& &本文针对在水动力实验研究中数据量集中、数量多的问题，提出了一种基于FatFS文件系统的SD卡存储系统设计方案。该系统以ST公司的STM32F103ZET6为核心，通过O接口实现大量数据文件存储。详细讲解了系统的USB模块、RTC模块等硬件设计，探讨了在系统上移植FatFS文件系统的要点，并在SD卡上实现了FAT文件的读写功能。该系统传输速度快、可靠性强，具有一定的应用价值。
& & 在水动力的实验中，通过改变模型外形设计、迎水角度、水流速度等参数观察空化现象对模型的影响。参数变化对应记录一组实验数据，而整个实验过程，共有几十组实验数据需要分别采集、记录。同时，实验中空化产生到溃灭过程最好都能记录下来以供后续研究。因此，对实验中采用的数据采集系统提出了数据短时集中、文件数量多的要求。 & & 本文采用了以SD卡为存储体，采用FAT文件系统记录数据的架构来处理数据。SD卡的核心是NANDFlash，由于体积小、功耗低的优点被广泛应用于各类电子产品中。采用文件系统能够对大容量存储媒介进行高效的管理，并且适合于主流的操作系统。文件系统采用开源的FatFS，实现了使用FAT文件系统的数据存储系统。FatFS是专门为嵌入式系统设计的FAT文件系统模块，它是免费开源的，完全用标准C语言编写，具有良好的硬件平台独立性，可以移植到多种嵌入式处理器上。
1 系统结构 & & 数据存储系统结构如图1所示。该数据存储系统以ST公司的STM32F103ZET6为核心控制芯片，与上位机通过串行通信接口发送数据，或者USB接口直接写数据，控制芯片以FAT文件的形式存储在SD卡中。其自带的RTC单元将存储的数据文件以实时的系统时间命名，并在文件内容中也加入时间戳等信息，方便多个文件后期处理。由于实现了文件系统，用户利用USB接口时，该系统被识别为U盘，可以用PC机进行任意的文件读写操作。
& & 2 硬件结构
& & 2．1 微控制器
& & STM32是ST公司推出的基于Cortex&M3内核的32位ARM芯片系列，本系统选用了STM32F103ZET6作为主控MCU，这个芯片属于STM32F103系列的高容量芯片，片内Flash容量为512 KB，片内SRAM容量为64KB，144封装，72 M主频。具备完整的FSMC总线，26位地址线和16位数据宽度，即支持各种类型的SD卡接口。
& & 2．2 MroSD模块
& & STM32F103ZET6微控制器的SDIO单元在AHB外设总线和SD卡设备问提供了操作接口，支持不同的数据总线模式。SD规范协议中定义了对SD卡的两种访问模式：SD模式和SPI模式。SD模式允许4线的高速数据传输。SPI模式允许简单地通过SPI接口来和SD卡通信，这种模式同SD模式相比丧失了速度优势。在本系统中，采用了SDIO接口来访问SD卡，即SD模式。STM32F103ZET6和MicroSD模块接口如图2所示。
2．3 USB接口硬件 & & STM32F103ZET6的USB单元实现了USB2．0全速总线和APB1总线间的接口，增强了系统的兼容性。还采用USB接口防护器件NUP4114，满足ESD防护标准IEC(ESD15kV air，8 kV Contact)。其USB外设支持USB挂起／回复操作，可以停止设备时钟实现低功耗。USB接口如图3所示。
& & 2．4 RTC模块
& & STM32F103ZET6的实时时钟RTC模块是一个独立的定时器。RTC模块拥有一组连续计数的计数器，在软件配置下，可提供时钟日历的功能。RTC硬件都集成在处理器内部，包含了40 kHz低速内部RC振荡LSE。
& & 但是，其精准度不是很高，本系统又增加了32．768 kHz的电路驱动RTC实时时钟。外围电路增加纽扣电池即可长时间工作。
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STM32CubeMX系列教程18:文件系统FATFS
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评论: |原作者: MyMX1213
摘要: 上一章我们介绍了SD卡读写操作，本章讲过如何通过FATFS文件系统读写SD卡内部的文件
FATFS简介& &&FatFS是一个为小型嵌入式系统设计的通用FAT(File&Allocation&Table)文件系统模块。FatFs&的编写遵循ANSI&C，并且完全与磁盘I/O层分开。它可以被嵌入到低成本的微控制器中，如AVR,&8051,&PIC,&ARM等等。兼容Windows文件系统。关于FATFS文件系统的API函数介绍，底层移植接口和例程等可以查到FATFS官网。FATFS官网：& & & & 结合STM32cubeMX软件移植FATFS文件系统非常简单。本章程序在上一章SDMMC工程的基础上修改，复制串口SDMMC的工程，修改文件夹名。击STM32F746I.ioc打开STM32cubeMX的工程文件重新配置。在中间件中选择SD卡，在SD上建立文件系统。在FATFS配置中选择简体中文字GBK编码支持中文，使能长文件名，缓存存储在堆（STACK）中。& & & & 点击菜单栏中Project-&Setting修改堆的大小，堆设置为0x1000。（注意：由于刚才设置长文件名动态缓存存储在堆中，故需要增大堆大小，如果不修改则程序运行时堆会生成溢出，程序进入硬件错误中断(HardFault)，死循环）。& & & & 生成报告以及代码，编译程序。在fatfs.c文件中可以看到FATFS初始化函数。在bsp_drver_sd.c文件中可以看到SD卡的板级操作函数，包括SD初始化，读写擦除块操作函数。在sd_diskio.c文件中可以看到FATFS文件系统移植的底层操作函数。 删除上一章SDMMC的应用程序。在main.c文件前添加变量。fs为文件系统工作区，fil为文件对象结构的指针。rtext/wtext分别为读写缓存，bytesread/byteswritten分别存储读写的字节数。filename存储文件名（FATFS文件系统配置时使能了长文件名，最长255字节，若不支持长文件名，则文件名最多8个字节）。/* USER CODE BEGIN PV */
/* Private variables ---------------------------------------------------------*/
// Work area (file system object) for logical drive
// file objects
/* File write counts */
/* File read counts */
uint8_t wtext[] = "This is STM32 working with FatFs"; /* File write buffer */
uint8_t rtext[100];
/* File read buffers */
char filename[] = "STM32cube.txt";
/* USER CODE END PV */ 在main函数中添加应用程序。程序中首先注册一个文件系统对象，然后新建STM32cube.txt文件，将数据写文件中再读出来，判断文件系统是否工作正常。/* USER CODE BEGIN 2 */
printf("\r\n ****** FatFs Example ******\r\n\r\n");
/*##-1- Register the file system object to the FatFs module ##############*/
retSD = f_mount(&fs, "", 0);
printf(" mount error : %d \r\n",retSD);
Error_Handler();
printf(" mount sucess!!! \r\n");
/*##-2- Create and Open new text file objects with write access ######*/
retSD = f_open(&fil, filename, FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
printf(" open file error : %d\r\n",retSD);
printf(" open file sucess!!! \r\n");
/*##-3- Write data to the text files ###############################*/
retSD = f_write(&fil, wtext, sizeof(wtext), (void *)&byteswritten);
printf(" write file error : %d\r\n",retSD);
printf(" write file sucess!!! \r\n");
printf(" write Data : %s\r\n",wtext);
/*##-4- Close the open text files ################################*/
retSD = f_close(&fil);
printf(" close error : %d\r\n",retSD);
printf(" close sucess!!! \r\n");
/*##-5- Open the text files object with read access ##############*/
retSD = f_open(&fil, filename, FA_READ);
printf(" open file error : %d\r\n",retSD);
printf(" open file sucess!!! \r\n");
/*##-6- Read data from the text files ##########################*/
retSD = f_read(&fil, rtext, sizeof(rtext), (UINT*)&bytesread);
printf(" read error!!! %d\r\n",retSD);
printf(" read sucess!!! \r\n");
printf(" read Data : %s\r\n",rtext);
/*##-7- Close the open text files ############################*/
retSD = f_close(&fil);
printf(" close error!!! %d\r\n",retSD);
printf(" close sucess!!! \r\n");
/*##-8- Compare read data with the expected data ############*/
if(bytesread == byteswritten)
printf(" FatFs is working well!!!\r\n");
/* USER CODE END 2 */在main.c文件后面添加错误处理函数。/* USER CODE BEGIN 4 */
static void Error_Handler(void)
printf("something wrong ....\r\n");
/* User may add here some code to deal with this error */
/* USER CODE END 4 */ 在main.c文件前面添加错误处理函数声明。/* USER CODE BEGIN PFP */
/* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
static void Error_Handler(void);
/* USER CODE END PFP */ 编译程序并下载到开发板。将Micro SD卡插入Micro&SD&Storage&Board中，再插到Open746I-C开发的SDMMC接口中。打开串口调试助手,设置波特率为115200,按下复位串口助手上面会显示如下信息。下载简介一下FATFS的几个操作函数。1.f_mount在FatFs模块上注册、注销一个工作区（文件系统对象）。FRESULT f_mount (
FATFS* fs,
/* Pointer to the file system object (NULL:unmount)*/
const TCHAR* path,
/* Logical drive number to be mounted/unmounted */
/* 0:Do not mount (delayed mount), 1:Mount immediately */
) 参数fs 工作区（文件系统对象）指针path &注册/注销工作区的逻辑驱动器号opt & & &注册或注销选项2.f_open创建/打开一个文件对象FRESULT f_open (
/* Pointer to the blank file object */
const TCHAR* path,
/* Pointer to the file name */
/* Access mode and file open mode flags */
)fp & 将被创建的文件对象结构的指针path &文件名指针，指定将创建或打开的文件名mode 访问类型和打开方法，由一下标准的一个组合指定的。模式&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&描述&&FA_READ&&&指定读访问对象。可以从文件中读取数据。&与FA_WRITE&结&合可以进行读写访问。&&&FA_WRITE&&&指定写访问对象。可以向文件中写入数据。与FA_READ&结合&可以进行读写访问。&&&FA_OPEN_EXISTING&&打开文件。如果文件不存在，则打开失败。(默认)&&FA_OPEN_ALWAYS&&&如果文件存在，则打开；否则，创建一个新文件。&&FA_CREATE_NEW&&&创建一个新文件。如果文件已存在，则创建失败。&&&FA_CREATE_ALWAYS&&创建一个新文件。如果文件已存在，则它将被截断并覆盖。3.f_close关闭一个打开的文件FRESULT f_close (
/* Pointer to the file object to be closed */
) fp 指向将被关闭的已打开的文件对象结构的指针。4.f_read从一个打开的文件中读取数据FRESULT f_read (
/* Pointer to the file object */
void* buff,
/* Pointer to data buffer */
/* Number of bytes to read */
/* Pointer to number of bytes read */
) fp & 指向将被读取的已打开的文件对象结构的指针buff &指向存储读取数据的缓冲区的指针btr &要读取的字节数br 指向返回已读取字节数的UINT变量的指针，返回为实际读取的字节数。5.f_write写入数据到一个已打开的文件FRESULT f_write (
/* Pointer to the file object */
const void *buff, /* Pointer to the data to be written */
/* Number of bytes to write */
/* Pointer to number of bytes written */
) fp & 指向将被写入的已打开的文件对象结构的指针buff &指向存储写入数据的缓冲区的指针btr &要写入的字节数br 指向返回已写入字节数的UINT变量的指针，返回为实际写入的字节数。另外FatFs还有很多API操作函数，在这里不再作详细的介绍，详细信息请查看FatFs文件系统官网。
刚表态过的朋友 ()
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Cube+SDIO+FATFS使用时SD卡读块卡死问题！！
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本帖最后由 adlu 于
15:09 编辑
MCU型号：STM32F407ZET6开发软件：STM32CubeMX V4.11，MDK V5
使用STM32CubeMX配置生成程序框架，使用SDIO 4bit模式操作SD卡，并配置了使用FATFS。截图如下
QQ图片21.png (50.36 KB, 下载次数: 1)
14:59 上传
QQ图片34.png (63.15 KB, 下载次数: 1)
14:59 上传
SDIO时钟分频系数为2，即SDIO_CK=48MHz/(2+2)=12MHz.SDIO其他配置默认。
QQ图片05.png (38.33 KB, 下载次数: 0)
15:00 上传
FATFS配置，仅改变CODE_PAGE为简体中文，其他默认。
a.png (108.31 KB, 下载次数: 0)
15:01 上传
问题描述：SD卡读写操作时，经常出现卡死的情况。通过J-Link调试，发现卡死时程序在HAL_SD_ReadBlocks()函数的两个语句之间来回运行，如下图。
b.png (69.08 KB, 下载次数: 3)
15:02 上传
&&/* Read block(s) in polling mode */
&&if(NumberOfBlocks & 1)
&&{
}
&&else
&&{
& & /* Check for error conditions */
& & errorstate = SD_CmdResp1Error(hsd, SD_CMD_READ_SINGLE_BLOCK);
& & if (errorstate != SD_OK)
& & {
& && &
& & }& &
& & /* In case of single block transfer, no need of stop transfer at all */
#ifdef SDIO_STA_STBITERR
& & while(!__HAL_SD_SDIO_GET_FLAG(hsd, SDIO_FLAG_RXOVERR | SDIO_FLAG_DCRCFAIL | SDIO_FLAG_DTIMEOUT | SDIO_FLAG_DBCKEND | SDIO_FLAG_STBITERR)) /*卡在此句1*/
#else /* SDIO_STA_STBITERR not defined */
& & while(!__HAL_SD_SDIO_GET_FLAG(hsd, SDIO_FLAG_RXOVERR | SDIO_FLAG_DCRCFAIL | SDIO_FLAG_DTIMEOUT | SDIO_FLAG_DBCKEND))& && &
#endif /* SDIO_STA_STBITERR */
& & {
& && &if (__HAL_SD_SDIO_GET_FLAG(hsd, SDIO_FLAG_RXFIFOHF)) /*卡在此句2*/
& && &{
& && &&&/* Read data from SDIO Rx FIFO */
& && &&&for (count = 0; count & 8; count++)
& && &&&{
& && && & *(tempbuff + count) = SDIO_ReadFIFO(hsd-&Instance);
& && &&&}
& && &&&
& && &&&tempbuff += 8;
& && &}
& & }
&&}复制代码
降低SDIO的时钟或配置为1bit模式，也无法避免该现象的发生。
请高人指点迷津！！
找到while(hsd->SdTransferCplt == 0)这个语句并屏蔽....
你的SDIO global interrupt的优先级是多少？ SDIO的Tx,Rx的DMA的中断优先级又是多少?
我也碰到你的问题，但我将SDIO global interrupt的优先级设置为小于或等于SDIO的Tx,Rx的DMA的中断优先级后，问题好像解决了。
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已经解决。
CubeMX生成的代码SDIO polling模式可能真的有问题。
配置SDIO使用DMA模式，SDIO_RX和SDIO_TX配 ...
找到while(hsd-&SdTransferCplt == 0)这个语句并屏蔽....
你的SDIO global interrupt的优先级是多少？ SDIO的Tx,Rx的DMA的中断优先级又是多少?
我也碰到你的问题，但我将SDIO global interrupt的优先级设置为小于或等于SDIO的Tx,Rx的DMA的中断优先级后，问题好像解决了。
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，看能不能帮助你...
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参考 http://www.stmcu.org/module/forum/thread--1.html
，看能不能帮助你...
这个贴我看过，只是讲SD卡读写的基本操作。这部分操作我已经实现，包括FATFS对文件的读和写操作。
而且已经实现文件的读取，创建，写入，保存，删除等操作。
我遇到的问题是：很容易卡死在上面贴出的那两行代码中。
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明白，好像是什么状态不满足时卡死了，有没有可能是硬件原因，如信号不稳定等...
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本帖最后由 adlu 于
18:22 编辑
问题已解决。
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本帖最后由 adlu 于
18:23 编辑
已经解决。
CubeMX生成的代码SDIO polling模式可能真的有问题。
配置SDIO使用DMA模式，SDIO_RX和SDIO_TX配置相同。
a.jpg (89.72 KB, 下载次数: 2)
18:21 上传
生成代码，然后需要手动修改部分代码。
1.如果是用CubeMX 4.11及更早版本的，要修改stm32f4xx_hal_msp.c中HAL_SD_MspInit( )函数的两个DMA配置参数，将DMA_NORMAL改为DMA_PFCTRL。
2.修改sd_diskio.c中SD_read( )和SD_write( )函数，
分别将BSP_SD_ReadBlocks( )改为BSP_SD_ReadBlocks_DMA( )；
将BSP_SD_WriteBlocks( )改为BSP_SD_WriteBlocks_DMA( ).
3.全局搜索SdTransferCplt变量，找到while(hsd-&SdTransferCplt == 0)这个语句并屏蔽，否则会卡死在词句，我也不知道为什么。
经过上述步骤，就可以顺利的使用SDIO DMA功能进行SD卡读写了。
配合CubeMX生成的FATFS架构，就可以进行SD卡的文件操作了。目前未发现其他问题。
谢谢分享！&
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估计F103可以用来参考。先谢谢经验分享！
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按照您的方法没有解决呢
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谢谢分享！！！
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1.问题描述：使用STM32CubeMX配置SD基于SD卡的FATFS文件系统，并进行测试文件的读写。
2.测试准备：
（1）测试环境：
软件平台：STM32CubeMX -4.22.0;KEIL5
硬件平台：原子战舰V3
测试代码参考硬石例程，下方有附资料链接。此外这是我收藏的帖子地址
（2）测试环境搭建：
硬件图就不发了，基本都是一样的。
I.Stm32CubeMX配置：下面是主要配置，其中SD等部分配置可参考前一文章或者自行下载源码查看。
首先是选择开启FATFS，勾选SD Card。
接着是Configuration界面。
配置中间层FATFS选项。
然后下图我开启的是动态的时间戳，硬石的教程里用的是静态的，实际测试两者均能够通过。至此FATS设置基本上完毕，其他默认就好。由此可以体会到这软件是多强大。
由于开启长文件名，且是将缓存放在STACK中的，所以对应在设置工程选项时，堆部分空间也要设置大一点。在cube软件里按ALT+P即可调出设置界面。主要更改下图Minimum Stack Size的值即可。
II.测试代码：
有教程的好处就是拿别人敲好的直接复制过来就可，然后根据具体情况调试更改。嘿嘿
下面先是变量申请：
然后就是测试代码咯：
画横线的部分是对源码做出的主要改动，硬石源码是通过cube生成工程后自己再添加了很多自己的部分。这里本人直接使用软件生成初始化函数，用自带声明的参数去进行判断。不然每一次重新生成工程都要手动屏蔽一大堆代码想想都烦。
但做到这儿，满以为搞定完成，但实际测试时系统卡在下图这个地方。
经DEBUG后发现是系统滴答定时器中断没有进去，仔细检查代码后发现是自己智障勒。。。实际使用时，是可以通过的。但我本身基本不使用系统自带的延时函数，所以直接对这个函数用自己的延时函数重构了。毕竟系统提供的这个延时函数并不是很好。如果有要使用系统自带的延时，可以把测试代码main中的delay_init()屏蔽即可。
3.测试结果：
把SD拔下，用读卡器接入电脑。
测试完成。[]~(￣▽￣)~*
4.参考资料及测试源码:
首先贴出硬石YS-F1Pro开发板HAL库例程参考源码地址下载：
密码 : 416v
然后是测试代码：
访问：4010次
排名：千里之外FatFs with Kinetis | MCU on Eclipse