最近在研究STM32F4的SD卡Fatfs文件系统，官方和开发板提供的例程完全可以使用，但是缺少了理论的支持，完全看不懂。所以在网上以及《零死角玩转STM32》上整理了一些SD卡相关的基础知识。
SD卡的分类
目前常用的存储卡按照尺寸可分为SD卡和micro SD卡（TF卡）（
其实种类繁多，我只接触过这两种
），按照容量可分为标准容量SD（不大于2GB）、高容量SDHC（大于2GB，不大于32GB）和超大容量SDXC（大于32GB，不大于2TB），还可以按照传输速度进行划分，SD2.0规范中分为Class2，Class4，Class6和Class10，SD3.01规范中分为USH-I和USH-II。
其实，了解了SD卡的分类，不同速度等级的应用场景，看懂SD卡上的标识，足可以应付在生活中使用SD卡，例如：行车记录仪要求SD卡的速度等级为Class10。
容量及磁盘格式对照表
容量等级
容量范围
磁盘格式
SD上限至2GBFAT12、FAT16SDHC2GB至32GBFAT32SDXC32GB至2TBexFAT
速度等级及应用范围
速度等级
速度（MB/S
）
应用范围
Class 0—低于Class 2和未标注Speed Class的情况Class 2最低写入2.0 MB/S观看普通清晰度电视，数码相机连拍Class 4最低写入4.0 MB/S流畅播放高清电视（HDTV），数码相机连拍Class 6最低写入6.0 MB/S单反相机连拍，以及专业设备的使用Class 10最低写入10 MB/S全高清电视的录制和播放UHS-I写入50 MB/S以内，读取104 MB/S以内专业全高清电视实时录制UHS-II写入156 MB/S以内，读取312 MB/S以内未来世界
SD上常见的标识
SD卡引脚
SD卡有9个引脚，TF卡有8个引脚，引脚顺序是面向卡的引脚，左侧第一个是引脚1，依次类推。
CMD：命令控制线，主机通过该线发送控制命令，SD卡也是通过该线传输应答信息。通过管脚的名称可以看出它的功能，下面简单介绍了一下CMD。
SD分为卡识别阶段和数据传输阶段，两个阶段的时钟是有区别的：
-
识别阶段时钟频率FOD，最高400KHz。
-
数据传输模式时钟频率FPP，默认最高25MHz
SD卡忙状态通过把D0拉低来表示。
SD卡寄存器
SD卡内部共有8个寄存器，必须通过命令来进行访问，SDIO定义了64个访问SD卡的命令。
SD卡寄存器
名称
Bit
宽度
描述
CID
128
卡识别号(Card Identification)
RCA
16
相对卡地址(Relative Card Address)
DSR
16
驱动级寄存器(Driver Stage Register)
CSD
128
卡的特定数据(Card Specific Data)
SCR
64
SD配置寄存器(SD Configuration Register)
OCR
32
操作条件寄存器(Operation Conditions Register)
SSR
512
SD状态寄存器(SD Status)
CSR
32
卡状态寄存器(Card Status)
SD卡数据包格式
SD卡有常规数据（8bit）和宽位数据（512bit）两种格式的数据包。
它先发低字节再发高字节，而每
个字节则是先发高位再发低位。
SD卡命令
SD命令格式，共计48位。依次为：起始位、传输标志、命令+地址信息/参数、CRC7校验和终止位。
|
0
|
1
|
CONTENT
|
CRC
|
1
|
|
1
|
1
|
6+32
|
7
|
1
|
SD卡命令类型有四种：
-
无响应广播命令（bc），发送到所有卡，不返回任务响应；
-
带响应广播命令（bcr），发送到所有卡，同时接收来自所有卡响应；
-
寻址命令（ac），发送到选定卡，DAT线无数据传输；
-
寻址数据传输命令（adtc），发送到选定卡，DAT线有数据传输；
在标准中定义了两种类型的通用命令：特定应用命令（ACMD）和常规命令（GEN_CMD）
SD卡部分常用命令
命令序号
类型
参数
响应
缩写
描述
基本命令（Class 0
）
CMD0
bc
[31:0]填充位
—
GO_IDEL_STATE
复位所有的卡到idle状态
CMD2
bcr
[31:0]填充位
R2
ALL_SEND_CID
通知所有的卡通过CMD线返回CID值。
CMD3
bcr
[31:0]填充位
R6
SEND_RELATIVE_ADDR
通知所有卡发布新RCA。
CMD4
bc
[31:16]DSR[15:0]填充位
—
SET_DSR
编程所有卡的DSR。
CMD7
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
R1b
SELECT/DESELECT_CARD
选择/取消选择RCA地址卡。
CMD8
bcr
[31:12]保留位
[11:8]VHS
[7:0]检查模式
R7
SEND_IF_COND
发送SD卡接口条件，包含主机支持的电压信息，并询问卡是否支持。
CMD9
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
R2
SEND_CSD
选定卡通过CMD线发送CSD内容。
CMD10
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
R2
SEND_CID
选定卡通过CMD线发送CID内容。
CMD12
ac
[31:0]填充位
R1b
STOP_TRANSMISSION
强制卡停止传输。
CMD13
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
R1
SEND_STATUS
选定卡通过CMD线发送它状态寄存器
CMD15
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
—
GO_INACTIVE_STATE
使选定卡进入“inactive”状态
面向块的读操作（
Class 2
）
CMD16
ac
[31:0]块长度
R1
SET_BLOCK_LEN
对于标准SD卡，设置块命令的长度，对于SDHC卡块命令长度固定为512字节。
CMD17
adtc
[31:0]数据地址
R1
READ_SINGLE_BLOCK
对于标准SD卡，读取SET_BLOCK_LEN长度字节的块，对于SDHC卡，读取512字节的块。
CMD18
adtc
[31:0]数据地址
R1
READ_MULTIPLE_BLOCK
连续从SD卡读取数据块，直到被CMD12中断。块长度同CMD17。
面向块的写操作（
Class 4
）
CMD24
adtc
[31:0] 数据地址
R1
WRITE_BLOCK
对于标准SD卡，写入SET_BLOCK_LEN长度字节的块，对于SDHC卡，写入512字节的块。
CMD25
adtc
[31:0]数据地址
R1
WRITE _ MULTIPLE _BLOCK
连续向SD卡写入数据块，直到被CMD12中断。块长度同CMD17。
CMD27
adtc
[31:0] 填充位
R1
PROGRAM_CSD
对CSD的可编程位进行编程。
擦除命令（
Class 5
）
CMD32
ac
[31:0] 数据地址
R1
ERASE_WR_BLK_START
设置擦除的起始块地址。
CMD33
ac
[31:0]数据地址
R1
ERASE_WR_BLK_END
设置擦除的结束块地址。
CMD38
ac
[31:0] 填充位
R1b
ERASE
擦除预先选定的块。
加锁命令（
Class 7
）
CMD42
adtc
[31:0]保留
R1
LOCK_UNLOCK
加锁/解锁SD卡。
特定应用命令（
Class 8
）
CMD55
ac
[31:16]RCA[15:0]填充位
R1
APP_CMD
指定下个命令为特定应用命令，不是标准命令。
CMD56
adtc
[31:1] 填充位 [0] 读/写
R1
GEN_CMD
通用命令，或者特定应用命令中，用于传输一个数据块，最低位1表示读数据，为0表示写数据。
SD
卡特定应用命令
ACMD6
ac
[31:2] 填充位 [1:0] 总线宽度
R1
SET_BUS_WIDTH
定义数据总线宽度（‘00’=1bit，‘10’=4bit）。
ACMD13
adtc
[31:0] 填充位
R1
SD_STATUS
发送SD状态.
ACMD41
bcr
[31] 保留位 [30] HCS（OCR[30]）[29：24] 保留位[23：0]VDD电压（OCR[23:0]）
R3
SD_SEND_OP_COND
主机要求卡发送它的支持信息（HCS）和OCR寄存器内容。
ACMD51
adtc
[31:0] 填充位
R1
SEND_SCR
读取配置寄存器SCR.
SD卡有R1、R2、R3、R6、R7这几种响应类型，不同的命令对应的响应类型是不一样的。
SD卡响应类型及格式
R1
（正常响应命令）
描述
起始位
传输位
命令号
卡状态
CRC7
终止位
Bit
47
46
[45:40]
[39:8]
[7:1]
0
位宽
1
1
6
32
7
1
值
“0”
“0”
X
X
X
“1”
备注
如果有传输到卡的数据，那么在数据线可能有busy信号。
R2
（
CID
、
CSD
寄存器）
描述
起始位
传输位
保留
[127:1]
终止位
Bit
135
134
[133:128]
127
0
位宽
1
1
6
X
1
值
“0”
“0”
“111111”
CID或者CSD寄存器[127:1]位的值
“1”
备注
CID寄存器内容作为CMD2和CMD10响应，CSD寄存器内容作为CMD9响应。
R3
（
OCR
寄存器）
描述
起始位
传输位
保留
OCR寄存器
保留
终止位
Bit
47
46
[45:40]
[39:8]
[7:1]
0
位宽
1
1
6
32
7
1
值
“0”
“0”
“111111”
X
“1111111”
“1”
备注
OCR寄存器的值作为ACMD41的响应。
R6
（发布的
RCA
寄存器响应）
描述
起始位
传输位
CMD3
RCA寄存器
卡状态位
CRC7
终止位
Bit
47
46
[45:40]
[39:8]
[7:1]
0
位宽
1
1
6
16
16
7
1
值
“0”
“0”
“000011”
X
X
X
“1”
备注
专用于命令CMD3的响应。
R7
（发布的
RCA
寄存器响应）
描述
起始位
传输位
CMD8
保留
接收电压
检测模式
CRC7
终止位
Bit
47
46
[45:40]
[39:20]
[19:16]
[15:8]
[7:1]
0
位宽
1
1
6
20
4
8
7
1
值
“0”
“0”
“001000”
“00000h”
X
X
X
“1”
备注
专用于命令CMD8的响应，返回卡支持电压范围和检测模式。
SD卡状态
SD卡的操作模式和状态如下表所示。接下来的两张图片也卡模式和数据传输模式下的状态切换。
SD卡模式及状态
操作模式
SD
卡状态
无效模式（Inactive）
无效状态（Inactive State）
卡识别模式（Card identification mode）
空闲状态（Idle State）
准备状态（Ready State）
识别状态（Identification State）
数据传输模式（Data transfer mode）
待机状态（Stand-by State）
传输状态（Transfer State）
发送数据状态（Sending-data State）
接收数据状态（Receive-data State）
编程状态（Programming State）
断开连接状态（Disconnect State）
现在就可以通过SD卡的状态、模式、命令、响应等信息来仔细阅读STM32的sdio.c文件了。由于我也不太懂所以，还没有具体的内容来提供。接下来我们去看看SD卡是如何Fatfs关联上的。
文件系统Fatfs
在Fatfs下面有diskio.c这个文件，这个文件中定义了五个接口，被ff.c文件调用，ff.c文件提供了open(),close(),write(),read()等等文件系统常用的接口。Fatfs的移植就是主要是更改diskio.c这个文件，通过五个接口来适配不同的存储介质，如SD卡、U盘、Flash等。
-
DSTATUS disk_status (BYTE pdrv)；
-
DSTATUS disk_initialize ( BYTE pdrv )；
-
DRESULT disk_read (BYTE pdrv, BYTE *buff,DWORD sector, UINT count )；
-
DRESULT disk_write (BYTE pdrv, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count)；
-
DRESULT disk_ioctl (BYTE pdrv, BYTE cmd,void *buff )；
在这5个接口中，有一个共同的形参pdrv，他就是不同的存储介质SD卡、U盘、Flash。
ST的例程，开发板的例程，我们完全可以拿来稍加修改就可以使用。我们完全可以不明就里的拿来就用，好用就行，能交差就行，但是不明不白的拿来就用使我心里很不舒服，必须简单的弄明白原理，弄清楚结构，这样除了问题也能更快的定位。上面写了那么多，我也还是没有完全弄明白，随用随学吧！
文章目录1、什么是
SD卡
？2、SD 存储卡实物图3、SD 存储卡的应用4、SD存储卡特性5、SD存储卡结构6、SD存储卡管脚定义7、SPI方式驱动
SD卡
原理图8、SD 2.0存储卡(SDHC)传输速率级别9、
FA
TFS
文件系统
是什么？10、
FA
TFS
文件系统
11、
FA
TFS
模块的层次结构图12、
FA
TFS
文件系统
包13、
FA
TFS
文件系统
包结构
1、什么是
SD卡
？
SD 卡就是 Secure Digital Card 的简称，就是“安全数字卡”，它是由日本 东芝 Toshiba）、松下（Pana
文件系统
提供了组织驱动器的方法。它规定了如何在驱动器上存储数据以及可以附加到文件上的信息类型，包括文件名、权限和其他属性。Windows支持三种不同的
文件系统
，N
TFS
是Windows默认使用的现代化
文件系统
。在安装Windows时，它会使用N
TFS
文件系统
格式化您的驱动器。N
TFS
的文件和分区大小限制从理论上说非常大，您不会达到这些限制。
FA
T32是一种较旧的
文件系统
，不如N
TFS
高效，不支持那么多的功能集，但与其他操作系统相比具有更大的兼容性。
1.
SD卡
中
FA
T32
文件系统
快速入门1.1. 理论知识1.1.1. MBR(Main Boot Record)
主引导记录，占446字节, 为计算机启动后从可启动介质上首先装入内存并且执行的代码，通常用来解释分区结构
1.1.2. DBR(DOS Boot Record)
DOS引导记录，为操作系统进入
文件系统
以后可以访问的第一个扇区，通常用来解释
文件系统
，DBR是由硬盘的MBR装载的程序段。D
FA
T16（File Allocation Table 16）：
FA
T16是比较传统的
文件系统
，最早用于DOS操作系统。它支持最大2GB的存储容量，文件名最长为8个字符并且不支持长文件名。
目录一、主引导扇区二、什么是
文件系统
？三、对
FA
T32的简单介绍 1.保留区 2.
FA
T表 3.数据区四、总结 最近的项目用到了
SD卡
数据读取，了解
FA
T32系统着实恶心了我一下，分享一下自己的笔记。 u 盘，sd 卡等小容量存储介质不存在仔细的 分区。但是 在
文件系统
初始化的开始我们必须通过 MBR 获取分区表项的数据，以获得 CHS、LBA 参数以及分区大小扇区 数，从而得到
文件系统
的起始物理扇区号。 Microsoft 将使用 DOC 分区体系的磁
文件系统
是操作系统用于明确存储设备或分区上的文件的方法和数据结构（即在存储设备上组织文件的方法）。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称
文件系统
；不带
文件系统
的
SD卡
仅能实现简单的读写扇区操作，要真正应用
SD卡
必须要使用
文件系统
FA
TFS
文件存储原理（以
FA
T32为例），下图为
FA
T32
文件系统
布局：分区空间大小簇空间大小每个簇包含的扇区数< 8GB4KB88KB1616KB32>= 32GB32KB64。
跟在FLASH上挂载
FA
T32
文件系统
一样，只需要底层提供给
Fa
tFs
组件层一些数据操作的相关接口函数（放在bsp板级支持包里，即
SD卡
初始化、读状态、数据擦除、数据读写），然后修改diskio.c的具体内容，包括以下几个函数，以适应用户层对文件的操作。
在嵌入式系统中，
SD卡
是一种常用的外部存储设备。
FA
TFS
是一个广泛应用于嵌入式系统的开源
文件系统
，它提供了简单易用的API接口，可以轻松地在嵌入式系统中实现
文件系统
功能。通过以上示例代码，我们实现了在嵌入式系统中使用
FA
TFS
文件系统
进行文件的创建、写入和读取操作。当然，
FA
TFS
还提供了更多的API接口，例如目录的创建和遍历等功能，可以根据具体需求选择相应的接口进行使用。上述代码中，我们首先包含了
FA
TFS
的头文件，并定义了
FA
TFS
和FIL结构体。函数中，我们进行了
SD卡
接口的初始化，并使用。
