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【先楫HPM6750测评】RT-Thread SDIO驱动和文件系统

发布于 2022-06-26 22:13:46 浏览：1967 订阅该版

[tocm]

开始本篇实验前，需要搭建RT-Thread开发环境，可以参考我之前的帖子：[http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1205739-1-1.html](http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1205739-1-1.html)

在HPM6750上使用RT-Thread驱动SD卡实现文件读写只需要三步：

- 配置FATFS和SDIO功能
- 编译项目代码
- 烧录二进制到开发板

PS：本篇内容特点——实操性强，异常简单，有手就行。

## 一、准备工作

### 1.1 准备好开发板和SD卡

开始本篇实验之前，需要准备一个MicroSD卡，我这里准备的是一个32G的铠侠蓝卡：

![kioxia_sdcard.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/7ed003fbde22b9cc7ca6a880d047fb96.png.webp "kioxia_sdcard.png")

### 1.2 创建RT-Thread项目

首先，使用RT-Thread Studio创建名为hpm_sdio_test的项目：

![01_create_project.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/ac84daec722da9969ef91d2d1a892c9d.png "01_create_project.png")

注：如果已有RT-Thread项目，则可以跳过此步骤。

## 二、配置RT-Thread

*这里仅以RT-Thread Studio为例，对RT-Thread进行配置。除此之外，使用RT-Thread的Env工具，在命令行环境下进行相关配置也是可以的。*

### 2.1 打开FATFS和SDIO组件

创建项目后，打开RT-Thread Settings，开启FATFS和SDIO配置：

![enable_fatfs_sdio.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/2db8d07baca93ffa9c0de803e1993732.png.webp "enable_fatfs_sdio.png")

可以看到，打开的组件，图标显示为彩色。这里的SDIO属于RT-Thead驱动框架的SDIO部分。

为了方便观察实验现象，这里最好再打开SDIO组件的调试日志：

![enable_rt_sdio_debug.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/7fa253f28890fca450d8db5e3f188a8c.png "enable_rt_sdio_debug.png")

图中顶栏的几个部分，对于RT-Thread Studio创建的RT-Thread项目，通常而言：

- 内核栏中的属于内核组件配置，相关源码位于rt-thread子目录；
- 组件栏中的属于系统组件配置，相关源码位于rt-thread/components子目录；
- 软件包栏中的属于三方组件配置，相关源码默认不在项目中；在打开相应配置并保存后，才会下载到项目的packages子目录；
- 硬件栏中的属于BSP配置，相关源码通常在board子目录；

### 2.2 打开SDIO驱动

前面打开的仅是SDIO驱动框架，要使用SDIO功能，还需要打开HPM开发板的SDXC驱动：

![enable_hpm_sdxc_driver.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/6af886e2457b49675ececdc8daea42a0.png "enable_hpm_sdxc_driver.png")

修改完成，Ctrl+S保存修改。

## 三、编译、烧录、运行

### 3.1 编译项目代码

完成上面的配置工作后，Ctrl+B编译项目：

![rtt_build_done.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/eb26eb0e48f9ed72c4a9a8ad623cfbc6.png "rtt_build_done.png")

编译完成后，可以在控制台看到Flash和RAM占用情况。

### 3.2 烧录程序

编译成功后，我们需要将生成的二进制程序代码文件烧录到开发板上。

开始测试之前，我们需要先将MicroSD卡插入开发板（RT-Thread目前还不支持SD卡热插拔）：

![insert_sdcard.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/86e4fc491dfcbaba9ca80a8df0c81cb8.png.webp "insert_sdcard.png")

插入SD卡后，将开发板通过USB线连接到PC。

此时，我们可以看到，正面的SD卡指示灯已经亮起了：

![hpm_sdcard_led.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/7624e7e5e3abb228cdeb5dc63b9823d5.png.webp "hpm_sdcard_led.png")

### 3.3 运行程序

接着，回到RT-Thread Studio，用Ctrl+Alt+D快捷键，将编译好的程序烧录到开发板上。

烧录完成后，我们就可以在串口终端看到——已经检查到sd卡了：

![rtt_sdio_test_start.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/bf885b527e4d735c04e984af09dd3f31.png "rtt_sdio_test_start.png")

可以看到，RT-Thread版本信息已经打印出来了，同时看到了熟悉的msh提示符。

基于RT-Thread的项目默认情况下开启了msh，并且将UART0串口初始化为console输入输出。因此，我们可以在串口中断软件中，输入msh支持的命令，查看命令的输出。

## 四、在msh中操作SD卡

烧录完成后，我们就可以在RT-Thread的msh环境中愉快地操作SD卡了。本节我将在串口终端中演示——如何在HPM6750开发板上使用RT-Thread提供的文件系统、目录、文件操作相关命令。

首先，我们可以通过help命令查看此时msh中支持哪些命令：

![rtt_help.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/acea7f2154685e211116b236a858dbd7.png "rtt_help.png")

可以看到，这里有很多命令，我们接下将会使用到的有：

- 文件操作命令——ls/cp/mv/cat/rm
    - 可以写文件的命令——echo
- 目录操作命令——cd/pwd/mkdir
- 文件系统操作命名——mkfs/mount/umount/df

使用过Linux的朋友应该会对上面这些命令感到熟悉。

接下来，我将会在msh中演示——如何通过这些命令对SD卡进行一些操作。

### 4.1 查看块设备

我们可以在串口终端内使用list_device命令查看设备：

![rtt_list_device.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/2d508032817f53a0ef2b6fbf285d3059.png "rtt_list_device.png")

此时，我们可以看到已经有了一个名为“sd0”的块设备。

### 4.2 格式化SD卡

初次使用的SD卡，可能没有文件系统，或者文件系统不是FAT格式的，需要将SD卡格式化为FAT文件系统，RT-Thread后续才能挂载成功。

**注意：**格式化操作会导致SD卡上已有数据全部丢失；因此，在执行格式化操作前，请确认SD卡上没有重要数据，或者你已对SD卡上的重要数据进行了备份。

接下来，我们可以通过mkfs命令对SD卡进行格式化：

![rtt_mkfs.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/65a6dec87b529c9cb9f750092d8d6c5e.png "rtt_mkfs.png")

mkfs执行会持续一段时间，请耐心等待（具体因不同SD卡容量和速度等级而异，我的32GB卡消耗了几秒钟）。

### 4.3 挂载文件系统

接下来，我们可以在串口终端内使用mount命令将SD卡挂载到根目录：

![rtt_mount_fs.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/1e7817e1e6025aaa1903c456c6643e4f.png "rtt_mount_fs.png")

这里，我先使用了mount -h查看了mount命令的用法。

另外需要注意的是，fstype参数使用的是elm（这里的elm实际就是FATFS）。

### 4.4 简单的文件读写测试

前面提到echo命令比较特殊，可以写文件，接下来使用echo写文件，cat读文件，ls查看文件：

![rtt_echo_cat_ls.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/a87080279c96b9712cb33ee53a33e1b2.png "rtt_echo_cat_ls.png")

这里使用了ls、echo、cat命令，进行了文件读写操作。

### 4.5 简单的目录操作测试

接下来，进行简单的目录操作演示。

![rtt_pwd_mkdir_cd.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/d6324aab6e70fdfbffcdf74fa2c4f54b.png "rtt_pwd_mkdir_cd.png")

这里首先使用了pwd查看当前工作目录，然后演示了ls、mkdir、cd命令；

如果你是对RT-Thread了解不多的朋友，看到这里可能会非常惊奇——在一个可以运行在单片机的RTOS上，居然可以这么方便的进行文件系统、目录、文件操作。

## 五、业务代码中使用SD卡

前面都是使用命令进行相关操作的，实际项目中往往需要在业务代码中使用前面的那些功能，包括文件系统、目录、文件操作。

### 5.1 使用代码进行相关操作

所谓“授人以鱼不如授人以渔”，这里不准备展开介绍前面所有命令行操作如何用代码实现，只介绍如何找到前面那些操作的源码实现。总体来说，主要有两个方法：

- grep大法
    - grep结合正则表达式进行搜索
    - 使用其他你熟悉的工具也是可以的
- RTFSC（read the f**king source code）
    - 根据搜索到的位置打开文件并阅读源码

对，会这两招就可以了（找到之后该干什么不用我说了吧）。

下面以搜索mount命令的实现代码为例进行演示。我们知道RT-Thread的msh命令是通过MSH_开头的宏注册到命令列表中的。因此可以搜索：

![rtt_grep_mount.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/8622cd4e8b0d6124c5d4d7f114878c0d.png.webp "rtt_grep_mount.png")

接下来，就可以打开./rt-thread/components/finsh/msh_file.c文件，跳转到526进行查看了：

![rtt_vim_mount.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/2d37e0552fa326aaade41e30fdb8f7b7.png.webp "rtt_vim_mount.png")

可以看到这里调用了dfs_munt实现了文件系统挂载功能。

## 六、完善细节

绝大部分文件系统都有文件的创建、修改时间信息，FATFS也不例外。因此，为了能够让SD卡上文件具有正确的创建、修改时间信息正常，建议使用SD卡的同时启用RTC（Real Time Clock）以及NTP（Network Time Protocol）对时功能。本节主要介绍如何开启RT-Thread的RTC和NTP对时功能。

### 6.1 使能RTC

在RT-Thread系统中，RTC的实现有两种，一种是纯软件方式，另一种是硬件方式。

软件方式的RTC，RT-Thread内核已经有了完整的实现，一般用于没有硬件RTC的设备上（或者硬件RTC驱动还没有支持的情况下）。RT-Thread的硬件RTC，和其他硬件功能类似，有RTC驱动框架和RTC硬件驱动两部分。其中，RTC驱动框架已有RT-Thread内核实现，RTC硬件驱动由厂商实现（一般通过BSP或者CSP提供出来）。

软件模拟RTC以及RTC驱动框架的配置项可以通过RT-Thread Settings进行设置：

![rtt_kernel_rtc.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/c614fcd4d787b356883c917a5b04f140.png "rtt_kernel_rtc.png")

HPM6750的BSP中已经实现了RTC硬件驱动，我们可以在RT-Thread Settings中设置硬件RTC功能：

![enable_rtc_config.png](https://oss-club.rt-thread.org/uploads/20220626/bc2407a548552db196af7c76a32e707a.png "enable_rtc_config.png")

### 6.2 使能网络和NTP——实现联网自动对时

使能WiFi联网，具体操作参考我此前的帖子：[http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1206656-1-1.html](http://bbs.eeworld.com.cn/thread-1206656-1-1.html)

RT-Thread的netutils软件包种包含了NTP功能，使能NTP功能可以参考帖子中使能netutils软件包中ifconfig相关的介绍。

## 七、本篇小结

可以看到，在基于RT-Thread系统的项目中，我们没有添加任何代码，就可以实现对HPM6750开发板上的SD卡进行文件系统、目录、文件相关操作。这是因为RT-Thread系统本身已经积累了大量优秀开发者的工作成果，其中包括SDIO驱动框架、FATFS支持、芯片厂的SDXC驱动。所谓的“站在巨人的肩膀上”，大概就是这种体验吧。

本篇就到这里了，感谢你的阅读，下次再会。