STM32驱动SD NAND（贴片式SD卡）全测试：GSR手环生物数据存储的擦写寿命与速度实测

在智能皮电手环及数据存储技术不断迭代的当下，主控 MCU STM32H750与存储 SD NAND MKDV4GIL-AST的强强联合，正引领行业进入全新发展阶段。二者凭借低功耗、高速读写与卓越稳定性的深度融合，以及高容量低成本的突出优势，成为大规模生产场景下极具竞争力的数据存储解决方案。?

在对能耗极为敏感的智能穿戴设备、便携式电子产品领域，能源续航直接决定用户体验与设备竞争力。STM32H750与 SD NAND MKDV4GIL-AST构建的低功耗架构，通过智能电源管理与高效数据处理机制，将系统能耗降低 30%以上。以智能皮电手环为例，该组合可使设备续航时间延长至 14天，减少频繁充电带来的使用困扰，不仅显著提升用户体验，更使设备整体能耗成本降低 25%，实现节能与经济性的双重突破。?

在数据处理效率方面，这套黄金搭档展现出强大实力。SD NAND MKDV4GIL-AST在 STM32H750的驱动下，顺序读取速度可达 30MB/s，顺序写入速度达 20MB/s，能够快速捕捉传感器产生的海量数据，面对每秒数千次的传感器数据采集，二者协同可实现数据零延迟存储，在智能终端数据处理场景下，更能大幅提升系统响应速度，有力保障系统稳定流畅运行。?

STM32H750基于ARM? Cortex?-M7内核的高性能超值系列MCU

卓越性能

在 400 MHz主频下，从 Flash执行程序时，STM32H750超值系列可实现 2020 CoreMark/856 DMIPS的出色性能。其 L1缓存（16 KB指令缓存 + 16 KB数据缓存）保障零等待执行，即便使用外部存储器也无损性能。此外，DSP指令集与双精度 FPU进一步拓展了应用范畴。

强化安全

该系列集成加密 /哈希处理器，对 AES - 128、AES - 192、AES - 256加密进行硬件加速，同时支持 GCM、CCM、三重 DES及 MD5、SHA - 1、SHA - 2 等哈希算法。在现场初始编程或固件升级时，提供身份验证安全服务，有力保护软件 IP。

高效能效

多电源域架构可将不同电源域设为低功耗模式，实现能效优化。主稳压器具备电压调节功能，在运行和停止模式下为内核提供不同电压范围。器件还内置 USB稳压器和备份稳压器，为片内 PHY供电。支持最高 125°C结温，即便环境温度升高，也能保障内核与外设性能正常发挥。运行模式（外设关闭），VDD = 3.3 V、25 °C时，典型功耗 263 μ/MHz；待机模式（低功耗模式）下，典型功耗仅 4 μA。

图形处理优势

新型 LCD - TFT控制器借助 Chrom ART Accelerator?技术，支持双层图形处理。该图形加速器使图形内容创建速度提升至仅靠内核运行时的两倍，不仅能高效实现 2-D原始数据复制，还支持图像格式转换、图像混合（透明度混合）等功能，大幅提升图形处理速度，释放更多 MCU内核带宽供其他应用。此外，还嵌入 1个 JPEG硬件加速器，可快速进行 JPEG编解码，减轻 CPU负担。

丰富集成特性

音频方面配备 2个专用音频 PLL、3个全双工 I2S接口、1个支持时分多路复用（TDM）模式的新串行音频接口（SAI）以及 1个 DFSDM（用于 Sigma - Delta调制器或 MEMS麦克风的数字滤波器） 。

通信接口多达 35个，包括 4个 UART、4个 12.5 Mb/s的 USART接口、1个低功耗 UART、6个 100 Mb/s的 SPI接口、4 个带新型可选数字滤波功能的 1 MHz I?C接口、2个 FD - CAN、2个 SDIO、带片上 PHY的 USB 2.0全速设备 /主机 / OTG控制器、1个 USB2.0高速 /全速设备 /主机 / OTG控制器（含片上全速 PHY和 ULPI）、以太网 MAC、SPDIF - IN、HDMI - CEC、摄像头接口、单线协议接口和 MDIO从接口 。

模拟模块

拥有 2个 12位 DAC、3个最高 16位分辨率（3.6 Msample/s）的快速 ADC，以及 22个 16位和 32位定时器（16位高分辨率定时器运行频率高达 400 MHz）。灵活存储控制器带 32位并行接口，支持 Compact Flash、SRAM、PSRAM、NOR、NAND和 SDRAM等存储器扩展，也可通过双模 Quad - SPI从外部串行 Flash执行代码。还具备模拟随机数发生器。

STM32H750超值系列提供 128 KB Flash 和 1 MB分散架构 SRAM，包括 192 KB TCM RAM（64 KB ITCM RAM和 128 KB DTCM RAM，用于关键程序和数据）、512 KB、288 KB、64 KB用户 SRAM 以及 4 KB备份域 SRAM。封装形式采用 BGA和 LQFP规范，有 LQFP100、UFBGA176和 TFBGA240引脚类型。

存储SD NAND（贴片式T卡）： MKDV4GIL-AST SD NAND SMART功能

实时监控

SD NAND SMART功能能够在设备使用过程中不间断地监控其性能与健康状况。它可实时反馈编程和擦除周期、备用块状态、预计剩余使用寿命等关键信息。借助这种实时监测机制，用户能尽早察觉潜在问题或设备磨损迹象，进而提前采取应对措施，有效降低因设备故障导致的数据丢失风险。

统计分析辅助决策

SMART功能所提供的数据是用户进行合理规划的重要依据。以医疗、工业等领域为例，用户通过掌握 SD NAND/SD卡的剩余使用寿命、编程和擦除周期、备用块状态等数据，可合理安排设备维修或开展预防性维护工作，保障相关设备始终处于最佳运行状态，维持系统的稳定性。

保障数据完整性

该功能可大幅降低设备意外故障发生的概率，确保数据收集工作稳定、连续地进行。用户通过 SMART功能提前发现潜在风险，能及时采取行动保护重要数据，避免因 SD NAND/SD卡故障而造成数据丢失，守护数据的完整性。

提升安全性与可靠性

在数据安全至关重要的场景下，SD SMART功能为用户增添了一层安全保障。用户持续了解 SD NAND/SD卡的健康状况，可减少因设备故障或数据损坏引发的数据泄露风险。这对于处理高度敏感数据的行业意义重大，有助于维护行业信誉与用户信任，从数据安全层面显著提升了 SD NAND/SD卡的安全性和可靠性，切实保护用户隐私与数据安全。

SD NAND SMART数据读取方法及说明（MK MKDV4GIL-AST为例）HOST下指令为 CMD56，参数为 0x00000001，发送该指令后，可获取 1扇区数据。

SD NAND的两种总线模式：SDIO与 SPI的差异与应用

在嵌入式存储领域，SD NAND存储设备凭借灵活的通信模式备受青睐，其支持的 SDIO模式与 SPI模式在驱动方式、传输特性及应用场景上各有千秋。

从驱动模式来看，SPI模式采用简洁的 4线制通信架构，包括片选信号（CS）、数据输入线（DI）、时钟线（CLK）和数据输出线（DO）。在主从架构下，SPI模式实现全双工数据交互，主控设备能通过 CS信号精准控制每个 SD NAND设备，简单直接的通信方式使其易于集成。SDIO模式则基于 6线制架构，涵盖时钟线（CLK）、命令线（CMD）和 4条数据线（DAT0~DAT3） 。相比 SPI，SDIO模式拥有更丰富的命令集，支持高效的多设备管理机制，在 4位数据传输时，理论带宽优势明显。

传输模式上，SPI模式以串行数据传输为核心，支持独立的序列输入和输出，特别适合接口资源紧张的单片机系统。虽然其传输速率不及 SD模式，但凭借协议简单、兼容性强的特点，成为嵌入式设备常用选择。1位 SD模式采用指令与数据通道分离设计，通过 CMD线传输指令，DAT0线进行数据传输，独特的传输协议格式确保了数据传输的高可靠性，适用于对稳定性要求严苛的应用场景。4位 SD模式在 1位 SD模式基础上，扩展 DAT1~DAT3数据线，实现 4位并行传输，通过引脚功能重配大幅提升数据传输带宽，能满足对读写速度要求极高的存储应用，但需要主控芯片具备相应 SDIO接口支持。

在实际应用中，SD NAND设备可通过特定初始化流程自由选择工作模式。尽管 4位 SDIO模式理论传输速率出色，但考虑到 SPI模式引脚占用少、协议简洁的特性，目前在单片机系统的 SD NAND读写操作中，SPI模式依然占据主流地位 。开发者可根据具体应用场景的需求，如对传输速率、接口资源、可靠性的不同侧重，灵活选择 SD NAND的工作模式，充分发挥其性能优势。

皮肤电测量的原理与操作要点如下：

测量原理

测量过程并不复杂。首先，将两个电极安置在人体对情绪变化较为敏感的部位。由于人体汗腺分布广泛，像手指、手掌、脚掌等区域，汗腺活动相对更为活跃，常作为电极放置的优选位置。不过，具体放置位置还需综合考量电极材料以及实际测量任务来确定 。

安置好电极后，向其施加一个低恒定电压。此时，通过测量两个电极之间的电压差，就能获取相关的皮肤电数据。这是因为当人体处于不同情绪状态时，汗腺分泌活动会发生改变，进而影响皮肤表面的电阻或电导特性，而电压差的变化恰恰能反映这种特性改变。

采样率相关

在采样率方面，皮肤电的采样率最高可达 2000Hz。但在一般情况下，1 - 10Hz的采样率足以满足需求。然而，若要与其他生理信息（如心率）同步采集时，为确保数据的准确性和匹配度，则可能需要采用更高的采样率。

• 皮肤电特性：皮肤的汗腺活动会影响皮肤表面的电阻和电导特性。当人体处于不同的生理和心理状态时，汗腺分泌活动会发生变化，进而导致皮肤电阻或电导产生相应改变。一般来说，当人处于紧张、兴奋、焦虑等情绪状态或受到外界刺激时，交感神经兴奋，汗腺分泌增加，皮肤表面的水分和电解质增多，使得皮肤电导升高，电阻降低。
• 传感器工作原理：智能皮电手环通常采用一对电极来测量皮肤电反应。这对电极与皮肤接触，形成一个闭合电路。当有微小电流通过皮肤时，电极可以测量出皮肤两端的电压变化，进而根据欧姆定律（\(I = V/R\)，其中I是电流，V是电压，R是电阻）计算出皮肤的电阻或电导值。为了确保测量的准确性和稳定性，电极通常采用特殊的材料，如银 /氯化银电极，以减少电极极化和噪声干扰。

• 信号处理与转换：传感器测量到的皮肤电信号通常是非常微弱的，且夹杂着各种噪声和干扰。因此，需要通过一系列的信号处理电路对原始信号进行放大、滤波、模数转换等处理。放大电路将微弱的电信号放大到可测量的范围；滤波电路则用于去除噪声和干扰，提高信号的质量；模数转换电路将模拟信号转换为数字信号，以便微控制器进行处理和分析。
• 数据处理与分析：经过处理的数字信号被传输到智能皮电手环的微控制器或芯片中，微控制器根据预设的算法对数据进行分析和处理。这些算法可以根据皮肤电信号的变化特征，如幅值、频率、变化率等，来推断人体的生理和心理状态。例如，通过分析皮肤电信号的波动情况，可以判断用户是否处于应激状态、情绪是否发生变化等。一些智能皮电手环还可能结合其他传感器的数据，如心率、加速度等，进行更全面的生理状态监测和分析。

通过上述原理，智能皮电手环能够实时监测人体的皮肤电反应，为用户提供有关自身生理和心理状态的信息，可应用于医疗健康、运动监测、心理研究等多个领域。