【Arduino & Esp32】SD卡读写
目录
- 一、4 位 SD 总线模式
- 二、1 位 SD 总线模式
- 三、HSPI 总线模式
- 四、VSPI 总线模式
- 五、关于 SD 卡
开发板：NodeMCU32s（v1.3）
SD卡读写模块：SDIO/SPI 二合一
SD卡：闪迪 32GB（TF卡，实际29.7GB）/ Kingston 32G (TF卡，实际29.1GB)
开发框架：Arduino
Esp32 可以通过 SDMMC 和 SPI 两种方式读取SD/TF卡数据。
- SDMMC 分为 1 位 SD 总线模式和 4 位 SD 总线模式
- Esp32 上有 4 组 SPI 外设，其中，控制器 SPI2 和 SPI3 分别使用带前缀 HSPI 和 VSPI 的信号总线。
注意：
- 在程序下载前，需要断开 SD 卡供电，否则会出现报错。 【VSPI 除外】
- SD 卡在复位或重启前（按下Esp32的复位键）断开 SD 卡供电，在程序进入
setup函数后恢复供电（因此需要在setup函数中加入适当延时），否则 Esp32 会无限重启。 【4 位 SD 总线模式、HSPI 会发生】
下载程序到 Esp32 时未断开 SD 卡供电，出现报错信息：
Timed out waiting for packet header
一、4 位 SD 总线模式
硬件连线方式：
-----------------------------------------------
| NodeMCU32s | SD Card |
| --------------------------------------------
| GPIO12 | D02 |
| GPIO4 | D01 |
| GPIO15 | CMD(MOSI) |
| GPIO2 | D00(MISO) |
| GPIO14 | CLK(SCK) |
| GPIO13 | D03(SS) |
| GND | GND |
| VCC(3.3v) | VCC |
-----------------------------------------------
#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"
void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
//unsigned long start_time = millis();
Serial.printf("write [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for writing");
return;
}
if (!file.write(buf, len)) {
Serial.println("Write failed");
return;
}
file.flush();
file.close();
Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}
void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
Serial.printf("read [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for reading");
return;
}
if (!file.read(buf, len)) {
Serial.println("Read failed");
return;
}
file.close();
Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}
void testIO(fs::FS &fs)
{
char buf[] = "hello world";
WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Serial.println("请插入内存卡");
delay(8000);
/* SD_MMC 4-bit Mode */
if (!SD_MMC.begin()) {
Serial.println("Card Mount Failed");
return;
}
testIO(SD_MMC);
SD_MMC.end(); // 取消SD挂载
void loop() {
}
二、1 位 SD 总线模式
硬件连线方式：
-----------------------------------------------
| NodeMCU32s | SD Card |
| --------------------------------------------
| - | D02 |
| - | D01 |
| GPIO15 | CMD(MOSI) |
| GPIO2 | D00(MISO) |
| GPIO14 | CLK(SCK) |
| - | D03(SS) |
| GND | GND |
| VCC(3.3v) | VCC |
-----------------------------------------------
#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"
void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
//unsigned long start_time = millis();
Serial.printf("write [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for writing");
return;
}
if (!file.write(buf, len)) {
Serial.println("Write failed");
return;
}
file.flush();
file.close();
Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}
void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
Serial.printf("read [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for reading");
return;
}
if (!file.read(buf, len)) {
Serial.println("Read failed");
return;
}
file.close();
Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}
void testIO(fs::FS &fs)
{
char buf[] = "hello world";
WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Serial.println("请插入内存卡");
delay(8000);
/* SD_MMC 1-bit Mode */
if (!SD_MMC.begin("/cdcard", true)) {
Serial.println("Card Mount Failed");
return;
}
testIO(SD_MMC);
SD_MMC.end(); // 取消SD挂载
void loop() {
}
三、HSPI 总线模式
硬件连线方式：
-----------------------------------------------
| NodeMCU32s | SD Card |
| --------------------------------------------
| - | D02 |
| - | D01 |
| GPIO13 | CMD(MOSI) |
| GPIO12 | D00(MISO) |
| GPIO14 | CLK(SCK) |
| GPIO15 | D03(SS) |
| GND | GND |
| VCC(3.3v) | VCC |
-----------------------------------------------
#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"
void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
//unsigned long start_time = millis();
Serial.printf("write [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for writing");
return;
}
if (!file.write(buf, len)) {
Serial.println("Write failed");
return;
}
file.flush();
file.close();
Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}
void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
Serial.printf("read [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for reading");
return;
}
if (!file.read(buf, len)) {
Serial.println("Read failed");
return;
}
file.close();
Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}
void testIO(fs::FS &fs)
{
char buf[] = "hello world";
WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Serial.println("请插入内存卡");
delay(8000);
/* SD SPI Mode at HSPI */
SPIClass spi = SPIClass(HSPI);
spi.begin(14 /* SCK */, 12 /* MISO */, 13 /* MOSI */, 15 /* SS */);
if (!SD.begin(15 /* SS */, spi, 80000000)) {
Serial.println("Card Mount Failed");
return;
}
testIO(SD);
SD_MMC.end(); // 取消SD挂载
void loop() {
}
采用 32GB 闪迪 TF卡出现以下问题：
换成 32GB Kingston TF 卡正常。如果还不正常可以尝试换容量小一点的 TF 卡。
四、VSPI 总线模式
硬件连线方式：
-----------------------------------------------
| NodeMCU32s | SD Card |
| --------------------------------------------
| - | D02 |
| - | D01 |
| GPIO23 | CMD(MOSI) |
| GPIO19 | D00(MISO) |
| GPIO18 | CLK(SCK) |
| GPIO5 | D03(SS) |
| GND | GND |
| VCC(3.3v) | VCC |
-----------------------------------------------
#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"
void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
//unsigned long start_time = millis();
Serial.printf("write [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for writing");
return;
}
if (!file.write(buf, len)) {
Serial.println("Write failed");
return;
}
file.flush();
file.close();
Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}
void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
Serial.printf("read [%s]...\n", path);
File file = fs.open(path);
if (!file) {
Serial.println("Failed to open file for reading");
return;
}
if (!file.read(buf, len)) {
Serial.println("Read failed");
return;
}
file.close();
Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}
void testIO(fs::FS &fs)
{
char buf[] = "hello world";
WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
Serial.println("请插入内存卡");
delay(8000);
/* SD SPI Mode at VSPI */
SPIClass spi = SPIClass(HSPI);
spi.begin(18 /* SCK */, 19 /* MISO */, 23 /* MOSI */, 5 /* SS */);
if (!SD.begin(5 /* SS */, spi, 80000000)) {
Serial.println("Card Mount Failed");
return;
}
testIO(SD);
SD_MMC.end(); // 取消SD挂载
void loop() {
}
采用 32GB 闪迪 TF卡出现 VSPI 同样问题，换成 32GB Kingston TF 卡正常。
参考：
[1]: Arduino ESP32 读取SD卡接口选择参考
[2]: Arduino ESP32 使用HSPI和VSPI接口挂载SD卡区别
[3]: ESP32 使用HSPI 读写SD卡的方法
[4]: 玩转 ESP32 + Arduino (二十四) SD卡读写
五、关于 SD 卡
SD（安全数码卡，Secure Digital Memory Card），由 MMC 基础发展而来。
- 根据尺寸，可划分为
SD card、miniSD、microSD(TF)。 - 根据容量，可划分为
SDSC(<2GB)、SDHC(2~32GB)、SDXC(32GB~2TB) - SD 使用的总线协议：
SD Bus、SPI Bus、UHS-Ⅱ Bus。 - SD 卡上有一个
C字包裹一个数字的图形，是一个写入速度的标准，这个标准主要有Class 2、Class 4、Class 6、Class10。 - SD 卡上有一个
U字包裹一个数字的图形，这个同 C 字图形一样，也是一个写入速度的标准，如果同时出现，只需要看速度最快的那个即可。 V+数字表示视频速度等级，用来表示最低读写速度。V下面一般有罗马数字Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ，表示最低读写速度。Ⅰ只有一排金属触点，而其它有两排金属触点，数字越大，速度越快。（以Ⅰ为例，代表着UHS-1，Ultra High SpeedClass 1）- TF卡上有
A1、A2（application performance class）标签，这种卡可用于手机扩容，因此划分等级用于说明程序打开速度，A2比A1快。
参考：
[1]: SD介绍
[2]: SD卡上的相关标志