STM32L476应用开发之五：数据保存与SD卡操作

Posted 2020-10-10 木南创智

便携式气体分析仪的特点就是离线运行。尽管是离线运行，但测试数据还是需要的，所以采取方式保存数据就是必须的。在本次项目中我们计划采用SD卡来保存数据。

1、硬件设计

该读卡器整合 SD 卡规范和 FAT 文件格式规范，只要通过本模块规定的通讯协议就可以把数据存储在 SD 卡中的文件中。该读卡器连接方便采用串口通讯方式，如下图：

该读卡器摸块通讯协议比较简单，本模块的通讯协议分为命令发送和命令的应答两部分，其中命令格式由4个部分组成：命令识别码（0x55 0xAA），命令号，字节数（参数的个数，占2个字节，先发送低位字节，再发送高位字节），参数（根据命令的不同而不同），校验和（除命令识别码和校验和本身，所有发送数据之和的低 8 位数据）。命令格式如图：

 

应答分为两部分：命令的执行情况（编码将附录 1），数据。数据根据命令的不同而不同。

根据上述描述，我们设计SD卡的接口电路如下：

 

2、软件设计

接下来我们根据协议编写读写SD卡的软件，主要实现状态检测、创建文件、打开文件、写文件、关闭文件、保存文件以及获取文件信息等。

（1）获取系统的状态命令

获取系统的状态命令是用来获取模块当前的状态。命令编码是：0x01，命令格式如下：

 

//检测系统SD卡的状态

uint8_t GetSDCardStatus(void)

{

  uint8_t CommandText[6]={0x55,0xAA,0x01,0x00,0x00,0x01};

  uint8_t StatusByte=0xaa;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,6);

  Delayms(50);

  return StatusByte;

}

（2）创建文件命令

创建文件命令提供给主机创建文件的功能。参数为 N 字节 8.3 文件格式的文件名（字符串格式，即文件名以 0 结尾），即 8 字节的基本文件名（模块不支持汉字编码，字母不区分大小写），3 字节扩展名。命令编码是：0x02，命令格式如下：

 

//创建文件,返回操作状态

uint8_t CreateFile(uint8_t fileName[8])

{

  uint8_t CommandText[19]={0x55,0xAA,0x02,0x0D,0x00,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x2E,0x74,0x78,0x74,0x00,0x41};

  uint8_t StatusByte;

  StatusByte=0xaa;

  uint16_t i;

  for(i=0;i<8;i++)

  {

    CommandText[i+5]=fileName[i];

  }

  uint8_t checksum=0x00;

  for(i=2;i<18;i++)

  {

    checksum+=CommandText[i];

  }

  CommandText[18]=checksum;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,19);

  return StatusByte;

}

(3)打开文件命令

该命令为主机提供打开文件的功能。参数为 N 字节 8.3 文件格式的文件名（字符串格式，即文件名以0 结尾），即 8 字节的基本文件名（模块不支持汉字编码，字母不区分大小写），3 字节扩展名。命令编码是：0x06命令格式如下，其中个数占 2 字节，低字节先发送：

 

//打开文件

uint8_t OpenFile(uint8_t fileName[8])

{

  uint8_t CommandText[19]={0x55,0xAA,0x06,0x0D,0x00,0x31,0x32,0x33,0x34,0x35,0x36,0x37,0x38,0x2E,0x74,0x78,0x74,0x00,0x45};//打开文件命令 0x06

  uint8_t StatusByte=0xaa;

  uint16_t i;

  for(i=0;i<8;i++)

  {

    CommandText[i+5]=fileName[i];

  }

  uint8_t checksum=0x00;

  for(i=2;i<18;i++)

  {

    checksum+=CommandText[i];

  }

  CommandText[18]=checksum;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,19);

  return StatusByte;

}

（4）获取文件信息命令

本命令为主机提供了读取当前打开文件的文件指针值和文件大小的功能。命令编码是：0x09，其命令格式如下：

 

//获取文件信息命令

void GetFileStatus(uint8_t rxData[])

{

  uint8_t CommandText[6]={0x55,0xAA,0x09,0x00,0x00,0x09};//获取文件信息命令0x09

  uint16_t i;

  for(i=0;i<6;i++)

  {

    //等待传送结束

    while(USART_GetFlagStatus(UART4, USART_FLAG_TXE) == RESET)

    {

    }

    // 写一个字节到对应的串口传送数据寄存器

    USART_SendData(UART4, CommandText[i]);

  }

 

  Delayms(20);

 

  for(i=0;i<9;i++)

  {

    // 等待字节被对应的串口完全接收

    //while(USART_GetFlagStatus(UART4, USART_FLAG_RXNE) == RESET)

    //{

    //}

    // 获取接收到的字节

    rxData[i] = USART_ReceiveData(UART4);

  }

}

（5）写文件命令

该命令为主机提供向已打开文件中写入数据的功能。每写一个数据文件指针自动加1，当数据写完，文件指针指向最后一个数据地址加1的位置。命令编码是：0x05，命令格式如下，其中个数占2字节，低字节先发送，起始地址占4字节，低字节先发送：

 

//写文件,返回写操作的状态

uint8_t WriteToFile(uint8_t * address,uint8_t data[],uint16_t datalength)

{

  uint16_t count=datalength+10+19;

  uint8_t CommandText[70];

  uint8_t StatusByte=0xaa;

  uint16_t i;

  CommandText[0]=0x55;

  CommandText[1]=0xAA;

  CommandText[2]=0x05;

  CommandText[3]=datalength+4+19;

  CommandText[4]=0x00;

  CommandText[5]=0xFF;

  CommandText[6]=0xFF;

  CommandText[7]=0xFF;

  CommandText[8]=0xFF;

 

  for(i=0;i<datalength;i++)

  {

    CommandText[i+9]=data[i];

  }

 

  CommandText[datalength+9]=(saveDate[0]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+10]=(saveDate[0]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+11]=0x2D;

  CommandText[datalength+12]=(saveDate[1]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+13]=(saveDate[1]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+14]=0x2D;

  CommandText[datalength+15]=(saveDate[2]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+16]=(saveDate[2]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+17]=0x20;

  CommandText[datalength+18]=(saveDate[3]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+19]=(saveDate[3]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+20]=0x3A;

  CommandText[datalength+21]=(saveDate[4]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+22]=(saveDate[4]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+23]=0x3A;

  CommandText[datalength+24]=(saveDate[5]/10)+0x30;

  CommandText[datalength+25]=(saveDate[5]%10)+0x30;

  CommandText[datalength+26]=0x0D;

  CommandText[datalength+27]=0x0A;

 

  uint8_t checksum=0x00;

  for(i=2;i<count-1;i++)

  {

    checksum+=CommandText[i];

  }

  CommandText[count-1]=checksum;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,count);

  return StatusByte;

}

（6）保存文件命令

该命令为主机提供保存当前打开文件的功能，为了防止频繁写 SD 卡，每次送入模块的数据先是保存在模块的 512 字节的扇区缓冲中，所以为了防止数据丢失，完成所有数据的传输后，要发送保存文件命令来保存文件。命令编码是：0x04，命令格式如下：

 

//保存文件,返回操作执行状态

uint8_t SaveFile(void)

{

  uint8_t CommandText[6]={0x55,0xAA,0x04,0x00,0x00,0x04};//保存文件命令 0x04

  uint8_t StatusByte=0xaa;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,6);

  return StatusByte;

}

（7）关闭文件命令

该命令为主机提供关闭当前打开的文件的功能。在创建文件、创建文件夹、打开文件之前要求关闭当前打开的文件，才可以执行这些命令，否则返回失败。命令编码是：0x08，命令格式如下：

 

//关闭文件,返回操作执行状态

uint8_t CloseFile(void)

{

  uint8_t CommandText[19]={0x55,0xAA,0x08,0x00,0x00,0x08};//关闭文件命令 0x08

  uint8_t StatusByte=0xaa;

  StatusByte = SendCommand(CommandText,6);

  return StatusByte;

}

3、测试结果

编写完程序，我们测试以我们想要的格式写一些数据下去文件被保存为文本文件，以时间为文件名，数据格式与预期一致。至此SD卡读写完成。