SD 卡读写：擦除、写入与读回校验
源码路径：example/HC32F460JEUA/6.sdioc/sd_multi_write_multi_read_4bit_50mhz/source/main.c
1. 功能简介
这个例子做的是一次完整的 SD 卡读写自检，就像出厂测试程序一样，一步步验证卡到底能不能正常用。
程序流程（上电自动跑一遍，不需要按键）：
- 初始化 SD 卡：4 线总线 + 50MHz 高速模式。
- 擦除从第 0 个扇区开始的 4 个扇区。
- 读回来检查擦除结果：擦除后的数据应该全是
0xFFFFFFFF 或 0x00000000（不同卡的擦除填充值不同）。如果不是，说明擦除没成功。
- 写入数据：往这 4 个扇区写入 0、1、2、3……递增的数字（这种「有规律的数据」最容易看出错在哪）。
- 再读回来。
- 用
memcmp 比对写进去的和读出来的。
- 全部通过亮绿灯，任何一步失败亮红灯，然后进死循环。
只要看到绿灯，就说明「SD 卡插好了、驱动没问题、读写都正常」。这是玩 SD 卡的第一步——先把底层通道验通，再谈上面的文件系统。
2. 硬件准备
用 HC32F460JEUA KIT 开发板，板载有 TF 卡（microSD）卡座，插卡即用。
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HC32F460 TF / SD 卡座
┌───────────┐ ┌──────────────┐
│ PB15 CK ├────────────────────▶│ CLK │
│ PA6 CMD ├◀───────────────────▶│ CMD │
│ PB4 D0 ├◀───────────────────▶│ DAT0 │
│ PA8 D1 ├◀───────────────────▶│ DAT1 │
│ PA9 D2 ├◀───────────────────▶│ DAT2 │
│ PB5 D3 ├◀───────────────────▶│ DAT3 / CS │
│ PH2 CD ├◀────────────────────│ 卡检测（可选）│
└───────────┘ └──────────────┘
3.3V 供电
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准备工作：
- 一张 TF / microSD 卡（建议 8GB 或 16GB 的正品卡，容量太大或杂牌卡容易初始化失败）。
- 卡插到底、听到「咔」的一声。
⚠️ 重要警告
这个程序会擦除并覆写 SD 卡第 0~3 号扇区！
**第 0 号扇区就是 MBR（主引导记录），存着分区表。**覆写它等于把卡「格式化坏了」——插到电脑上会提示「需要格式化」。
千万别用存着重要资料的卡跑这个例子！ 用一张空白的测试卡。
测完想恢复正常使用，在电脑上重新格式化一次就好。
3. 完整代码
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#include "sd_card.h" // SD 卡驱动库（内部已包含 hc32_ddl.h）
/* ---------- SDIOC 引脚定义 ---------- */
#define SDIOC_CD_PORT (PortH) /* 卡检测（本例未启用）*/
#define SDIOC_CD_PIN (Pin02)
#define SDIOC_CK_PORT (PortB) /* 时钟 */
#define SDIOC_CK_PIN (Pin15)
#define SDIOC_CMD_PORT (PortA) /* 命令线 */
#define SDIOC_CMD_PIN (Pin06)
#define SDIOC_D0_PORT (PortB) /* 数据线 0 */
#define SDIOC_D0_PIN (Pin04)
#define SDIOC_D1_PORT (PortA) /* 数据线 1 */
#define SDIOC_D1_PIN (Pin08)
#define SDIOC_D2_PORT (PortA) /* 数据线 2 */
#define SDIOC_D2_PIN (Pin09)
#define SDIOC_D3_PORT (PortB) /* 数据线 3 */
#define SDIOC_D3_PIN (Pin05)
/* 测试范围：从第 0 个扇区开始，共 4 个扇区 */
#define SD_SECTOR_START (0u)
#define SD_SECTOR_COUNT (4u)
/* 用 SDIOC 单元 1 */
#define SDIOC_UNIT (M4_SDIOC1)
/*==============================================================
* 把 7 根引脚全部复用为 SDIO 功能
*=============================================================*/
static en_result_t SdiocInitPins(void)
{
PORT_SetFunc(SDIOC_D0_PORT, SDIOC_D0_PIN, Func_Sdio, Disable);
PORT_SetFunc(SDIOC_D1_PORT, SDIOC_D1_PIN, Func_Sdio, Disable);
PORT_SetFunc(SDIOC_D2_PORT, SDIOC_D2_PIN, Func_Sdio, Disable);
PORT_SetFunc(SDIOC_D3_PORT, SDIOC_D3_PIN, Func_Sdio, Disable);
// PORT_SetFunc(SDIOC_CD_PORT, SDIOC_CD_PIN, Func_Sdio, Disable); /* 卡检测未用 */
PORT_SetFunc(SDIOC_CK_PORT, SDIOC_CK_PIN, Func_Sdio, Disable);
PORT_SetFunc(SDIOC_CMD_PORT, SDIOC_CMD_PIN, Func_Sdio, Disable);
return Ok;
}
/*==============================================================
* 主函数
*=============================================================*/
int32_t main(void)
{
uint32_t i;
en_result_t enTestResult = Ok; /* 测试结果累积标志 */
static stc_sd_handle_t stcSdhandle; /* SD 卡句柄 */
/* 写缓冲区：512 个 uint32_t = 2048 字节 = 正好 4 个扇区（4×512）*/
static uint32_t au32WriteBlocks[512];
/* 读缓冲区：和写缓冲区一样大 */
static uint32_t au32ReadBlocks[ARRAY_SZ(au32WriteBlocks)];
/* SD 卡初始化配置：4 线、50MHz、高速模式、不用 DMA */
stc_sdcard_init_t stcCardInitCfg =
{
SdiocBusWidth4Bit, /* 4 位总线宽度 */
SdiocClk50M, /* 50MHz 时钟 */
SdiocHighSpeedMode, /* 高速模式 */
NULL, /* DMA 配置为空 → 用轮询方式传输 */
};
/* 准备写入的数据：填 0,1,2,3,... 递增值，方便看出错在哪一位 */
for (i = 0u; i < ARRAY_SZ(au32WriteBlocks); i++)
{
au32WriteBlocks[i] = i;
}
MEM_ZERO_STRUCT(au32ReadBlocks); /* 读缓冲区清零 */
/* BSP 初始化 */
BSP_CLK_Init();
BSP_LED_Init();
/* 关掉 JTAG 调试脚复用（TDI/TDO/TRST 和 SDIOC 引脚有冲突）*/
PORT_DebugPortSetting(TDI, Disable);
PORT_DebugPortSetting(TDO_SWO, Disable);
PORT_DebugPortSetting(TRST, Disable);
SdiocInitPins(); /* 配置 SDIOC 引脚 */
/* ===== ① 初始化 SD 卡 ===== */
stcSdhandle.SDIOCx = SDIOC_UNIT;
if (Ok != SDCARD_Init(&stcSdhandle, &stcCardInitCfg))
{
enTestResult = Error;
}
/* ===== ② 擦除 4 个扇区（超时给 20000）===== */
if (Ok != SDCARD_Erase(&stcSdhandle, SD_SECTOR_START, SD_SECTOR_COUNT, 20000u))
{
enTestResult = Error;
}
/* ===== ③ 读回来，验证擦除是否真的成功 ===== */
if (Ok != SDCARD_ReadBlocks(&stcSdhandle, SD_SECTOR_START, SD_SECTOR_COUNT,
(uint8_t *)au32ReadBlocks, 2000u))
{
enTestResult = Error;
}
/* 擦除后每个字应该是全 F 或全 0（不同卡的填充值不一样，两种都算合格）*/
for (i = 0u; i < ARRAY_SZ(au32WriteBlocks); i++)
{
if ((au32ReadBlocks[i] != 0xFFFFFFFFul) &&
(au32ReadBlocks[i] != 0x00000000ul))
{
enTestResult = Error;
break;
}
}
/* ===== ④ 写入数据 ===== */
if (Ok != SDCARD_WriteBlocks(&stcSdhandle, SD_SECTOR_START, SD_SECTOR_COUNT,
(uint8_t *)au32WriteBlocks, 2000u))
{
enTestResult = Error;
}
/* ===== ⑤ 再读回来 ===== */
if (Ok != SDCARD_ReadBlocks(&stcSdhandle, SD_SECTOR_START, SD_SECTOR_COUNT,
(uint8_t *)au32ReadBlocks, 20000u))
{
enTestResult = Error;
}
/* ===== ⑥ 比对写进去的和读出来的 ===== */
if (0 != memcmp(au32WriteBlocks, au32ReadBlocks, sizeof(au32ReadBlocks)))
{
enTestResult = Error;
}
/* ===== ⑦ 用 LED 显示最终结果 ===== */
if (Ok == enTestResult)
{
BSP_LED_On(LED_GREEN); /* 全部通过 → 绿灯 */
}
else
{
BSP_LED_On(LED_RED); /* 有任何一步失败 → 红灯 */
}
while (1)
{
/* 测完就停在这里 */
}
}
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4. 代码分段讲解
4.1 缓冲区大小和扇区数必须严格对应
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static uint32_t au32WriteBlocks[512]; // 512 × 4 字节 = 2048 字节
#define SD_SECTOR_COUNT (4u) // 4 × 512 字节 = 2048 字节 ✓ 相等
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这是 SD 卡编程的第一要点。SD 卡按 512 字节扇区读写，你要读 4 个扇区，缓冲区就必须至少有 4×512 = 2048 字节。
这里 uint32_t[512] 刚好是 2048 字节，完美对应。
如果你改成读 8 个扇区却不改数组大小，SDCARD_ReadBlocks 会往数组外面写 2048 字节——栈/内存直接被踩坏，程序表现会极其诡异（随机崩溃、其他变量莫名变化）。这种 bug 非常难查，所以两个数字一定要一起改。
安全的写法是让扇区数从数组大小推导出来：
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#define SD_SECTOR_COUNT (sizeof(au32WriteBlocks) / 512u)
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4.2 为什么要关掉 JTAG 调试脚
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PORT_DebugPortSetting(TDI, Disable);
PORT_DebugPortSetting(TDO_SWO, Disable);
PORT_DebugPortSetting(TRST, Disable);
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芯片刚上电时，一部分引脚默认是 JTAG 调试功能（TDI、TDO、TRST）。而 SDIOC 用到的 PA8、PA9、PB4 这些引脚，正好和 JTAG 脚有复用冲突。
不关掉的话，你 PORT_SetFunc 设成 SDIO 功能也不生效——引脚还被 JTAG 占着。这就是「代码看着完全正确但外设死活不工作」的又一个经典原因。
注意关掉这些脚会影响 JTAG 调试（SWD 调试不受影响，因为 SWD 只用 SWCLK/SWDIO）。所以正常用 SWD 下载调试没问题。
4.3 错误累积的写法
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en_result_t enTestResult = Ok;
if (Ok != SDCARD_Init(...)) { enTestResult = Error; }
if (Ok != SDCARD_Erase(...)) { enTestResult = Error; }
...
if (Ok == enTestResult) { 绿灯 } else { 红灯 }
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注意这里的设计：每一步失败都只是标记一下，不立刻退出，最后统一看结果。
好处是不管中间哪一步出错，最终都会有明确的 LED 指示。缺点是初始化失败后还会继续跑后面的读写（这些必然也失败），有点浪费。
工程实践中更常见的写法是失败立即返回（early return），或者用 goto error_handler 跳到统一的错误处理。这样逻辑更清晰、也不会在坏状态下继续操作硬件。
4.4 擦除后的验证很有讲究
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if ((au32ReadBlocks[i] != 0xFFFFFFFFul) &&
(au32ReadBlocks[i] != 0x00000000ul))
{
enTestResult = Error;
}
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为什么要接受两种值？因为 SD 卡擦除后的填充值不是统一标准——有的卡擦成全 1（0xFF），有的卡擦成全 0（0x00）。这取决于卡内部控制器的实现。
所以代码宽容地认为「全 F 或全 0 都算擦干净了」。这是很实用的兼容性处理，说明写代码的人真正踩过不同品牌卡的坑。
4.5 用递增数据做测试的妙处
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for (i = 0u; i < ARRAY_SZ(au32WriteBlocks); i++)
{
au32WriteBlocks[i] = i; // 0, 1, 2, 3, 4, ...
}
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为什么不用随机数、不用全 0？因为递增序列是最好的调试数据：
- 如果读回来的是
0,1,2,3,... 但从中间某处开始错乱，你一眼就能看出错在第几个字。
- 如果整体偏移了（读回来是
128,129,130...），说明起始扇区算错了。
- 如果每 128 个字重复一次，说明扇区边界处理有问题。
用全 0 或全 F 就完全看不出这些规律。测试存储器一定要用有规律但不重复的数据，这是个很实用的技巧。
4.6 超时参数为什么不一样
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SDCARD_Erase(..., 20000u); // 擦除给 20000
SDCARD_ReadBlocks(..., 2000u); // 读给 2000
SDCARD_WriteBlocks(..., 2000u); // 写给 2000
SDCARD_ReadBlocks(..., 20000u); // 这次读又给 20000
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因为不同操作耗时差异很大：擦除 » 写 > 读。擦除是 SD 卡最慢的操作，超时必须给得宽松，否则明明在正常工作却被判超时失败。
（代码里两次读的超时值不一致，属于示例的随意之处，实际用统一给足即可。）
4.7 ARRAY_SZ 和 MEM_ZERO_STRUCT
这两个是 ddl 库的实用宏：
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ARRAY_SZ(arr) // 求数组元素个数 = sizeof(arr)/sizeof(arr[0])
MEM_ZERO_STRUCT(x) // 把 x 清零 = memset(&x, 0, sizeof(x))
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用 ARRAY_SZ 而不是写死 512，是好习惯——以后改数组大小，循环次数自动跟着变，不会漏改。
5. 实验现象
插好 TF 卡，上电或复位：
- 绿灯亮 → 全部测试通过 ✓（初始化 OK、擦除 OK、写入 OK、读回数据完全一致）
- 红灯亮 → 某一步失败 ✗
程序跑完就停在 while(1)，灯的状态保持不变。想再测一次就按复位键。
测试完成后，这张卡的第 0~3 扇区已经被写成递增数据了。插到电脑上会提示「需要格式化」——这是正常的，因为 MBR 被覆盖了。重新格式化即可恢复。
6. 常见问题
Q1：一直红灯，怎么定位到底哪一步失败？
最有效的办法是加串口打印。先初始化串口，然后：
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DDL_PrintfInit(BSP_PRINTF_DEVICE, BSP_PRINTF_BAUDRATE, BSP_PRINTF_PortInit);
if (Ok != SDCARD_Init(&stcSdhandle, &stcCardInitCfg))
{
printf("SDCARD_Init failed!\r\n");
enTestResult = Error;
}
if (Ok != SDCARD_Erase(...))
{
printf("Erase failed!\r\n");
enTestResult = Error;
}
// ... 每一步都加
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这样串口助手里直接告诉你卡在哪儿。这就是串口章节说的「打印大法」的实战价值。
Q2：SDCARD_Init 就失败了？
最常见，按顺序查：
- 卡插到底了吗？ 听到「咔」声才算到位。
PORT_DebugPortSetting 三行写了吗？ 漏了 JTAG 会占着 PA8/PA9 等引脚。- 换张卡试试。 杂牌卡、容量特别大（64GB 以上 SDXC）的卡兼容性差，初始化协议可能不支持。建议用 8GB/16GB 正品 Class10 卡。
- 降速试试：把
SdiocClk50M 改成更低的时钟、SdiocHighSpeedMode 改成 SdiocNormalSpeedMode。50MHz 对信号质量要求高，杜邦线飞线基本跑不起来。
- 先用 1 线模式：
SdiocBusWidth4Bit 改成 SdiocBusWidth1Bit。能通说明是 D1/D2/D3 那几根线的问题。
Q3：初始化过了，但擦除或读写失败？
- 超时给太小了。 试着把超时参数加大 10 倍。
- 降低时钟频率。速度越快越容易出错。
- 检查 D1/D2/D3 三根线（只有 4 线模式才用到它们，1 线模式下不影响初始化但影响读写）。
Q4：memcmp 比对失败，但读写函数都返回 Ok？
- 说明数据传输过程中出错了（信号质量问题）。降低时钟频率是第一手段。
- 也检查缓冲区大小和扇区数是否匹配（见 4.1）。
Q5：我的卡插上后电脑不认了！
- 这是预期行为，因为程序覆写了第 0 扇区（MBR）。在电脑上重新格式化即可恢复。
- 想避免破坏文件系统，把
SD_SECTOR_START 改成一个很大的值（比如 100000u），去测卡的中后段区域，就不会碰到 MBR 和文件系统的关键结构了。
Q6：怎么让读写更快？
- 用 DMA 版本。把
stcCardInitCfg 最后那个 NULL 换成 DMA 配置，CPU 就不用参与搬数据了。SDK 里有现成的 sd_multi_write_multi_read_4bit_dma_50mhz 示例。
- 一次多读几个扇区。读 100 个扇区比读 100 次单扇区快得多（命令开销省下来了）。
7. 小结
- SD 卡按 512 字节扇区读写，缓冲区大小和扇区数必须严格对应，否则内存越界。
- 用
SDCARD_Init / Erase / WriteBlocks / ReadBlocks 四个函数，每个都带超时参数（擦除要给大）。
- 必须先关 JTAG 调试脚复用（
PORT_DebugPortSetting），否则引脚被占用。
- 擦除后的值可能是全 F 或全 0，两种都要当成正常。
- 测存储器用递增数据，最容易定位错在哪。
- 出问题按这个顺序试：降时钟 → 换 1 线 → 换卡 → 加串口打印定位。
- 本例会覆写第 0 扇区（MBR），用测试卡，别用有重要数据的卡。
8. 拓展应用
底层通道验通之后，SD 卡真正的威力才开始：
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移植 FatFS 文件系统（最重要的下一步）
把 SDCARD_ReadBlocks / WriteBlocks 接到 FatFS 的 disk_read / disk_write 接口上，你就能这样写代码：
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f_open(&file, "data.csv", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);
f_printf(&file, "%d,%d\r\n", time, temperature);
f_close(&file);
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生成的文件电脑能直接打开！ 这是 SD 卡最大的价值所在——数据不再是裸扇区，而是人能看懂的文件。
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数据记录仪 / 数据采集器
传感器数据按时间戳存成 CSV 文件，拔卡插电脑，Excel 直接打开画曲线。温湿度记录、电池测试、振动监测都这么做。
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黑匣子 / 运行日志
设备运行状态、错误码持续写入日志文件。出故障了把卡拔出来分析，比接串口盯着看实用得多。
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音频播放器
WAV 文件存卡里，用 FatFS 读出 PCM 数据送给 DAC 或 I2S 功放，就是个音乐播放器。语音提示、报警音同理。
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图片 / 界面资源加载
GUI 的图片、字库、皮肤存在卡里，需要时读出来显示。好处是改素材不用重新编译固件，换张卡就换了界面。
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固件升级（OTA / 卡升级）
把新固件 .bin 放到卡里，设备上电时 Bootloader 检测到有升级文件就自动更新。这是工业设备最省事的升级方式——现场维护人员只需要插张卡。
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配置文件
设备参数写成卡里的 config.txt，用户用记事本改改就能配置设备，不用专门做上位机软件。非常适合小批量产品。
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摄像头存图
接个 OV2640 摄像头，拍照存成 JPG 到卡里，做个简易行车记录仪或监控。