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SD 卡有两个可选的通讯协议：SD 模式和 SPI模式 SD 模式是SD 卡标准的读写方式，但是在选用SD 模式时，往往需要选择带有SD 卡控制器接口的 MCU，或者必须加入额外的SD卡控制单元以支持SD 卡的读写 然而，大多数MCU都没有集成SD 卡控制器接口，若选用SD 模式通讯就无形中增加了产品的硬件成本。
在SD卡数据读写时间要求不是很严格的情况下， 选用 SPI模式可以说是一种最佳的解决方案 因为在 SPI模式下，通过四条线就可以完成所有的数据交换，并且目前市场上很多MCU都集成有现成的SPI接口电路，采用 SPI模式对 SD卡进行读写操作可大大简化硬件电路的设计。
一、硬件连接
SD_CS接STM32的PD2
SD_MOSI接STM32的SPI2_MOSI
SD_MISO接STM32的SPI2_MISO
SD_SCK接STM32的SPI2_SCK
SD卡座都连了一个47K的上拉电阻
二、程序
1、初始化函数 SD_Initialize（void）
//SPI硬件层初始化
void SD_SPI_Init（void）
{
GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
RCC_APB2PeriphClockCmd（RCC_APB2Periph_GPIOB|RCC_APB2Periph_GPIOD|RCC_APB2Periph_GP IOG， ENABLE）; //使能PB端口时钟
//设置硬件上与SD卡相关联的控制引脚输出
//避免NRF24L01/W25Q32等的影响
//这里PB12和PG7拉高，是为了防止影响FLASH的烧写。
//因为他们共用一个SPI口。
//PG7，PD2接的NRF CS和SD CS
//他们和SPI FLAS共用一个SPI，所以得分时复用！！
//这就是为什么要设置PG7，PD2了，禁止NRF和SD卡，从而SPI FLASH可以独占SPI。
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12; //PB12 推挽
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出
GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
GPIO_Init（GPIOB， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOB，GPIO_Pin_12）; //PB12上拉
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_2; //PD2 推挽
GPIO_Init（GPIOD， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOD，GPIO_Pin_2）;
GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; //PG7 推挽
GPIO_Init（GPIOG， &GPIO_InitStructure）;
GPIO_SetBits（GPIOG，GPIO_Pin_7）;
SPI2_Init（）; //SPI2初始化
SD_CS=1; //不选中SD卡
}
//SD卡初始化的时候，需要低速，SD卡初始化的时候时钟不能大于400K。
void SD_SPI_SpeedLow（void）
{
SPI2_SetSpeed（SPI_BaudRatePrescaler_256）;//设置到低速模式
}
//向SD卡发送一个命令
//SD卡的命令是48位，命令索引8位，命令参数32位，CRC校验值8位
//输入： u8 cmd 命令索引，比如 CMD0，CMD8，CMD17，CMD24等
// u32 arg 命令参数
// u8 crc crc校验值，高7位有效，最低位恒为1.
//返回值：SD卡返回的响应
u8 SD_SendCmd（u8 cmd， u32 arg， u8 crc）
{
u8 r1;
u8 Retry=0;
SD_DisSelect（）;//取消上次片选
if（SD_Select（））return 0XFF;//片选失效
//发送
SD_SPI_ReadWriteByte（cmd | 0x40）; //分别写入命令，命令的最高2位是01，也就是0x40，cmd是6位有效
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 24）; //发送参数，从高位开始
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 16）;
SD_SPI_ReadWriteByte（arg 》》 8）;
SD_SPI_ReadWriteByte（arg）;
SD_SPI_ReadWriteByte（crc）; //最后发送CRC，CRC的最低位恒为1.
if（cmd==CMD12）SD_SPI_ReadWriteByte（0xff）;//Skip a stuff byte when stop reading
//等待响应，或超时退出
Retry=0X1F;
do
{
r1=SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
}while（（r1&0X80） && Retry--）;
//返回状态值 r1
return r1;
}
//等待卡准备好 ，SD卡写的时候，会拉低MISO=0，直到数据写入完成，MISO才变为1.
//返回值：0，准备好了;其他，错误代码
u8 SD_WaitReady（void）
{
u32 t=0;
do {
if（SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）==0XFF）return 0;//写入完成，OK
t++;
}while（t《0XFFFFFF）;//MISO一直是0的时候等待 ，直到超时。
return 1;
}
R7响应的格式
//初始化 SD 卡
u8 SD_Initialize（void）
{
u8 r1; // 存放 SD 卡的返回值
u16 retry; // 用来进行超时计数
u8 buf［4］;
u16 i;
SD_SPI_Init（）; //初始化 IO
SD_SPI_SpeedLow（）; //设置到低速模式
for（i=0;i《10;i++）SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）;//发送最少 74 个脉冲
retry=20;
do
{
r1=SD_SendCmd（CMD0，0，0x95）;//进入 IDLE 状态，是否进入空闲状态，r1=0x01.
}while（（r1！=0X01） && retry--）;
SD_Type=0;//默认无卡
if（r1==0X01） //如果SD卡进入空闲状态。
{
if（SD_SendCmd（CMD8，0x1AA，0x87）==1）//SD V2.0 //发送CMD8区分是不是2.0的卡
//如果有响应，就是V2.0的卡
//CMD8是R7响应
{
for（i=0;i《4;i++）buf［i］=SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）; //连续读4个字节，得到R7响应的值
//Get trailing return value of R7 resp
if（buf［2］==0X01&&buf［3］==0XAA）//卡是否支持 2.7~3.6V
{
retry=0XFFFE;
do
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //发送ACMD41命令前要先发送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0x40000000，0X01）;//发送 ACMD41，设置HCS位=1.表示主机支持SDHC卡
}while（r1&&retry--）; //r1响应最低位是1，说明SD卡在空闲状态，如果SD卡进入正常工作状态，r1最低位是0
//一直等扫r1是0，表示SD卡成功接收到了指令，可以开始下一步操作。
if（retry&&SD_SendCmd（CMD58，0，0X01）==0）//判断CCS位，鉴别 SD2.0 卡版本开始
{
for（i=0;i《4;i++）buf［i］=SD_SPI_ReadWriteByte（0XFF）;//得到 OCR 寄存器的值
if（buf［0］&0x40）SD_Type=SD_TYPE_V2HC; //检查 CCS，如果是1，表示是SDHC的卡
else SD_Type=SD_TYPE_V2; //如果是0，表示卡是标准的2.0版本SD卡
}
}
}else//SD V1.x/ MMC V3 //如果不支持CMD8指令，表示卡是V1.xx版本的SD卡或MMC卡
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //发送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0，0X01）; //发送 ACMD41
if（r1《=1） //如果支持ADMD41指令，表示是V1.xx的卡
{
SD_Type=SD_TYPE_V1;
retry=0XFFFE;
do //等待退出 IDLE 模式，退出空闲状态，卡进入工作状态
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）; //发送 CMD55
r1=SD_SendCmd（CMD41，0，0X01）;//发送 CMD41
}while（r1&&retry--）;
}else
{
SD_Type=SD_TYPE_MMC;//MMC V3，不支持ACMD41指令表示是MMC卡
retry=0XFFFE;
do //等待退出 IDLE 模式，退出空闲状态，卡进入工作状态
{
r1=SD_SendCmd（CMD1，0，0X01）;//发送 CMD1
}while（r1&&retry--）;
}
if（retry==0||SD_SendCmd（CMD16，512，0X01）！=0）SD_Type=SD_TYPE_ERR;
//错误的卡，如果是1.xx或MMC卡要设置块大小，为512字节，如果设置失败，定义卡错误
}
}
SD_DisSelect（）; //取消片选
SD_SPI_SpeedHigh（）; //高速，把SPI接口设置为高速，为36M，实际上stm32f1的SPI最高为18M，所以是超频使用，觉得不可接收的话可以把分频系数设置为4.设置为2也可以工作
if（SD_Type）return 0; //如果SD_Type有效，是正确的SD卡或MMC卡，表示初始化成功
else if（r1）return r1;
return 0xaa; //其他错误
}
2. 读卡函数 ：u8 SD_ReadDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
//从sd卡读取一个数据包的内容
//buf：数据缓存区
//len：要读取的数据长度。
//返回值：0，成功;其他，失败;
u8 SD_RecvData（u8*buf，u16 len）
{
if（SD_GetResponse（0xFE））return 1;//不停的读MISO，等待SD卡发回数据起始令牌0xFE
while（len--）//开始接收数据
{
*buf=SPI2_ReadWriteByte（0xFF）;
buf++;
}
//下面是2个伪CRC（dummy CRC），多发16个时钟，把2个CRC移出来，然后不用
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
return 0;//读取成功
}
//读SD卡
//buf：数据缓存区
//sector：扇区 注意这里是扇区地址，不是字节地址
//cnt：扇区数，由于是u8类型，所以最多读255个扇区
//返回值：0，ok;其他，失败。
u8 SD_ReadDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
{
u8 r1;
//先判断是不是SDHC卡，如果不是SDHC卡，先把扇区地址转换为字节地址，左移9位就是乘以512
if（SD_Type！=SD_TYPE_V2HC）sector 《《= 9;//转换为字节地址
if（cnt==1） //如果cnt是1，就是单个扇区的读写
{
r1=SD_SendCmd（CMD17，sector，0X01）;//读命令
if（r1==0）//指令发送成功
{
r1=SD_RecvData（buf，512）;//接收512个字节到buf中
}
}else
{
r1=SD_SendCmd（CMD18，sector，0X01）;//连续读命令
do
{
r1=SD_RecvData（buf，512）;//每次接收512个字节
buf+=512;
}while（--cnt && r1==0）; //直到cnt为0
SD_SendCmd（CMD12，0，0X01）; //发送停止命令
}
SD_DisSelect（）;//取消片选
return r1;//
}
3. 写SD卡函数：u8 SD_WriteDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
//向sd卡写入一个数据包的内容 512字节
//buf：数据缓存区
//cmd：指令
//返回值：0，成功;其他，失败;
u8 SD_SendBlock（u8*buf，u8 cmd）
{
u16 t;
if（SD_WaitReady（））return 1;//等待准备失效，等待MISO为高电平1.
SD_SPI_ReadWriteByte（cmd）; //发送CMD的数据起始令牌0xFE
if（cmd！=0XFD）//不是结束指令
{
for（t=0;t《512;t++）SPI2_ReadWriteByte（buf［t］）;//提高速度，减少函数传参时间
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;//忽略crc
SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;
t=SD_SPI_ReadWriteByte（0xFF）;//接收响应，SD卡在接收到512字节后有个响应
//（t&0x1F）=0x05表示响应正确
if（（t&0x1F）！=0x05）return 2;//响应错误
}
return 0;//写入成功
}
//写SD卡
//buf：数据缓存区
//sector：起始扇区 ，这里注意是扇区地址，不是字节地址
//cnt：扇区数 ，由于是u8类型，所以最多读255个扇区
//返回值：0，ok;其他，失败。
u8 SD_WriteDisk（u8*buf，u32 sector，u8 cnt）
{
u8 r1;
if（SD_Type！=SD_TYPE_V2HC）sector *= 512;//转换为字节地址
if（cnt==1）
{
r1=SD_SendCmd（CMD24，sector，0X01）;//读命令
if（r1==0）//指令发送成功
{
r1=SD_SendBlock（buf，0xFE）;//写512个字节
}
}else
{
if（SD_Type！=SD_TYPE_MMC）
{
SD_SendCmd（CMD55，0，0X01）;
SD_SendCmd（CMD23，cnt，0X01）;//发送指令，如果不是MMC卡，先预先擦除要写入的扇区
//这样可以提高写入数据的速度
}
r1=SD_SendCmd（CMD25，sector，0X01）;//连续写命令
if（r1==0）
{
do
{
r1=SD_SendBlock（buf，0xFC）;//接收512个字节，多块写的令牌是0xFC
buf+=512;
}while（--cnt && r1==0）;
r1=SD_SendBlock（0，0xFD）;//发送多块写完成令牌0xFD，不带数据块
}
}
SD_DisSelect（）;//取消片选
return r1;//
}
4. 获取SD卡总扇区数的函数：u32 SD_GetSectorCount（void）
//获取SD卡的CSD信息，包括容量和速度信息
//输入：u8 *cid_data（存放CID的内存，至少16Byte）
//返回值：0：NO_ERR
// 1：错误
u8 SD_GetCSD（u8 *csd_data）
{
u8 r1;
r1=SD_SendCmd（CMD9，0，0x01）;//发CMD9命令，读CSD，CSD寄存器为128位寄存器
if（r1==0）
{
r1=SD_RecvData（csd_data， 16）;//接收16个字节的数据 即128位
}
SD_DisSelect（）;//取消片选
if（r1）return 1;
else return 0;
}
//获取SD卡的总扇区数（扇区数） ，扇区数*512就是容量
//返回值：0： 取容量出错
// 其他：SD卡的容量（扇区数/512字节）
//每扇区的字节数必为512，因为如果不是512，则初始化不能通过。
u32 SD_GetSectorCount（void）
{
u8 csd［16］;
u32 Capacity;
u8 n;
u16 csize;
//取CSD信息，如果期间出错，返回0
if（SD_GetCSD（csd）！=0） return 0;
//如果为SDHC卡，按照下面方式计算
if（（csd［0］&0xC0）==0x40） //V2.00的卡
{
csize = csd［9］ + （（u16）csd［8］ 《《 8） + 1;
Capacity = （u32）csize 《《 10;//得到扇区数
}else//V1.XX的卡
{
n = （csd［5］ & 15） + （（csd［10］ & 128） 》》 7） + （（csd［9］ & 3） 《《 1） + 2;
csize = （csd［8］ 》》 6） + （（u16）csd［7］ 《《 2） + （（u16）（csd［6］ & 3） 《《 10） + 1;
Capacity= （u32）csize 《《 （n - 9）;//得到扇区数
}
return Capacity;
}
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