代码收藏家技术教程 2024-02-23

STM32 SPI驱动SD卡发送CMD命令未获得正确返回值

最近调试SD卡的时候遇到了发送CMD命令但没有收到正确回应的问题。先简单叙述一下开发环境，我使用的是STM32CubeMX+MDK5，板子用的是原子哥F407探索者。这次的需求是使用SPI驱动SD卡，并建立FATFS文件系统用于管理卡内数据，另外使能了串口1并重定向了printf到串口以便直接观察。

基本了解SD卡驱动流程后就直接开始实战操作（SD卡的驱动流程、卡的驱动及挂载文件系统的代码都可以在网上找，很容易能够找到，这里就不赘述了），在下载的代码基础上用if语句判断f_mkfs、f_mount和f_open函数是否成功执行，成功返回0，否则返回错误代码。建立工程文件并且编译无误后直接烧录到板子上。摁下reset后自信的以为写入的数据能够一行行的打印在串口助手上（之所以自信因为之前用SDIO调试一次性过关），但结果却狠狠打脸。

f_mount函数返回了错误代码3，f_open函数甚至没有显示错误代码，说明程序卡在了f_mount函数里。那么接下来就在代码中查看这个错误代码的详细定义。

错误代码3，FR_NOT_READY，这意味着SD卡的初始化就没有成功，说明在向SD卡发送cmd0命令后，SD卡并没有给我们返回正确的值，不知道为什么会出现这个问题，那就直接上百度。百度上的回答各式各样，其中一个较多的回答是将f_mount函数的最后一个参数改为0，改了之后确实函数返回了0，但串口助手上什么都没有了，后来搞明白了，这个参数为0就是后面再执行加载操作，也就是说无论是否外挂设备，函数都会返回0，但这样是没有意义的，问题还是没有解决。这之后我又试过很多网上的方案，拉高无线模块、flash的片选，拉高SPI的MOSI、SCK，改时钟频率等等，但都没有解决问题。思来想去，我觉得问题肯定出在硬件上，只好又去啃原理图了。

我甚至想过会不会SPI的管脚没有接到板载卡槽的管脚上，但看原理图SDIO和SPI是有共用管脚的，最后实在没有办法了，就单独买了一个SPI的模块。本来我都没抱多大希望的，结果偏偏就行了。

成功进入卡识别模式，识别出了卡的类型，但却没能进入数据传输模式，f_mount函数依旧没有完全执行，返回的错误代码变成了1，FR_DISK_ERR（这里可先忽略上图中的cmd17）。没办法，只好debug打断点去找问题所在了。

通过打断点找到了问题所在，f_mount函数返回的错误代码1是由move_window函数返回的，路径是：f_mount->find_volume->check_fs->move_window,move window函数又调用了disk_read函数，这个函数的返回值不等于RES_OK,导致move_window函数最终返回了FR_DISK_ERR。

再进到disk_read函数中，调用了SD_ReadDisk函数并把返回值赋给了res，而SD_ReadDisk函数的返回值不为0，因此 disk_read函数返回了RES_ERROR。

再进到SD_ReadDisk函数中就找到问题的根源了，板子给SD卡发送CMD17，正常情况下，SD卡回应0x00，然后是0xFE,紧跟着是512字节的数据，于是我将发送CMD17后的回应值打印出来，果然返回值不是0x00（见图 1.3）。

SD卡能进入卡识别模式说明CMD0是成功发送的，那么这里的CMD17也应该是成功发送的，但SD卡却没有回应0x00，但也不是完全没回应，0x6F(111)看起来应该是个随机数，没什么特别含义，我又突然想到之前在网上看到有说SPI通讯时杜邦线不太稳定，想到这里我大概已经猜到问题所在了，很有可能是在传输过程中由于距离的问题电压不稳，从而导致数据异常。于是我将连接线做短到12~15cm后再次尝试。