SD и microSD карты могут существенно расширить возможности проектов ардуино, работающих с большими объемами данных: регистраторов данных, метеостанций, систем умного дома. Платы Arduino оснащены сравнительно небольшой внутренней памятью, всего до 4 килобайт, включая и флэш-память, и EEPROM. Этой памяти не хватит для записи больших объемов данных, тем более, если плата будет постоянно выключаться или выключаться. Подключение SD карты ардуино в качестве внешнего накопителя позволяет многократно увеличить место для хранения любой информации. Съемные накопители SD стоят дешево, легко подключаются и удобны в использовании. О правильном подключении SD карты к Arduino и пойдет речь в статье.

Описание модуля для SD карты памяти

Работа с памятью SD в Arduino не представляет особых трудностей. Самым простым способом является подключение готового модуля и использование стандартной библиотеки. С этого варианта мы и начнем.

модуль для SD картыИспользование готового модуля обладает различными преимуществами. Это довольно простое и удобное средство для работы с большим объемом данных. Он не требует особых навыков в подключении, все разъемы подписаны прямо на плате. За удобство приходится платить, но стоимость модуля относительно не велика, его легко можно найти по доступным ценам в российских и зарубежных интернет-магазинах.


Универсальный модуль представляет собой обыкновенную плату, на которой помещены слот для карты, резисторы и регулятор напряжений. Он обладает следующими техническими характеристиками:

  • Диапазон рабочих напряжений 4,5-5 В;
  • Поддержка SD карты до 2 Гб;
  • Ток 80 мА;
  • Файловая система FAT 16.

Модуль SD-карты реализует такие функции как хранение, чтение и запись информации на карту, которая требуется для нормального функционирования прибора на базе микроконтроллера.

Подключение SD карты к Arduino Подключение SD карты к Arduino

Естественно, у недорогих модулей карт памяти есть и недостатки. Например, самые дешевые и распространенные модели поддерживают только карты до 4Гб и почти все модули позволяют хранить на SD карте файлы объемом до двух гигабайт – это ограничение используемой в большинстве моделей файловой системы FAT.

Еще одним недостатком карт памяти является относительно долгое время записи, однако существуют пути работы с ней, позволяющие увеличить ее скорость работы. Для этого используется механизм кэширования, когда данные сначала копятся в оперативной памяти, а потом сбрасываются за раз на карту памяти.

Платы Arduino для работы с SD

Для работы с SD card существует несколько различных плат:

  • Arduino Ethernet – эта  плата оснащена специальным модулем для вывода данных. Для выхода CS используется контакт 4. Для правильной работы нужно применять команду SD.begin(4).
  • Adafruit Micro-SD – это отладочная плата, которая используется при работе с Micro-SD картами.
  • Sparkfun SD – закрепляется сверху Ардуино, для выхода CS использует 8 контакт. В новой версии платы есть соединение с 3.3 В и встроен шестиразрядный инвертор.

Подключение SD и microSD к Arduino

Существует два вида карт — microSD и SD. Они одинаковы по подключению, структуре и программе, различаются же только размером. Перед работой советуется отформатировать карту SD. Обычно новые карты уже отформатированы и готовы к работе, но если используется старая карта, то лучше провести форматирование в файловой системе Arduino. Для проведения процедуры на компьютере должна быть установлена библиотека SD, желательно FAT16. Для форматирования на Windows нужно щелкнуть на иконке карты и нажать «Format».

Для подключения карты используется 6 контактов, взаимодействие производится по интерфейсу SPI. Она выглядит на плате как разъем на лицевой поверхности с шестью штырями. Чтобы подключить карту, нужны сам контроллер, модуль карты и 6 проводов. Помимо SPI существует режим SDIO, но он сложен в реализации и слабо совместим с Arduino. SPI легко налаживается для работы со всеми микроконтроллерами, поэтому советуется использовать именно его.

Подключение цифровых выводов производится так: для платы Arduino Nano или Uno контакт MOSI подключается к D11, MISO к D12,SCK к D13, CS к 4, VCC на +5 В,.GND к GND. На плате имеются разъемы для подключения к 3,3 и 5 вольтам. Питание самой карты составляет 3,3 вольт, поэтому проще применять микроконтроллер с таким же питанием, в ином случае нужен преобразователей уровней напряжения. На самых распространенных платах Arduino такой выход есть.

Подключение SD карты к Arduino Подключение SD карты к Arduino

При подключении SD карты нужно учитывать соответствие SPI контактов для разных тип плат Arduino:

Плата Пин MOSI Пин MISO Пин SCK
Arduino Nano, Uno 11 12 13
Arduino Mega2560 51 50 52

Библиотека Arduino для работы с SD и microSD

Для удобства работы с внешними накопителями данных в среде Arduino IDE доступны уже готовые библиотеки. Ничего дополнительно скачивать или устанавливать в большинстве случаев не понадобится.

Для подключения библиотеки в скетче нужно использовать инструкцию include:

Библиотека SPI нужна для правильной работы устройств, подключаемых по SPI.

Библиотечные функции нужно для считывания и записи данных на карту. Библиотека может поддерживать SD и SDHC карты.

Имена записываются в формате 8.3, то есть 8 знаков для названия, 3 для расширения. Путь к файлу записывается с помощью слэшей «/».

Встроенные примеры библиотеки SD

В Arduino IDE встроены готовые примеры для быстрого изучение функций бибилотеки:

  • Card Info – это извлечение информации, хранящейся в SD карте. С ее помощью можно узнать, в какую файловую систему отформатирована карта, наличие свободного места, какие данные записаны.
  • Yun Datalogger – позволяет записывать лог-данные с трех сенсоров на карту.
  • Datalogger – регистрирует и созраняет данные, полученные с датчика на карту.
  • Dump File – считывание данные с карты, передает их в серийный порт.
  • Files – создает и удаляет данные. Существует функция file.write(), которая помещает записанные данные в буфер. Перемещение информации на карту происходит при вызове функций flush() или close(), поэтому важно закрывать его после каждого открытия файла, иначе данные будут потеряны.
  • Read Write – записывает и считывает файлы с карты.

Функции библиотеки SD

Ардуино-библиотека SD содержит различные функции, с помощью которыми можно управлять данными. Функции класса SD:

  • begin() – функция инициализирует библиотеку, присваивает контакт для сигнала.
  • exists() – призвана проверить, имеется ли на карте необходимая информация.
  • mkdir() – позволяет создать нужную папку на карте памяти.
  • rmdir() – с помощью этой функции можно удалить папку. Важно, чтобы удаляемая папка была пустой.
  • open() – позволяет открыть файл, который нужен для записи или чтения. Если нужный файл отсутствует на карте, то он будет создан.
  • remove() – удаляет любой файл.

В ответ на все эти функции должно прийти одно из значений – true, в случае удачного завершения операции и false при неудаче.

Создание, редактирование и удаление файлов.

Для работы с файлами в Arduino существует класс File. В него входят функции, которые предназначены для записи и чтения информации с карты:

  • available() – проверяет наличие в файле байт, которые доступны для чтения. В ответ приходит количество места, которое доступно для чтения.
  • close() – закрывает файл, перед эти проверяет, сохранены ли данные на карту.
  • flush() – функция позволяет убедиться, что данные записаны на карту.
  • name() – возвращает указатель на имя.
  • peek() – считывает байты данных, при этом не перемещает указатель на следующий символ.
  • position() – находит текущее положение указателя в файле.
  • print() – выводит данные в отдельный файл.
  • println() – печатает данные в файл до места, где появляется символ перевода каретки и пустая строка.
  • seek() – меняет положение текущей позиции в файле.
  • size() – выводит информацию о размере данных.
  • read() – считывает информацию.
  • write() – производит запись в файл.
  • isDirectory() – с помощью этого метода происходит проверка, является ли файл директорией, то есть каталогом или папкой.
  • openNextFile() – выводит имя последующего файла.
  • rewindDirectory() – возвращает к первому файлу в директории.

Для корректной работы платы нужно проследить, чтобы был сконфигурирован SS выход.

Скетч примера работы с SD библиотекой ардуино

Ниже приведен скетч, демонстрирующий пример работы с модулем карты памяти.

Создание файла и выбор названия для arduino SD card

Создание файла — одна из самых распространенных задач, возникающих при работе с SD картами в ардуино. Как мы убедились в предыдущем скетче, для создания файла достаточно просто открыт его. Если мы захотим проверить, есть ли такой файл, можно использовать функцию exists():

  • SD.exists(«datalog.csv»);

Функция возвращает TRUE, если файл существует.

Популярной практикой при создании проектов — регистраторов данных является разбивка больших файлов на более мелкие, которые удобнее обновлять и открывать на компьютере. Например, вместо одного очень большого файла datalog.csv на SD карте можно иметь несколько маленьких, добавляя к концу номер по порядку: datalog01.csv, datalog02.csv и т.д.
Вот пример скетча, который поможет вам выполнить эту работу:

Заключение

Как мы с вами убедились, подключить SD карту памяти к Ардуино и использовать ее в проекте не очень сложно. Для этого есть готовые библиотеки в Arduino IDE и самые разнообразные варианты модулей.  Приобрести карту памяти можно в любом магазине электроники, они стоят недорого, при этом позволяют существенно расширить потенциал платы Ардуино. С использованием карт памяти можно собирать и сохранять для последующего анализа большие объемы данных. С помощью нашей статьи мы сможете наделить памятью свои исследовательские проекты, создать системы голосового оповещения для умного дома, создать простой wav-проигрыватель и многое другое.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

10 + двенадцать =