的问题。让产品的质量更稳定，更好的延长产品的寿命。让MCU不再为管理NAND Flash而费神。

  SD NAND 应用场景

  · 替代 Nor Flash  >> 1Gb SD NAND 与 256Mb Nor 价格相近 。

  · 替代 SPI NAND >> 更快的读写速度，且内嵌坏块管理算法 。

  · 替代 Micro SD   >> 更小的尺寸、更好的可靠性。

  SD NAND应用领域

  物联网, 智能穿戴，音频播放器, 机器人，智能音箱，智能面板(HMI)，移动支付，智能眼镜(AR)，智能家居，医疗设备，轨道交通，人脸识别，3D打印机。

  SD NAND合作主控

  ST、TI、NXP、Atmel、君正、新唐、MTK、安霸、全志、建荣、杰理、钜力等平台。

  CS创世合作客户

  中国中车，中国航天科技集团，比亚迪，清华大学，糖猫，西门子，vtech等代表型客户。

  CS创世增值服务

  为了方便用户更快的改板，CS创世专门为客户提供配套的测试板/测试座，方便客户在开发板上验证功能，如果客户不会焊接，CS创世还会为客户提供焊接好的SD NAND测试板，客户拿到SD NAND后可直接测试无需自己焊接，非常的方便。

  CS创世的优势

  1. CS创世有Flash控制器软硬件开发的能力，可快速响应市场的需求；

  2. CS创世有畅通的上游产业链的支持，确保稳定的Wafer供应；

  3. CS创世有高品质封装和测试的配套，保证高品质的产出。

  4. CS创世内部固件可定制。

  5. CS创世提供原厂技术支持，STM32参考例程。

  6. 交期快（针对前期的小批量，我们有足够的库存）。针对工业、医疗、车载、电力等行业客户，我们优先保障供货，免除您的后顾之忧。

  综上所述，MCU使用了CS创世 SD NAND之后，MCU这匹小马可以欢快的奔腾了。把针对NAND Flash管理的大车，放心的交给SD NAND，可以看到针对MCU如何选择大容量存储NAND Flash，SD NAND是不二选择，简直就是"郎才女貌"。

  PS. 如果因为某些原因暂时无法升级SD NAND 时，也可以考虑下列高性价比 NOR FLASH，目前有8MB(64Mbit）、16MB(128Mbit）容量可供选择，有兴趣的朋友可以跳转到产品详情页链接查看：http://www.longsto.com/product/44.html

K9F系列的是SLC结构的三星的系列NAND Flash   2.K9G系列的是MCL结构的NAND Flash

  首先是存取次数。MLC架构理论上只能承受约1万次的数据写入，而SLC架构可承受约10万次，是MLC的10倍。这个1万次指的是数据写入次数，而非数据写入加读取的总次数。数据读取次数的多寡对闪存寿命有一定影响，但绝非像写入那样严重。

  其次是读取和写入速度。这里仍存在认识上的误区，所有闪存芯片读取、写入或擦除数据都是在闪存控制芯片下完成的，闪存控制芯片的速度决定了闪存里数据的读取、擦除或是重新写入的速度。SLC技术被开发的年头远早于MLC技术，与之相匹配的控制芯片技术上已经非常成熟。

  第三是功耗。SLC架构由于每Cell仅存放1bit数据，故只有高和低2种电平状态，使用1.8V的电压就可以驱动。

  而MLC架构每Cell需要存放多个bit，即电平至少要被分为4档（存放2bit），所以需要有3.3V及以上的电压才能驱动。第四是出错率。在一次读写中SLC只有0或1两种状态，这种技术能提供快速的程序编程与读取，简单点说每Cell就像我们日常生活中使用的开关一样，只有开和关两种状态，非常稳定，就算其中一个Cell损坏，对整体的性能也不会有影响。

  在一次读写中MLC有四种状态（以每Cell存取2bit为例），这就意味着MLC存储时要更精确地控制每个存储单元的充电电压，读写时就需要更长的充电时间来保证数据的可靠性。

  它已经不再是简单的开关电路，而是要控制四种不同的状态，这在产品的出错率方面和稳定性方面有较大要求，而且一旦出现错误，就会导致2倍及以上的数据损坏，所以MLC对制造工艺和控制芯片有着更高的要求。

  第五是制造成本。MLC技术原来每Cell仅存放1bit数据，而现在每Cell能存放2bit甚至更多数据，这些都是在存储体体积不增大的前提下实现的，所以相同容量大小的MLC NAND Flash制造成本要远低于SLC NAND Flash。

  亲爱的卡友们，如果看完文章之后还是有疑惑或不懂的地方，请联系我们，自己去理解或猜答案是件很累的事，请把最麻烦的事情交给我们来处理，术业有专攻，闻道有先后，深圳市雷龙发展专注存储行业13年，专业提供小容量存储解决方案。

*为便于理解并省去容量单位转换的麻烦，以下容量单位均使用Byte单位（128Mbit=16MByte）

前言：

NOR FLASH 是市场上两种主要的非易失闪存技术之一。Intel于1988年首先开发出NOR Flash 技术(实际上是东芝的富士雄率先开发出来的)，彻底改变了原先由EPROM(Erasable Programmable Read-Only-Memory电可编程序只读存储器)和EEPROM(电可擦只读存储器Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory)一统天下的局面。紧接着，1989年，东芝公司发表了NAND Flash 结构，强调降低每比特的成本，有更高的性能，并且像磁盘一样可以通过接口轻松升级。NOR Flash 的特点是芯片内执行（XIP ，eXecute In Place），这样应用程序可以直接在Flash闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。NOR 的传输效率很高，在1~4MB的小容量时具有很高的成本效益，但是很低的写入和擦除速度大大影响到它的性能。NAND的结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。应用NAND的困难在于Flash的管理需要特殊的系统接口。通常读取NOR的速度比NAND稍快一些，而NAND的写入速度比NOR快很多，在设计中应该考虑这些情况。

正文：

随着物联网的兴起，MCU的应用也越来越广泛了，以前基本上用内置的EEPROM或者外置小容量NOR Flash就可以满足大部分需求，随着技术发展和应用要求的提高，逐渐的MCU需要实现的功能也越来越多，实现更多功能的同时需要存储的数据量也在增大，比如系统增大、存储音频、图片（GUI）、视频缓存、协议栈等等…

一般情况下NOR FLASH的用户在容量不够用时直接升级为更高一级容量的NOR FLASH 就可以了，不过也有二般情况，由于NOR的单元结构相对较大的原因，当容量达到一定程度时性价比会异常的低，结合生产工艺和目前的市场情况来看，16MB是一个分水岭，比16MB NOR Flash大一级的32MB NOR Flash 的价格相对于16MB NOR Flash 高出一大截，甚至比128MB的NAND Flash还要贵，雪上加霜的是这货供应状况还不佳，即使能接受32MB NOR Flash的价格并且把方案也开发好了，前期调试和试产都通过了，等到正式量产的时候买不到货… 就可能会错过整机产品销售的最佳时机。

这个时候有人会说：这些我都知道啊！我也想用NAND Flash啊！不过我的MCU不！支！持！NAND Flash啊！难不成我还要换平台从头再开发？

非也，今时不同往日，有个叫SD NAND的东东可供选择，NAND 架构、SD协议，只要是支持SD2.0 协议的MCU均可以使用。正常情况下使用SPI 模式，如果需要更快的速度并且IO口够用时可以使用SD模式。内置ECC、坏块管理、均衡擦写等等功能，这意味着用户不需要额外写驱动来管理NAND ,当然性能弱的MCU也做不到^^

由于SD NAND存储单元使用的是NAND 架构，所以NAND 持有的基础特性也继承了下来，SD NAND在这个基础上进一步做了优化，使得易用性和应用兼容性上大大提升。

我们先看一看NOR 与 NAND的区别都有哪些。

1.NOR Flash支持随机访问，所以支持XIP(execute In Place)，NAND Flash需要按块进行读取，所以不支持XIP 。

2.NAND FLASH理论读取速度与NOR Flash相近，实际情况会根据接口不同有些差异。

3.NOR 与 NAND 写入前都需要先擦除，NOR在擦除时以64～128KB的块进行，执行一个写入/擦除操作的时间约5s，NAND在擦除时以8～32KB的块进行，执行一个写入/擦除操作的时间约4ms。

4.NAND 理论最大擦除次数比NOR多

5.NOR 驱动比NAND简单，NAND FLASH需要通过专门的NFI（NAND FLASH Interface）与Host端进行通信，驱动相对复杂。

6.所有Flash 都会有位反转的问题，NAND 位反转概率要比NOR高，NAND Flash 必须要使用ECC。

7.NAND的单元尺寸几乎是NOR器件的一半，所以NAND成本更低。

总结： NOR 与 NAND 各有特点，应用场景与应用难度也不同，SD NAND 在保留了NAND架构优质特性的同时改进了不足之处，内置的控制器能自行管理NAND Flash，用户无需在外部处理ECC和进行坏块管理，免去了MTD层，用户不需要写繁琐的驱动代码。这些特性也使得NOR用户升级NAND 成为可能。

PS. 除了SD NAND 之外还有一种次选升级方案，那就是使用TF卡，不过这种解决方案需要看具体应用环境。SD NAND 与TF卡对比资料可以参考下列文章，希望大家能找到适合自己的产品。

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最近在跟小伙伴沟通当中，有人提到了曾经的tSD和qSD产品，我们的同事作为曾经的参与者，相当惊讶。居然还有人记得这么古老的这么一个产品，在这里简单的跟大家聊一下。

  tSD和qSD的架构是控制器+TLC NAND Flash晶圆，当初是为了用户更快的享受到TLC NAND晶圆的价格红利（8年前）。

  tSD和qSD的封装形式有 BGA和TSOP两种，那个时候也有人称之为TSOP/BAG封装的SD卡/TF卡。

  tSD和qSD的主流容量是8GB和16GB。

    但是后来，由于各种原因，这两款产品相继退出市场，如今CS创世 SD NAND也被一些小伙伴们简称为：贴片式TF卡，贴片式SD卡，贴片式T卡，那么CS创世 SD NAND和tSD/qSD有什么相同和不同的呢？

  简单来说相同的，它们的架构都是一个控制器+ NAND Flash晶圆，对外都是SD接口。

    不同的有：

  1、内部晶圆不同，CS创世 SD NAND使用的SLC NAND晶圆，擦写寿命10W次。tSD/qSD是使用TLC晶圆，擦写寿命是500-1000次。

    2、容量不同，CS创世 SD NAND容量 128MB/512MB为主。tSD/qSD容量是8GB和16GB为主。

    3、尺寸和封装不同。CS创世 SD NAND WSON-8 6*8mm 封装，体积小方便焊接。tSD/qSD有两种封装，BGA 153个球 11.5*13mm,TSOP 48封装， 12*20mm。

    4、稳定性，CS创世 SD NAND的控制器是最新，内部是SLC NAND。tSD/qSD内部是TLC NAND Flash晶圆，只适合对价格很敏感的消费类电子产品。

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