개발 환경
| 대상 | 버전 |
|---|---|
| OS | Windows 10 24H2(Desktop), MacOS Sequoia 15.5(24F74)(MacBook M2 Air) |
| STM32CubeIDE | 1.18.1 |
| STM32CubeMX | 6.14.1 |
| STM32CubeProg | 2.19.0 |
| STM32CubeCLT | 1.18.0 |
| 보드 | Nucleo-F103RB |
| 펌웨어 | V24J46M32 |
참고한 자료
어댑터에 대한 데이터시트를 찾지 못했고, 비슷한 자료에서는 통신 절차에 대한 설명이 없어서 관련 자료를 위주로 참고했습니다.
‘4.2.1 Writing Raw Data to an SD Card via SPI’
‘STM32_SPI_SDCARD/Old_STM32F1/Src at master · eziya/STM32_SPI_SDCARD’
Read, Write
이전 글에서 전체 흐름을 살펴보았었다. FatFs 라이브러리의 f_read나 f_write를 호출한다면 user_diskio.c의 USER_Read, USER_Write함수 내부에서 내가 정의한 함수를 호출하게 됨을 알 수 있었다.
Read
단일 블록을 읽는 과정은 위와 같다. CMD17을 전송하고 명령에 대한 응답(Command Response)을 확인한다면 블록 크기만큼의 데이터를 가진 데이터 패킷이 전달된다. 각 응답들의 포맷은 다음과 같다.
먼저 Command Response는 8비트 길이로, 상위 3개는 Don’t care, 하위 4개 중에 3개가 성공, 오류 여부를 응답한다. 이를 뒤따르는 데이터 패킷은 토큰(8비트) + 데이터 블럭(1~2048비트?) + CRC(16비트)로 구성되어 있다. 토큰은 어떤 명령어에 대한 응답인가를 구분하는 용도로 쓰인다. 데이터 블럭은 CubeMX에서 정한 데이터 블럭을 따른다. CRC는 2바이트나 전달되지만 건너뛰어도 무방하다.
DSTATUS SD_Read(BYTE pdrv, BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {
SD_DataToken token;
SD_Response res;
uint8_t dummy = 0xFF, crc = 0x01;
DWORD addr = (sd_version == SD_TYPE_V2_BLOCK_ADDRESS)
? sector /* SDHC/SDXC: block address */
: sector * 512; /* SDSC: byte address */
if (count == 1) {
SD_Select();
res = SD_Send_Command(SD_CMD17, addr);
if (res == 0) {
/**
* Read DataToken
*/
Timer1 = 200; // 타임아웃 200ms
do {
SD_SPI_SendReceive(dummy, &token);
} while (Timer1 && token == 0xFF);
/**
* 에러 토큰 검사
*/
if (token != 0xFE) {
SD_Deselect();
SD_SPI_Send(0xFF);
return RES_ERROR;
}
/**
* Read DataBlock
*/
for (UINT i = 0; i < 512; i++) {
SD_SPI_SendReceive(dummy, &buff[i]);
}
/**
* Read CRC, but skip
*/
SD_SPI_Send(crc);
SD_SPI_Send(crc);
SD_Deselect();
} else {
return RES_ERROR;
}
} else {
}
return RES_OK;
}단일 블록에 대해서 읽기만 가능해도 SD카드에서 데이터를 읽어올 수 있었다. 멀티 블록은 나중에 구현해보기로…
Write
쓰기 작업의 절차는 다음과 같다.
CMD24를 전송하고 응답이 도착했다면 잠시 1바이트 정도 기다렸다가 쓸 내용을 담은 데이터 패킷을 전송한다. 전송이 끝났다면 Data Response를 확인하고 Busy Flag가 들어오게 되는데 이 신호가 끝날 때까지 기다려야 SD카드에게 다음 명령을 보낼 수 있다.
DSTATUS SD_Write(BYTE pdrv, const BYTE *buff, DWORD sector, UINT count) {
SD_DataResponse data_res;
SD_Response res;
uint8_t dummy = 0xFF;
SD_Select();
if (count == 1) {
data_res = (SD_DataResponse)SD_Send_Command(SD_CMD24, sector);
if (data_res == 0) {
/**
* 0. 더미 1바이트 전송
* 1. 데이터 토큰 전송
* 2. 데이터 블록 전송
* 3. CRC 전송
* 4. busy flag 처리
*/
uint8_t token = SD_DATA_TOKEN_CMD17_18_24;
uint8_t crc = 0xFF;
SD_SPI_Send(dummy);
SD_SPI_Send(token);
for (int i = 0; i < 512; i++) {
SD_SPI_Send(*(buff++));
}
SD_SPI_Send(crc);
SD_SPI_Send(crc);
SD_SPI_SendReceive(dummy, &data_res);
if (SD_IS_DATA_ACCEPTED(data_res)) {
do {
SD_SPI_SendReceive(dummy, &res);
} while (res != 0xFF);
}
}
} else {
}
SD_Deselect();
return RES_OK;
}ioctl
FatFs 라이브러리를 사용할 때 가장 먼저 호출하게 되는 함수는 f_mount다. 디스크를 마운트하는 작업을 하는데, 이 함수 내부에서는 볼륨(디스크)을 찾기 위해 find_volume이라는 함수를 호출한다. find_volume함수는 다음과 같다.
static
FRESULT find_volume ( /* FR_OK(0): successful, !=0: any error occurred */
FATFS** rfs, /* Pointer to pointer to the found file system object */
const TCHAR** path, /* Pointer to pointer to the path name (drive number) */
BYTE wmode /* !=0: Check write protection for write access */
)
{
BYTE fmt, *pt;
int vol;
DSTATUS stat;
DWORD bsect, fasize, tsect, sysect, nclst, szbfat, br[4];
WORD nrsv;
FATFS *fs;
UINT i;
// 생략 ...
if (fs->fs_type) { /* If the volume has been mounted */
stat = disk_status(fs->drv);
if (!(stat & STA_NOINIT)) { /* and the physical drive is kept initialized */
if (!_FS_READONLY && wmode && (stat & STA_PROTECT)) /* Check write protection if needed */
return FR_WRITE_PROTECTED;
return FR_OK; /* The file system object is valid */
}
}
/* The file system object is not valid. */
/* Following code attempts to mount the volume. (analyze BPB and initialize the fs object) */
fs->fs_type = 0; /* Clear the file system object */
fs->drv = LD2PD(vol); /* Bind the logical drive and a physical drive */
stat = disk_initialize(fs->drv); /* Initialize the physical drive */
if (stat & STA_NOINIT) /* Check if the initialization succeeded */
return FR_NOT_READY; /* Failed to initialize due to no medium or hard error */
if (!_FS_READONLY && wmode && (stat & STA_PROTECT)) /* Check disk write protection if needed */
return FR_WRITE_PROTECTED;
#if _MAX_SS != _MIN_SS /* Get sector size (multiple sector size cfg only) */
if (disk_ioctl(fs->drv, GET_SECTOR_SIZE, &SS(fs)) != RES_OK
|| SS(fs) < _MIN_SS || SS(fs) > _MAX_SS) return FR_DISK_ERR;
#endif
// 생략 ...
}disk_가 접두어인 함수들은 모두 diskio.h 에 정의되어 있는 함수들인데, 이전 글에서 작성했었던 초기화 함수 역시 disk_initialize에 의해 호출된다. 위 함수에서 등장하는 disk_status, disk_ioctl 역시 diskio.h에 정의되어 있고, 구현하지 않으면 정상적으로 동작하지 않는다.
disk_status
DSTATUS SD_Status(BYTE pdrv) { return status; }초기화 함수나, 읽기, 쓰기 함수의 성공 여부를 별도 변수에 저장해둔다. 이 함수에서는 그것을 반환하기만 한다.
disk_ioctl
읽기 쓰기만 구현하기로 마음먹어서, 처리해야할 명령어는 두 가지 밖에 되지 않는다.
DSTATUS SD_ioctl(BYTE pdrv, BYTE cmd, void *buff) {
SD_Response r;
uint8_t csd[32];
uint8_t dummy = 0xFF;
DSTATUS res = RES_OK;
if (cmd == CTRL_SYNC) {
// Timer2 = 1000;
if (!SD_BusyWait()) {
res = RES_ERROR;
}
} else if (cmd == GET_SECTOR_SIZE) {
*(WORD *)buff = 512; // 왜 512?
} else if (cmd == GET_BLOCK_SIZE) {
*(DWORD *)buff = 8;
} else {
res = RES_PARERR;
}
return res;
}전체 코드
https://github.com/10cheon00/STM32-Study/tree/main/MicroSD_FATFS_ex