使用 emfile 库读取/写入外部 SD 卡遇到的问题求解

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为了在 PSoC6 (CY8CPROTO-063-BLE) 上通过 SPI 接口驱动 SD 卡并与 emFile 库集成，你需要实现一个自定义的 SPI 驱动层。以下是完整的解决方案：

步骤 1：配置 SPI 外设（PSoC Creator / ModusToolbox）

在 PSoC 开发环境中配置 SPI 外设：

1. 配置 SPI 主模式（MOSI, MISO, SCK）


2. 分配引脚：
   
   
   
   • SD_SCK -> SCK (P6.0)
   
   
   • SD_MOSI -> MOSI (P6.1)
   
   
   • SD_MISO -> MISO (P6.2)
   
   
   • SD_CS -> 自定义 GPIO (P6.3)
   
   
   • （可选）SD_CD 卡检测引脚 (P6.4)
   
   


3. 设置 SPI 参数：
   
   
   
   • 模式: 0 (CPOL=0, CPHA=0)
   
   
   • 初始化频率：400 kHz (SD 卡初始化要求)
   
   
   • 最大频率：20-25 MHz（初始化后切换）
   
   

步骤 2：实现 SPI 驱动接口 (spi_sd.c)

#include "cyhal.h"

#include "cybsp.h"

#include "emFile_config.h" // emFile 配置文件



// 定义 SPI 对象和引脚

static cyhal_spi_t spi_sd;

static cyhal_gpio_t cs_pin = P6_3;



// SPI 初始化 (由 emFile 调用)

int SD_Init(void) {

    cy_rslt_t result;



    // 配置 SPI

    cyhal_spi_cfg_t spi_cfg = {

        .data_mode = CYHAL_SPI_MODE_00_MSB,

        .submode = CYHAL_SPI_MOTOROLA,

        .sclk_mode = CYHAL_SPI_SCLK_LOW_EDGE,

        .ssel = CYHAL_SPI_SSEL_NONE, // 手动控制 CS

        .is_slave = false,

        .fifo_width = CYHAL_SPI_WIDTH_8,

        .bits_per_frame = 8,

    };



    // 初始化 SPI

    result = cyhal_spi_init(&spi_sd, P6_1, P6_2, P6_0, NC, NULL, &spi_cfg);

    if(result != CY_RSLT_SUCCESS) return -1;



    // 配置片选引脚

    result = cyhal_gpio_init(cs_pin, CYHAL_GPIO_DIR_OUTPUT, CYHAL_GPIO_DRIVE_STRONG, 1);

    if(result != CY_RSLT_SUCCESS) return -2;



    // 设置低速（初始化阶段）

    cyhal_spi_set_frequency(&spi_sd, SD_INIT_SPI_FREQ);



    return 0;

}



// 发送/接收单字节 (emFile 基本操作)

BYTE SD_ReadWrite(BYTE out) {

    uint8_t in = 0;

    cyhal_spi_transfer(&spi_sd, &out, 1, &in, 1, 0);

    return in;

}



// 控制片选信号 (emFile 要求)

void SD_CS(BOOL state) {

    cyhal_gpio_write(cs_pin, state ? 0 : 1); // 低电平有效

}



// 高速切换 (初始化完成后调用)

void SD_SetHighSpeed(void) {

    cyhal_spi_set_frequency(&spi_sd, SD_HIGH_SPI_FREQ); // 20-25 MHz

}



// 块数据传输 (优化性能)

void SD_ReadWriteMulti(const BYTE* out, BYTE* in, int count) {

    cyhal_spi_transfer(&spi_sd, out, count, in, count, 0);

}



// 延迟函数

void SD_Delay(unsigned int ms) {

    cyhal_system_delay_ms(ms);

}

步骤 3：配置 emFile (FS_ConfigIO.h)

/* SPI 接口配置 */

#define FS_SPI_INTERFACE_SUPPORT  1  // 启用 SPI 接口

#define FS_USE_SPI_DRIVER         1  // 使用自定义驱动



/* 连接到 spi_sd.c 的实现 */

extern int  SD_Init(void);

extern void SD_CS(BOOL state);

extern BYTE SD_ReadWrite(BYTE data);

extern void SD_ReadWriteMulti(const BYTE* pOut, BYTE* pIn, int count);

extern void SD_Delay(unsigned int ms);

extern void SD_SetHighSpeed(void);



/* 接口映射 */

#define SPI_INIT          SD_Init

#define SPI_CS_LOW()      SD_CS(1)

#define SPI_CS_HIGH()     SD_CS(0)

#define SPI_RW            SD_ReadWrite

#define SPI_RW_MULTI      SD_ReadWriteMulti

#define SPI_DELAY         SD_Delay

#define SPI_SET_HIGH_SPEED SD_SetHighSpeed

步骤 4：SD 卡初始化流程

在应用程序中实现 SD 卡初始化序列：

#include "FS.h"



void init_sdcard() {

    // 1. 初始化SPI接口

    if(FS_InitInterface(0) != 0) {

        printf("SPI init failed!");

        return;

    }



    // 2. 检测并初始化SD卡

    if(FS_Init(0) != 0) {

        printf("SD init failed!");

        return;

    }



    // 3. 切换到高速模式（成功初始化后）

    SPI_SET_HIGH_SPEED();



    // 4. 挂载文件系统

    if(FS_Mount(0, 0) != 0) {

        printf("Mount failed!");

    }

}

关键注意事项：

1. 
   

   SPI 模式要求：

   
   
   
   
   • 必须支持模式0 (CPOL=0, CPHA=0)
   
   
   • CS 信号在数据传输期间保持低电平
   
   
   
   


2. 
   

   初始化序列：

   
   
   
   
   • 先以 ≤400 kHz 频率初始化
   
   
   • 执行 CMD0 (GO_IDLE_STATE)
   
   
   • 处理 CMD8, ACMD41 等初始化命令
   
   
   • 初始化完成后切换到高速模式
   
   
   
   


3. 
   

   数据处理：

   
   
   
   
   • 单字节传输用于命令响应
   
   
   • 块传输（多字节）用于数据读写
   
   
   • 读写期间保持 CS 有效
   
   
   
   


4. 
   

   硬件连接确认：

   
   

   PSoC6       SD卡模块
   
   -------------------
   
   P6.0  -->   SCK
   
   P6.1  -->   MOSI
   
   P6.2  <--   MISO
   
   P6.3  -->   CS
   
   3.3V  -->   VCC
   
   GND   -->   GND

   
   

5. 调试技巧：

• 使用逻辑分析仪检查 SPI 信号


• 初始阶段确保时钟 ≤400 kHz


• 检查所有命令的响应：
  
  
  
  • CMD0 应返回 0x01 (IDLE)
  
  
  • CMD8 确认电压范围
  
  
  • ACMD41 完成初始化（返回0x00）
  
  

完成上述步骤后，emFile 库就能通过 SPI 驱动访问 SD 卡。实际使用中可能需要根据 SD 卡型号调整初始化参数和时序，具体参考 SD 物理层规范文档。