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SD卡+FATFS+Tinyjpeg图片解码显示（STM32F103VET6通过CubeMX快速建立工程）

ai 2025/7/26 10:31:58

先展示最终实现的功能效果如下：

在这里插入图片描述

1.目的与意义

为什么选用SD卡？
使用Nor-flash（W25Q系列）进行图片的存取，需要先把图片通过对应软件批量处理为二进制bin文件，再通过SPI等通讯方式将 bin文件烧写进Nor-flash才能进行使用，使用时还要记住每张图片的首地址和对应字节数，MCU才能准确的读出来并显示，所以在要更换图片或者读取显示图片上会显得十分繁琐麻烦；相对来说，SD（TF）卡虽然价格较贵，但通过SD（TF）卡和读卡器直接连接电脑可以将SD（TF）卡虚拟为U盘，直接往里面拷贝图片即可，更换图片就显得方便简单；

为什么要使用FATFS文件系统？
MCU要跟SD卡之间进行通讯，可以使用SPI和SDIO通讯方式，不移植FATFS文件系统的话也可以像Nor-flash一样通过对地址及扇区字节进行读取，但是此方法较麻烦，为了让MCU可以直接对SD卡内的各类文件格式进行读取识别，所以需要一个相同的文件系统，又由于fatfs系统在现阶段最广泛兼容，且STM32CUBEMX支持移植，所以就选用了该文件系统；

为什么使用Tinyjpeg解码库？
STM32F4系列具有较大的flash和ram,所以可以直接移植LVGL或Emwin图形库对图片格式进行解码，同时STM32F4及以上系列的MCU，STM32CubeMX也已经支持Tinyjpeg解码库的直接移植：在这里插入图片描述
所以证明Tinyjpeg解码库还是挺受欢迎的；
而STM32H系列价格昂贵，但具有JEPG硬件解码，所以不需要软件解码库；
STM32F1系列作为STM32家族中的廉价产品，其外设及内存肯定也较少，即没有硬件JPEG解码，flash和ram又较小，所以在使用显示屏显示图片时，移植Tinyjpeg库就是比较好的选择了，通过软件多写一点，就能节省MCU的价格，相信大部分人还是愿意做的。

2.使用STM32CubeMX建立工程

这里先给出我使用的TF卡的硬件原理图：
在这里插入图片描述这里我设计成了只要TF卡插入卡槽，LED灯就会被点亮，同时这个CD脚也是后面配置FATFS文件系统要用到的，所以才在这里给出原理图。

通过STM32CubeMX我们要完成创建对SD卡的SDIO通讯，FATFS文件系统的移植，Tinyjpeg则只需要拷贝几个C文件和h文件即可：
1.使能SYS的serial Wire,选择晶振及配置时钟树，这些创建基本工程也都要进行配置，这里我就不具体给出设置参数了，我这边使用的是外部晶振配置为72MHz时钟：
在这里插入图片描述

2.配置SD卡的SDIO通讯方式（因为MCU又要从SD卡读取文件，又要将数据发送到TFTLCD进行显示，所以SDIO这里使用DMA方式，减少对MCU线程的占用）：

这里配置了SDIO的基本参数，开启4线通讯（对应4个IO口才会使能），然后使能硬件流（看过很多博主都说使能了硬件流之后SD卡初始化成功概率高很多，我自己测试也确实是），最后设置工作频率1Mhz（计算方式为:SDIO的时钟频率/(SDIOCLK clock divide factor+2),通过时钟树可以看到SDIO的时钟频率为36MHz ，如果SD卡通讯失败率很高，则可以再调小频率进行尝试，若改小后效果仍然很差，需检查硬件布线是否存在较大线长差异或线路干扰等）；
在这里插入图片描述

接下来开启SDIO的DMA通道及中断使能：

由于是从SD卡读取数据到MCU，所以方向选择外设到内存；
在这里插入图片描述

这里设置好后要到中断优先级NVIC里面，将DMA的中断优先级改低，一般DMA的中断优先级都调到比其他重要中断低，防止大规模传输数据时打断其他重要中断：
在这里插入图片描述
这样SDIO就配置完成了。

3.移植FATFS文件系统：
在这里插入图片描述

这里也没啥需要进行配置修改的，由于大家都是中国人，难免会用到中文给文件夹起名，所以这里将CODE_PAGE修改为simplified Chinese即可，同时为了避免长文件名出错，所以也使能了USE_LFN使用栈的方式。由于这里我们只用了一个外部存储器(TF卡)，所以VOLUMES默认为1即可，操作块（MAX_SS及MIN_SS）为512字节也是默认即可。

然后配置其设备检测IO口（即上面原理图跟CD脚相连的MCU的IO口，低电平触发，所以配置为上拉输入即可）：
在这里插入图片描述
至此SDIO(DMA)跟FATFS文件系统也配置完成。

接下来就是Keil生成工程，这里把堆栈可申请空间都稍微调大至4KB，确保FATFS和Tinyjpeg操作时有足够的空间。请添加图片描述

3.对工程进行修改，并测试MCU跟SD卡正常通讯及挂载FATFS系统

打开KEIL工程的main.c文件,找到SDIO初始化的位置将其数据总线改为1位，这里仅是做初始化用（初始化用1位数据总线，400KHz以下频率），初始化完成后程序会切换到4位数据总线：
在这里插入图片描述

接下来编写SD卡的测试函数：
1.配置uart对接printf函数：

#include "stdio.h"#ifdef __GNUC__
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int __io_putchar(int ch)
#else
#define PUTCHAR_PROTOTYPE int fputc(int ch, FILE *f)
#endif /* __GNUC__ */PUTCHAR_PROTOTYPE                       //重定义usart1,之后使用printf()函数将自动通过串口1输出
{HAL_UART_Transmit(&huart1 , (uint8_t *)&ch, 1, 0xFFFF);   //改变&huart1为&huart2可以选择串口2return ch;
}