由STM32CUBEMX生成的工程通过FATFS单次读写SD卡+连续写入

在写博客之前想解释一下FATFS的，但是觉得好像自己的理解也不是特别深入，为了防止讲错误导大家，还是请先了解一下fatfs，以及SD卡的一些知识。网上还是有很多的，请大佬们自行了解。

一、关于SD卡、FATFS的配置其实都是一些默认配置，在CUBEMX上配置即可。有几个需要注意的地方就是：

a.在使能 SDIO时，选择了数据宽度为4 bit，所以特别要注意时钟频率。由于我所使用的是SDHC类型的卡（有SD卡、MMC卡。SDHC指的是高容量的SD卡，其存储容量为4-32GB，其文件特征为FATFS32，emmmm详细的就不再说了，请大佬们自行了解。）
【SD卡根据其使用的系统规范】

系统规范版本	时钟
V3.31	1-20MHz
V4.2和V4.4	1-48MHz

因为所用的SD卡的系统版本是V3.31的，所以其时钟频率是有限制的。至于这个能不能用，我先卖个关子。

接下来是配置相关的功能。Oh，我用的开发板是阿波罗的，芯片型号是STM32F429Ix。
1.RCC，这个就不说了。基本都一样
2.SYS，同上。
3.USART，把读写结果都通过串口打印到PC。
4.SDIO,由于我的CUBEMX更新了，好像之前不是这个名称的。

在这里选择了SD 4 bit Wide bus(注意这里哦)
在写SD卡的是通过块传输数据的，对这个不理解的可以自行学习。

由于需要使能中断，因此要调整相应的优先级，才能正常工作。

其优先级为：

功能	优先级
SDIO	5
DMA	6

然后就是使能SD卡了，关于SD卡的驱动，在CUBEMX的库里面是自动生成的，所以其实是不用理的。
在网上很多关于SD卡的博客中，都有写出需要另外单独使能SD卡，但是我实际应用中是不需要的，为什么我也不知道。我看了大佬们的博客，觉得可能是因为之前的CUBEMX版本的问题，新版本的CUBEMX是已经生成使能了。所以不用理。


下面是时钟树的配置。
根据SD的系统版本，时钟频率应该小于20MHZ的，所以这里是19.2MHZ。
还有需要注意的是栈的设置，默认的栈大小为0x200，需更改大一点，如0x1000。
然后生成相应的工程。

二、修改相应代码

1、首先是串口的重定义。这个其实很简单，就是在usart.c文件中加入相关的重定义代码，就用使用printf功能了。

struct __FILE 
{ 
	int handle; 
}; 

FILE __stdout;       
//定义_sys_exit()以避免使用半主机模式    
void _sys_exit(int x) 
{ 
	x = x; 
} 
//重定义fputc函数 
int fputc(int ch, FILE *f)
{ 	
	while((USART1->SR&0X40)==0);//循环发送,直到发送完毕   
	USART1->DR = (uint8_t) ch;      
	return ch;
}

2、然后在main.c函数中的/* USER CODE BEGIN PV */后添加如下定义

/* USER CODE BEGIN PV */
FATFS fs;                 //工作空间
FIL fil;                  // 文件项目
uint32_t byteswritten;    // 写文件计数
uint32_t bytesread;       // 读文件计数
uint8_t wtext[] = "This's a SD card,it was SDHC and 8G！！"; // 写的内容
uint8_t rtext[1024];             // 读取的buff
char filename[] = "test_first.txt"; // 文件名

/* USER CODE END PV */

3、然后加入测试函数

/* USER CODE BEGIN 4 */
 void SD_Fatfs_Test(void)
 {
	 int i;
    printf("文件挂载\r\n" );
	  /*-1- 挂载文件系统*/
    retSD = f_mount(&fs, "", 0);
    if(retSD==FR_OK)
    {
         printf("MOUNT OK\r\n");
         printf("FAILED0: %d\r\n",retSD);
    }
    else
        printf("FAILED2: %d\r\n",retSD);
		
		i=FATFS_GetAttachedDriversNbr();//用于检测挂载的SD卡的数量
		printf("已挂载的驱动：%d\r\n",i);
		
	/*-2-创建新的文件并写入数据*/
    printf("文件打开\r\n" );
    retSD = f_open(&fil, filename, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE ); 
    if(retSD==FR_OK)
    {
         printf("OPEN OK\r\n");
    }
    else
        printf("FAILED3: %d\r\n",retSD);
		
     /*-3- 在txt文件中写入数据*/
     retSD = f_write(&fil, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);	//在文件内写入wtext内的内容   这里用定义好的数组存储数据，可以用来转存接收到的数据
    if(retSD)															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" write file error : %d\r\n",retSD);							//返回值不为0（出现问题）
    else
    {
        printf(" write file sucess!!! \r\n");
        printf(" write Data : %s\r\n",wtext);							//打印写入的数据
    }
    
		/*-4- 关闭txt文件*/
     printf("文件关闭\r\n" );
     retSD = f_close(&fil);	
        
    if(retSD==FR_OK)
    {
         printf("close OK\r\n");
    }
    else
        printf("FAILED5: %d\r\n",retSD);
     
     /*-5- 打开文件读取数据*/
    retSD = f_open(&fil, filename, FA_READ);							//打开文件，权限为只读
    if(retSD)															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" open file error : %d\r\n",retSD);					//打印问题代码
    else
        printf(" open file sucess!!! \r\n");
     
   /*-6- 读取txt文件数据*/
    retSD = f_read(&fil, rtext, sizeof(rtext), (UINT*)&bytesread);		//读取文件内容放到rtext中
    if(retSD)															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" read error!!! %d\r\n",retSD);						//打印问题代码
    else
    {
        printf(" read sucess!!! \r\n");
        printf(" read Data : %s\r\n",rtext);							//打印读取到的内容
    }
     
    /*-7- 关闭文件*/
    retSD = f_close(&fil);												//关闭该文件
    if(retSD)  															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" close error!!! %d\r\n",retSD);						//打印问题代码
    else
        printf(" close sucess!!! \r\n");
     
    /*##-8- 读写一致性检测 ############*/
    if(bytesread == byteswritten)										//如果读写位数一致
    { 
        printf(" FatFs is working well!!!\r\n");						//打印文件系统工作正常
    }
		else
		printf("Working of FatFs was wrong!\r\n");

		
		
 }    
/* USER CODE END 4 */

在程序里面是不用调用相关的使能函数的，新版本的CUBEMX已经帮你完成这件事了。
然后这里使用了f_mount函数，其实这个是FATFS的相关函数，是进行相应操作的函数，下面是一些介绍：（在生成的ff.h文件中有）

/* FatFs module application interface                           */

FRESULT f_open (FIL* fp, const TCHAR* path, BYTE mode);				/* Open or create a file */
FRESULT f_close (FIL* fp);											/* Close an open file object */
FRESULT f_read (FIL* fp, void* buff, UINT btr, UINT* br);			/* Read data from the file */
FRESULT f_write (FIL* fp, const void* buff, UINT btw, UINT* bw);	/* Write data to the file */
FRESULT f_lseek (FIL* fp, FSIZE_t ofs);								/* Move file pointer of the file object */
FRESULT f_truncate (FIL* fp);										/* Truncate the file */
FRESULT f_sync (FIL* fp);											/* Flush cached data of the writing file */
FRESULT f_opendir (DIR* dp, const TCHAR* path);						/* Open a directory */
FRESULT f_closedir (DIR* dp);										/* Close an open directory */
FRESULT f_readdir (DIR* dp, FILINFO* fno);							/* Read a directory item */
FRESULT f_findfirst (DIR* dp, FILINFO* fno, const TCHAR* path, const TCHAR* pattern);	/* Find first file */
FRESULT f_findnext (DIR* dp, FILINFO* fno);							/* Find next file */
FRESULT f_mkdir (const TCHAR* path);								/* Create a sub directory */
FRESULT f_unlink (const TCHAR* path);								/* Delete an existing file or directory */
FRESULT f_rename (const TCHAR* path_old, const TCHAR* path_new);	/* Rename/Move a file or directory */
FRESULT f_stat (const TCHAR* path, FILINFO* fno);					/* Get file status */
FRESULT f_chmod (const TCHAR* path, BYTE attr, BYTE mask);			/* Change attribute of a file/dir */
FRESULT f_utime (const TCHAR* path, const FILINFO* fno);			/* Change timestamp of a file/dir */
FRESULT f_chdir (const TCHAR* path);								/* Change current directory */
FRESULT f_chdrive (const TCHAR* path);								/* Change current drive */
FRESULT f_getcwd (TCHAR* buff, UINT len);							/* Get current directory */
FRESULT f_getfree (const TCHAR* path, DWORD* nclst, FATFS** fatfs);	/* Get number of free clusters on the drive */
FRESULT f_getlabel (const TCHAR* path, TCHAR* label, DWORD* vsn);	/* Get volume label */
FRESULT f_setlabel (const TCHAR* label);							/* Set volume label */
FRESULT f_forward (FIL* fp, UINT(*func)(const BYTE*,UINT), UINT btf, UINT* bf);	/* Forward data to the stream */
FRESULT f_expand (FIL* fp, FSIZE_t szf, BYTE opt);					/* Allocate a contiguous block to the file */
FRESULT f_mount (FATFS* fs, const TCHAR* path, BYTE opt);			/* Mount/Unmount a logical drive */
FRESULT f_mkfs (const TCHAR* path, BYTE opt, DWORD au, void* work, UINT len);	/* Create a FAT volume */
FRESULT f_fdisk (BYTE pdrv, const DWORD* szt, void* work);			/* Divide a physical drive into some partitions */

然后由于使用了这些函数，在程序中可以返回相应的返回值，通过返回值就可以更快的锁定错误了。

/* File function return code (FRESULT) */

typedef enum {
	FR_OK = 0,				/* (0) Succeeded */
	FR_DISK_ERR,			/* (1) A hard error occurred in the low level disk I/O layer */
	FR_INT_ERR,				/* (2) Assertion failed */
	FR_NOT_READY,			/* (3) The physical drive cannot work */
	FR_NO_FILE,				/* (4) Could not find the file */
	FR_NO_PATH,				/* (5) Could not find the path */
	FR_INVALID_NAME,		/* (6) The path name format is invalid */
	FR_DENIED,				/* (7) Access denied due to prohibited access or directory full */
	FR_EXIST,				/* (8) Access denied due to prohibited access */
	FR_INVALID_OBJECT,		/* (9) The file/directory object is invalid */
	FR_WRITE_PROTECTED,		/* (10) The physical drive is write protected */
	FR_INVALID_DRIVE,		/* (11) The logical drive number is invalid */
	FR_NOT_ENABLED,			/* (12) The volume has no work area */
	FR_NO_FILESYSTEM,		/* (13) There is no valid FAT volume */
	FR_MKFS_ABORTED,		/* (14) The f_mkfs() aborted due to any problem */
	FR_TIMEOUT,				/* (15) Could not get a grant to access the volume within defined period */
	FR_LOCKED,				/* (16) The operation is rejected according to the file sharing policy */
	FR_NOT_ENOUGH_CORE,		/* (17) LFN working buffer could not be allocated */
	FR_TOO_MANY_OPEN_FILES,	/* (18) Number of open files > _FS_LOCK */
	FR_INVALID_PARAMETER	/* (19) Given parameter is invalid */
} FRESULT;

这是返回值列表，一般出现什么问题都会在这里反馈。
到这里基本就把程序搞定了。接下来就是验证了。

三、下载验证

在插上SD卡之后，打开串口调试助手，设置与串口1相应的波特率，通电。
结果如下：

噔噔噔噔~发现了吗？第一次读写是成功的，但是我第二次读写就死活不成功。这个是为什么呢？这个是因为我读写之后把SD卡拔下来，插到电脑上看看是否真的成功，其结果如下：

然后就一脸全懵，不知道咋回事，从网上找原因，然后看到很多大佬说是因为没有使能到SD卡，但是我一开始是能用的，然后我就加了使能程序，但是并不能正常工作。
这是根据网上所提到的各种原因疯狂调试的结果：

在掉了很多头发之后，发现返回了返回值，然后我就在程序中差，发现返回值为3和9基本都是废话，但是发现打开文件的时候返回了一个1，返回1的意思是：

	FR_DISK_ERR,			/* (1) A hard error occurred in the low level disk I/O layer */

就是说硬件的低级IO出现了错误，一瞬间我以为这个SD卡被我读写一次就报废了，心都要凉了。然后下载原子的例程发现并没有坏，就又懵了。然后就继续到处查资料咯。然后在 开发指南上发现了，关于分频的设置。虽然原子的 教程上是说支持48MHZ，但是根据不同的数据宽度，其频率是不一样的，再加上这个系统版本还不能超过20MHZ，所以根据这两个条件，我大胆的推测了一下，1bit的可能最高可以达到48MHZ,而4bit 的估计只能达到12MHZ，即

1bit	4bit
48MHZ	12MHZ

所以在经过时钟树的调整之后

重新生成工程。在经过编译下载之后其结果：

就能够疯狂的读写了。所以关于SD卡的读写，最主要的就是分频 的设置了。
然后，关于FATFS，就读写而言，转换成简单的逻辑就是，生成文件，然后打开生成的文件，对其进行读或者写操作（只能一种操作），然后关闭文件，这样就完成了一次操作了。要进行下一次操作时，就重复上一次的操作，只是修改中间的操作函数 即可。

然后插SD卡，

在电脑能正常查看到，到这里就结束了，不过多说一句，这个可以通过接收数据转存到设定的接收buff中，但是由于工作性质问题，可能存在多次读写，而不是每次都新建txt文件，所以就可以利用下面的函数：

FRESULT f_lseek (FIL* fp, FSIZE_t ofs);								/* Move file pointer of the file object */

这个函数就是移动指针，因为
文件对象结构体（FIL类型）：存放文件的相关信息，打开关闭读写文件等操作时需要使用其指针
目录对象结构体（DIR类型）：存放目录的相关信息，对目录操作时需要其指针
文件状态结构体（FILINFO类型）：存放文件的大小属性文件名等信息
文件系统对象结构体（FATFS类型）
所以在操作的时候需要操作指针。具体的实现函数如下

/***增加数据，打开文件***/
		retSD = f_open(&fil, filename, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE ); 
		FileSize = f_size(&fil);  
		
		if(retSD)
			 printf(" open file error : %d\r\n",retSD);					//打印问题代码
		else
       printf(" open file sucess!!! \r\n");
		
		/***** 增加 数据****/
		if(FileSize>sizeof(wtext))
		retSD=f_lseek(&fil,f_size(&fil));	
		if(retSD)															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" Increase error!!! %d\r\n",retSD);						//打印问题代码
    else
    {
        printf(" Increase sucess!!! \r\n");
        //printf(" Increase Data : %s\r\n",rtext);							//打印读取到的内容
    }
		
		
		/*******写入数据******/
		retSD=f_write(&fil, wtext, sizeof(wtext), &byteswritten);
		if(retSD)															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" write file error : %d\r\n",retSD);							//返回值不为0（出现问题）
    else
    {
        printf(" write file sucess!!! \r\n");
        printf(" write Data : %s\r\n",wtext);							//打印写入的数据
    }
		
    /*****写完之后关闭文件******/
		retSD=f_close(&fil);//一定要关闭	
		if(retSD)  															//返回值不为0（出现问题）
        printf(" close error!!! %d\r\n",retSD);						//打印问题代码
    else
        printf(" close sucess!!! \r\n");

这样就可以二次写入数据了。
验证结果如下：

以上就是今天经历被疯狂摧残个掉头发的一个下午之后的结果。有什么不对的地方请大佬们不吝指正，谢谢大家！

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