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TF卡（SD卡）操作 - SPI方式

介绍

SD卡介绍

本很多单片机系统都需要大容量存储设备，以存储数据。目前常用的有U盘，FLASH芯片，SD卡等。他们各有优点，综合比较，最适合单片机系统的莫过于SD卡了，它不仅容量可以做到很大（32GB以上），支持SPI/SDIO驱动，而且有多种体积的尺寸可供选择（标准的SD卡尺寸及Micro SD卡尺寸等），能满足不同应用的要求。

只需要少数几个IO口即可外扩一个高达32GB或以上的外部存储器，容量从几十M到几十G选择范围很大，更换也很方便，编程也简单，是单片机大容量外部存储器的首选。

正点原子ESP32-S3最小系统板使用的接口是Micro SD卡接口，卡座带自锁功能，SD SPI主机驱动程序基于SPI Master Driver实现。借助SPI主控驱动程序，SD卡及其他SPI设备可以共享同一SPI总线。SPI主机驱动程序将处理来自不同任务的独占访问。

Info

一个完整的 SD卡操作过程是：主机(单片机等)发起“命令”，SD卡根据命令的内容决定是否发送响应信息及数据等，如果是数据读/写操作，主机还需要发送停止读/写数据的命令来结束本次操作，这意味着主机发起命令指令后，SD 卡可以没有响应、数据等过程，这取决于命令的含义。

卡模式

SD卡有两种有效操作模式：“卡识别模式”和“数据传输模式”。根据操作方式不同，分为SD模式和SPI模式。正点原子ESP32-S3最小系统板使用的是SPI模式。

关键步骤

  1. SD卡初始化 （SPI模式/SDIO模式）
  2. SD卡读写数据

Warning

ESP32的SDIO驱动模式和SPI驱动模式不兼容，只能选择一种驱动模式。

用例

本章实验功能简介：经过一系列初始化之后，通过一个 while 循环以 SD 卡初始化为条件，以检测 SD 卡是否初始化成功，若初始化 SD 卡成功，则会通过串口或者 VSCode 终端输出 SD卡的相关参数，并在 LCD 上显示 SD 卡的总容量以及剩余容量。此时 LED 闪烁，表示程序正在运行。

涉及资源

  1. LED 灯 LED -IO0
  2. 0.96 寸 LCD
  3. SD CS-IO2 SCK-IO12 MOSI-IO11 MISO-IO13

接线图

本章实验使用 SPI 接口与 SD 卡进行连接，DNESP32S3M 最小系统板板载了一个 Micro SD卡座用于连接 SD 卡，SD 卡与 ESP32-S3 的连接原理图，如下图所示。

TF

ESP-IDF API

要使用SD卡相关功能，首先要导入需要的文件。

#include "driver/sdspi_host.h"
#include "driver/spi_common.h"
#include "sdmmc_cmd.h"
#include "driver/sdmmc_host.h"
#include "spi.h"

关键函数

挂载SD卡

esp_err_t esp_vfs_fat_sdspi_mount(const char* base_path,
                                  const sdmmc_host_t* host_config_input,
                                  const sdspi_device_config_t* slot_config,
                                  const esp_vfs_fat_mount_config_t*mount_config,
                                  sdmmc_card_t** out_card);

参数说明：

参数 说明
base_path 挂载点，应该注册分区的路径（例如“/sdcard”）
host_config_input SDMMC主机配置，指向描述 SDMMC 主机的结构的指针。此结构可以使用
SDSPI_HOST_DEFAULT 宏初始化。
slot_config SD卡配置，指向具有插槽配置的结构的指针,对于 SPI 外设，将指针传递到使用 sdspi_device_config_DEFAULT 初始化的sdspi_device_config_t 结构。
mount_config 挂载配置，指向 esp_vfs_fat_mount_config_t 结构的指针，用于配置 FAT 文件系统的挂载选项。
out_card 如果不是 NULL，指向卡片信息结构的指针将通过此参数
返回。

返回值说明：

返回值 说明
ESP_OK 成功
ESP_ERR_INVALID_STATE 无效状态，如果已经调用了 esp_vfs_fat_sdmmc_mount
ESP_ERR_NO_MEM 如果无法分配内存
ESP_FAIL 如果分区无法安装，则来自 SDMMC 或 SPI 驱动程序、SDMMC 协议或 FATFS 驱动程序的其他错误代码

取消挂载SD卡

esp_err_t esp_vfs_fat_sdcard_unmount(const char* base_path, sdmmc_card_t *card);

参数说明：

参数 说明
base_path 挂载点，应该注册分区的路径（例如“/sdcard”）
card SD / MMC 卡结构

返回值说明：

返回值 说明
ESP_OK 成功
ESP_ERR_INVALID_ARG 如果 card 参数未注册
ESP_ERR_INVALID_STATE 如果尚未调用 esp_vfs_fat_sdmmc_mount

依赖关系

dep