1.CS創世簡介

創世半導體成立于2016年，在香港，韓國，中國設有辦公室。創世成立是預見到5G，人工智能，物聯網等行業的崛起。用戶對芯片的需求會有新一個世代的要求。

創世半導體利用韓國，臺灣地區的芯片設計能力和供應資源，在中國實現封裝和測試，并提供本地化的服務與支持。目前專注于SD NAND存儲產品的研發和生產。

2016年，創世推出了第一代SD NAND，給客戶提供兼容性強，一致性高，焊接穩定可靠的產品。大大降低了客戶使用其他存儲產品帶來的不良率，也幫助客戶縮短了調試小容量存儲芯片驅動的研發時間，加快客戶項目的迭代速度。

2018年，為滿足更軌道交通，航空航天，工業控制，儀器儀表等行業類客戶需求，創世半導體首家推出了第二代SD NAND產品。能夠實現更快的讀寫速度，更寬泛的使用環境。能夠承受高低溫冷熱沖擊，隨機掉電等苛刻的操作環境。同時能給客戶提供個性化的固件定制服務。

2020年，隨著智能穿戴設備的興起和物聯網的不斷發展，用戶對存儲容量的需求也不斷增長。創世半導體推出了4GB SD NAND產品，能夠實現同等容量下，最小的尺寸封裝和最少的pin腳。幫助用戶推出更小巧，穩定的產品。

創世的產品已經廣泛應用于醫療設備，工業控制，軌道交通，安防，網絡設備，IPC，執法記錄儀，可視對講，門禁考勤，平板電腦，汽車電子，電力設備，工業儀器設備，POS機，教育電子等行業。成功合作客戶包括中國中車，中國航天，中國船舶集團，清華大學，糖貓，360等企業。合作CPU平臺包括：ST, NXP,TI, Microchip, Nordic, ESPRESSIF, MTK，Qualcomm等。

2.SD NAND FLASH簡介

SD NAND FLASH，即安全數字NAND閃存技術，是一種結合了NAND閃存的高密度存儲能力和安全性能的存儲解決方案。是一種非易失性存儲器技術，意味著它在斷電后仍能保存數據。它通過電荷的存儲與釋放來實現數據的存儲，基本單元結構是一個浮柵晶體管。將NAND Flash集成到SD卡中，提供了一個集成的存儲解決方案。它通常具有額外的安全特性，如加密和訪問控制，以保護存儲的數據免受未經授權的訪問或篡改。

SD NAND FLASH的工作原理與NAND Flash相似，涉及一系列的編程（寫入）、擦除和讀取操作。寫入過程：通過施加高電壓，電子被注入浮柵，改變浮柵上的電荷，進而影響晶體管的導通狀態，從而表示不同的存儲信息（通常是“0”或“1”）。采用塊擦除的方式。通過施加反向電壓，浮柵上的電子被移除，恢復晶體管的原始狀態。擦除通常是對整個塊進行操作，而不是單個字節。通過檢測浮柵上的電荷狀態，可以確定存儲單元的導通狀態，從而讀取出存儲的信息。

SD NAND FLASH具有更高的存儲密度，使其適用于需要大容量存儲的應用。提供了硬件和軟件層面的安全性保護，包括加密和訪問控制，以確保存儲的數據不容易被盜取或篡改。常用于數碼相機、手機、平板電腦等需要可移動存儲和數據保護的設備。

隨著技術的不斷發展，SD NAND FLASH在持續改進和創新。它將繼續提高性能和存儲密度，以滿足高容量、高性能的需求。同時，隨著物聯網、人工智能等技術的興起，SD NAND FLASH將在更多領域發揮重要作用，如安全攝像頭、工業控制系統等。

SD NAND FLASH是一種結合了高密度存儲能力和安全性能的存儲解決方案。它具有便攜性、高密度、安全性等優勢，并廣泛應用于各種需要可移動存儲和數據保護的設備中。隨著技術的不斷進步和應用領域的拓展，SD NAND FLASH的市場前景將更加廣闊。

創世SD NAND FLASH二代采用SDIO驅動接口，兼容SPI模式。有多種存儲容量，外圍接口電路簡單，工作電壓為3.3V，適用于各種嵌入式平臺，如STM32系列單片機。

3.SD NAND FLASH PC端測試

??將創世的SD NAND存儲芯片焊接到官方提供的測試底板，然后使用讀卡器插入電腦端，硬件實物如圖所示：

??磁盤可用大小為3.6GB。

??通過使用磁盤檢測工具對整個空間進行寫入測試，平均寫入速度可達17.6MB/S。

??在實際拷貝文件測試中，可以看到平臺寫入速度為7MB/S。

4.STM32 SDIO驅動SD NAND示例

SDIO（Secure Digital Input Output），即安全數字輸入輸出接口，是一種基于SD（Secure Digital）卡技術的擴展接口標準。SDIO最早由SD協會（SD Association，SDA）于2001年發布，作為SD卡標準的一種擴展。它允許外部設備通過標準的SD卡槽連接并通信，不僅支持傳統的存儲功能，還允許設備通過SD卡接口進行輸入輸出操作。

SDIO協議支持高達50MHz的數據傳輸速率（某些模式下甚至更高，如UHS-I模式可達到104MB/s或更高），可以實現快速的數據讀寫操作。

多設備連接：SDIO接口可以同時連接多個設備，通過多個數據線同時進行數據傳輸，提高通信效率。支持熱插拔功能，允許用戶在不關閉系統的情況下插入或移除外設，增強了系統的靈活性和易用性。同時，SDIO設備通常被劃分為多個功能單元（Function），每個功能單元可以看作是一個獨立的外設，具有自己的寄存器和配置選項。

SDIO接口繼承了SD卡的緊湊尺寸和低功耗特性，同時提供了更高的數據傳輸速率和更多的功能選項。然而，由于SDIO協議的不同版本和設備之間的差異，可能存在兼容性問題。開發人員需要針對不同的設備進行適配和測試。

4.1 STM32F10x上的SDIO接口

STM32 SDIO總線上的通信是通過傳送命令和數據實現。在多媒體卡/SD/SD I/O總線上的基本操作是命令/響應結構，這樣的總線操作在命令或總線機制下實現信息交換；另外，某些操作還具有數據令牌。

在SD/SDIO存儲器卡上傳送的數據是以數據塊的形式傳輸；在MMC上傳送的數據是以數據塊或數據流的形式傳輸；在CE-ATA設備上傳送的數據也是以數據塊的形式傳輸。

4.2 硬件接口

4.3 軟件設置

??1.芯片選擇

??2.時鐘配置

??3.SDIO配置

4.4 代碼生成

void MX_SDIO_SD_Init(void)
{

  /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 0 */

  /* USER CODE END SDIO_Init 0 */

  /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 1 */

  /* USER CODE END SDIO_Init 1 */
  hsd.Instance = SDIO;
  hsd.Init.ClockEdge = SDIO_CLOCK_EDGE_RISING;//在主時鐘SDIOCLK的上升沿產生SDIO_CK
  hsd.Init.ClockBypass = SDIO_CLOCK_BYPASS_DISABLE;//盤路時鐘失能
  hsd.Init.ClockPowerSave = SDIO_CLOCK_POWER_SAVE_DISABLE;//始終輸出SDIO_CK
  hsd.Init.BusWide = SDIO_BUS_WIDE_1B;//總線寬度
  hsd.Init.HardwareFlowControl = SDIO_HARDWARE_FLOW_CONTROL_DISABLE;//關閉硬件流控制
  //當SD/SDIO卡或多媒體卡在識別模式， SDIO_CK的頻率必須低于400kHz。
  hsd.Init.ClockDiv = 6;//時鐘分頻系數，SDIO_CK=HCLK/(ClockDiv+2)
  if (HAL_SD_Init(&hsd) != HAL_OK)//SD初始化
  {
    Error_Handler();
  }
  if (HAL_SD_ConfigWideBusOperation(&hsd, SDIO_BUS_WIDE_4B) != HAL_OK)//配置總線寬度
  {
    Error_Handler();
  }
  /* USER CODE BEGIN SDIO_Init 2 */
  hsd.Init.ClockDiv=0;//重新設置時鐘速度
  /* USER CODE END SDIO_Init 2 */

}

??2.SD讀寫扇區函數
??為了方便后續FATFS文件系統移植，我們這里封裝兩個函數SD卡寫扇區和讀扇區。

void SD_WriteDisk(uint8_t *buf,uint32_t sector_add,uint32_t cnt)
{
	HAL_SD_WriteBlocks(&hsd,buf,sector_add,cnt,5000);//SD卡寫塊
	while(HAL_SD_GetCardState(&hsd)!=HAL_SD_CARD_TRANSFER);//等待數據傳輸完成

}
void SD_ReadDisk(uint8_t *buf,uint32_t sector_add,uint32_t cnt)
{
	HAL_SD_ReadBlocks(&hsd,buf,sector_add,cnt,5000);//SD卡讀塊
	while(HAL_SD_GetCardState(&hsd)!=HAL_SD_CARD_TRANSFER);//等待數據傳輸完成
}

??3.主函數
??初始化HAL庫、GPIO端口、LCD屏(FSMC驅動)、SD卡初始化；獲取卡類型、卡容量，最后調用SD卡讀寫扇區函數實現數據讀寫測試。

uint8_t buf_tx[4096]="SD卡SDIO驅動HAL庫配置測試數據STM32F103ZET6  -- Ver1.0";
uint8_t buf_rx[4096];  
MX_GPIO_Init();
  MX_FSMC_Init();
  MX_SDIO_SD_Init();
  MX_USART1_UART_Init();
  MX_SPI2_Init();
  /* USER CODE BEGIN 2 */
	char buff[200];
	NT35310_Init();//LCD初始化
	LCD_Display_Str(LCD_WIDTH/2-strlen("SD卡初始化")/2*8,20,16,(u8 *)"SD卡初始化",BLACK);
	if(hsd.State!=HAL_SD_STATE_READY)
	{
		LCD_Display_Str(20,40,16,(u8 *)"SD Init  ERR",RED);
	}
	else
	{
		LCD_Display_Str(20,40,16,(u8 *)"SD Init  OK",RED);
		LCD_Display_Str(20,60,16,(u8 *)"卡類型:",RED);
		if(hsd.SdCard.CardType==CARD_SDHC_SDXC)//2.0告訴卡
		{
			LCD_Display_Str(20+8+strlen("卡類型:")*8,60,16,(u8 *)"SDHC",RED);
		}
		else if(hsd.SdCard.CardType==CARD_SDSC)//2.0普通卡
		{
			LCD_Display_Str(20+8+strlen("卡類型:")*8,60,16,(u8 *)"SDSC",RED);
		}
		snprintf(buff,sizeof(buff),"塊大小: %d byten",hsd.SdCard.BlockSize);
		LCD_Display_Str(20,80,16,(u8 *)buff,RED);
		snprintf(buff,sizeof(buff),"卡容量大小: %.2f GBn",(hsd.SdCard.BlockNbr>>11)/1024.0);
		LCD_Display_Str(20,100,16,(u8 *)buff,RED);
	}
	LCD_Display_Str(LCD_WIDTH/2-strlen("SD數據讀寫測試")/2*8,130,16,(u8 *)"SD數據讀寫測試",BLACK);
	SD_WriteDisk(buf_tx,100,2);
	LCD_Display_Str(20,150,16,(u8 *)"SD寫數據: OK",RED);
	SD_ReadDisk(buf_rx,100,3);
	LCD_Display_Str(20,170,16,(u8 *)"SD讀數據: OK",RED);
	LCD_Display_Str(20,190,16,(u8 *)"數據內容:",RED);
	LCD_Display_Str(20,210,16,(u8 *)buf_rx,BLUE);

4.5 運行效果

??將SD NAND FLASH插入到STM32 SD卡座上，使用SDIO方式驅動，讀取卡容量信息并進行數據讀寫測試。

審核編輯 黃宇