开发板要用到SD卡，所以先来学习一下基本知识。

参考pdf：ZYNQ小系统板之嵌入式SDK开发指南

SD卡

SD卡，即Secure Digital Card，是在MMC卡（Multimedia Card）上发展而来，主要增加了两个特色：更高的安全性和更快的读写速度。

SD卡和MMC卡的大小都是32mm×24mm，但两者厚度不同，分别为2.1mm与1.4mm。略厚的SD卡可以容纳更大容量的存贮单元，同时，SD卡比MMC卡触电引脚要多，且在侧面多了一个写保护开关。

SD卡与MMC卡保持着向上兼容，即，MMC卡可以被新的SD设备存取，兼容性则却决于应用软件，但SD卡却不可以被MMC设备存取。

除标准SD卡外，还有Micro SD卡（原名TF卡），是一种极细小的快闪存储器卡，是由 SanDisk(闪

迪)公司发明，主要用于移动手机。MicroSD 卡插入适配器（Adapter）可以转换成 SD 卡，其操作 时序和 SD卡是一样的。

类别

SD卡从存储容量上分为3个等级，分别为：SD卡，SDHC卡（Secure Digital High Capacity）和SDXC卡（SD eXtended Capacity）。

速度等级

不同协议规范的SD卡有着不同速度等级的表示方法。

在SD1.0协议规范中，使用“X”表示不同的速度等级。

在SD2.0协议规范中，使用SpeedClass表示不同的速度等级。划分为普通卡（Class2、Class4、Class6）和高速卡（Class10）。

在SD3.0协议规范中，使用UHS（Ultra High Speed）表示不同的速度等级。划分为UHS速度等级1和3。

接口及引脚

SD卡共有9个引脚线，可工作在SDIO模式或者SPI模式。

在SDIO模式下，共用到CLK、CMD、DAT[3:0]六根信号线；

在SPI模式下，共用到CS（SDIO_DA[3]）、CLK（SDIO_CLK）、MISO（SDIO_DAT[0]）、MOSI（SDIO_CMD）四根信号线。

MicroSD 卡接口定义以及各引脚功能说明如下图所示。

工作频率

标准SD卡2.0版本中，工作时钟频率可以达到50MHz。

在SDIO模式下，采用4位数据位宽，理论上可以达到200Mbps（50M×4bit）的传输速率；

在SPI模式下采用1位数据位宽，理论上可以达到50Mbps的传输速率。

因此，SD卡在SDIO模式下的传输速率更快，同时其操作时序也更复杂。

ZYNQ内部集成了两个SD卡控制器，并且Xilinx SDK的standalone已经移植好了FATFS（SDK软件中叫做xilffs）文件系统。

因此在SDK中添加xilffs库后，就可以在程序中使用FATFS中的API函数来操作SD卡。

SD卡控制器

SD/SDIO Controller

ZYNQ中的SD卡控制器符合SD2.0协议规范，接口兼容eMMC、MMC3.31、SDIO2.0、SD2.0、SPI，支持SDHC、SDHS器件。

SD卡控制器支持SDMA（单操作DMA）、ADMA1（4K边界限制DMA）和ADMA2（在32位系统中允许任何位置和任意大小）。

ARM处理器通过AHB总线访问SD卡控制器，SD控制器采用读和写通道各自双缓冲FIFIO的机制提高吞吐带宽。

黑猫带你学eMMC协议第1篇：全网最全emmc协议中文详讲，这份学习框架图，你值得拥有！！！（持续更新中...）-CSDN博客

SD控制器读写通道采用独立的512字节深度的双缓冲FIFO执行读和写操作。

在写操作时，处理器向其中一个FIFO写数据，将另一个FIFO的数据写到SD总线；

在读操作时，SD总线上的数据向其中一个FIFO写数据，处理器将数据从另一个FIFO读出数据。

SD卡控制器通过双缓冲机制以保证最大带宽。

FATFS文件系统

FATFS是一个完全开源免费的FAT文件系统模块，用C语言编写。方便移植到嵌入式处理器中。

在Xilinx SDK中添加xilffs库后，就可以在程序中使用FATFS中的API函数来操作SD卡。

FATFS的特点为：

1. 结构清晰，代码量少，文件系统和IO底层分开

2. 支持最多10个逻辑盘符和两级文件夹

3. 支持FAT12/FAT16和FAT32文件系统

4. 支持长文件名称

FATFS模块的层次结构如下图所示。

应用层：只需调用FATFS模块提供给用户的一系列应用接口函数，如f_open, f_read, f_write, f_close等。无需了解FATFS的内部结构和FAT协议。

中间层：实现了FAT文件读/写协议。FATFS模块提供的是ff.s, ff.h。

底层接口：包括存储媒介读/写接口（disk I/O）和供给文件创建修改时间的实时时钟。

FATFS源码及API函数的介绍：FatFs - Generic FAT Filesystem Module

ZYNQ实现SD卡读写

zynq7系列，TF卡

1. 新建IP时，zynq选择SD卡，并且选择CD与WP信号。

2. 在SDK中，先关闭system.mss，再添加FATFS库，否则可能导致FATFS库添加失败。

3. 右键_bsp，选择Board Support Package Setting，勾选xilffs。在standalone中点击xilffs，看到use_lfn的默认设置为false，即不使能。use_lfn用于设置是否使能长文件名以及文件名的小写字母，可以设置为true。

之后，在_bsp --> ps_cortexa9_0 --> libsrc下，会有FATFS的库函数。

4. 在main.c中添加代码

#include "xparameters.h"
#include "xil_printf.h"
#include "ff.h"
#include "xdevcfg.h"
#define FILE_NAME "ZDYZ.txt" //定义文件名
const char src_str[30] = "www.openedv.com"; //定义文本内容
static FATFS fatfs; //文件系统
 
//初始化文件系统
int platform_init_fs()
{
    FRESULT status;
    TCHAR *Path = "0:/";
    BYTE work[FF_MAX_SS];
    //注册一个工作区(挂载分区文件系统)
    //在使用任何其它文件函数之前，必须使用 f_mount 函数为每个使用卷注册一个工作区
    status = f_mount(&fatfs, Path, 1); //挂载 SD 卡
    if (status != FR_OK) {
        xil_printf("Volume is not FAT formated; formating FAT\r\n");
        //格式化 SD 卡
        status = f_mkfs(Path, FM_FAT32, 0, work, sizeof work);
        if (status != FR_OK) {
            xil_printf("Unable to format FATfs\r\n");
            return -1;
        }
        //格式化之后，重新挂载 SD 卡
        status = f_mount(&fatfs, Path, 1);
        if (status != FR_OK) {
            xil_printf("Unable to mount FATfs\r\n");
            return -1;
        }
    }
    return 0;
}
//挂载 SD(TF)卡
int sd_mount()
{
    FRESULT status;
    //初始化文件系统（挂载 SD 卡，如果挂载不成功，则格式化 SD 卡）
    status = platform_init_fs();
    if(status){
        xil_printf("ERROR: f_mount returned %d!\n",status);
        return XST_FAILURE;
    }
    return XST_SUCCESS;
}
//SD 卡写数据
int sd_write_data(char *file_name,u32 src_addr,u32 byte_len)
{
    FIL fil; //文件对象
    UINT bw; //f_write 函数返回已写入的字节数
    //打开一个文件,如果不存在，则创建一个文件
    f_open(&fil,file_name,FA_CREATE_ALWAYS | FA_WRITE);
    //移动打开的文件对象的文件读/写指针 0:指向文件开头
    f_lseek(&fil, 0);
    //向文件中写入数据
    f_write(&fil,(void*) src_addr,byte_len,&bw);
    //关闭文件
    f_close(&fil);
    return 0;
}
//SD 卡读数据
int sd_read_data(char *file_name,u32 src_addr,u32 byte_len)
{
    FIL fil; //文件对象
    UINT br; //f_read 函数返回已读出的字节数
    //打开一个只读的文件
    f_open(&fil,file_name,FA_READ);
    //移动打开的文件对象的文件读/写指针 0:指向文件开头
    f_lseek(&fil,0);
    //从 SD 卡中读出数据
    f_read(&fil,(void*)src_addr,byte_len,&br);
    //关闭文件
    f_close(&fil);
    return 0;
}
//main 函数
int main()
{
    int status,len;
    char dest_str[30] = "";
    status = sd_mount(); //挂载 SD 卡
    if(status != XST_SUCCESS){
        xil_printf("Failed to open SD card!\n");
        return 0;
    }
    else
        xil_printf("Success to open SD card!\n");
    len = strlen(src_str); //计算字符串长度
    //SD 卡写数据
    sd_write_data(FILE_NAME,(u32)src_str,len);
    //SD 卡读数据
    sd_read_data(FILE_NAME,(u32)dest_str,len);
    //比较写入的字符串和读出的字符串是否相等
    if (strcmp(src_str, dest_str) == 0)
        xil_printf("src_str is equal to dest_str,SD card test success!\n");
    else
        xil_printf("src_str is not equal to dest_str,SD card test failed!\n");
    return 0;
}