Разбираясь к контроллером STM32 встала задача подключения внешней памяти, а точнее SD карты, как наиболее простого и удобного средства хранения. И дабы облегчить кому-то жизнь, опишу, как это было сделано и приложу исходный код.

Для сохранения данных нужно место. Можно использовать flash-память микроконтроллера, но это уменьшает количество циклов записи. Можно EEPROM на шине I2C или SPI, но они, как правило, малого объема, и удобны для хранения только системных настроек. А вот использование карты памяти - это как раз то, что надо. Большой объем, удобство передачи информации, возможность передачи информации в контроллер (например прошивка).

SD-карта может быть подключена двумя разными интерфейсами - SDIO и SPI. Так как скорость работы с памятью в данном случае не критична, использовался SPI протокол. Для сохранения измерений и прошивки прибора этого должно хватить.

Подключение.

Давайте посмотрим на распиновку карты памяти. Для работы по интерфейсу SPI помимо питания нам понадобятся сигналы CS, SCK, MISO, MOSI. На контроллере эти сигналы подключил к выводам:

• PB12 - CS
• PB13 - SCK
• PB14 - MISO
• PB15 - MOSI

Также нам понадобится работа с файловой системой на карте памяти. Для этого будем использовать библиотеку FatFS.

Итак, в первую очередь нам необходимо инициализировать всю необходимую периферию и написать драйвер устройства, т.е. функции инициализации, приема и передачи данных. Тут не забываем, что инициализация устройства должна происходить на малой скорости обмена, и только после можно переходить на полную скорость.

Для инициализации карты памяти используется функция

DSTATUS disk_initialize (
uint8_t drv /* Physical drive number (0) */
)

которая в свою очередь настраивает и инициализирует SPI интерфейс и SD карту.

Для считывания данных с карты используется функция

DRESULT disk_read (

uint8_t *buff, /* Pointer to the data buffer to store read data */


)

Для записи на карту

DRESULT disk_write (
uint8_t drv, /* Physical drive number (0) */
const uint8_t *buff, /* Pointer to the data to be written */
uint32_t sector, /* Start sector number (LBA) */
uint8_t count /* Sector count (1..255) */
)

Не следует забывать, что это низкоуровневые функции работы с картой памяти. Они используются библиотекой FatFS для доступа к карте. А вся дальнейшая работа идет с помощью функций библиотеки.

Ну и в заключение пример работы, который создает директорию, в ней файл.

FRESULT f_err_code;
static FATFS FATFS_Obj;
UINT len; //для хранения количества реально записанных байт
if (disk_initialize (0) == 0)
if (f_mount(0, &FATFS_Obj) == 0) { //Mount Fat Fs

Res = f_mkdir ("0:WorkProj"); //создаем директорию
f_chdir ("0:/DIR");
char str="Hello, Word"; //записываемая строка
//создаем файл с именем FileName и открываем его для для записи
res = f_open(&fil_obj, "newfile.txt", FA_WRITE | FA_CREATE_ALWAYS);

//записываем строку в файл
res = f_write(&fil_obj, str, sizeof(str), &len);
// if(res) return res; //если произошла ошибка
//закрываем файл
f_close(&fil_obj);
}

Мы выводили картинку на дисплей с sd карточки, но в ней были упущены некоторые моменты, первый - подключение самой карточки, второй - была рассмотрена лишь часть функций библиотеки Petit FatFs , давайте остановимся на этих моментах подробнее.

Общение с карточкой возможно по одному из двух интерфейсов, SPI или SD .

Схема подключения карточки по SPI стандартная и выглядит следующим образом, не используемые выводы карточки нужно с помощью резистора 10К подтянуть к питанию.

Надо отметить, что при подключении по SPI карточка очень требовательна к напряжению питания и небольшая просадка питающего напряжения приводит к неработоспособности карточки, это проверено на личном опыте, по поводу SD интерфейса сказать нечего, ещё не пробовал. Это всё писал к тому, что по питанию обязательно ставить конденсаторы . Что касается дросселя, он должен быть рассчитан на ток до 100мА, но ставить его необязательно.

На схемах, изображённых выше видно, что для работы карточке необходимо 3.3 вольта, соответственно, в линиях передачи данных напряжение не должно выходить за диапазон 0 – 3.3 вольт и тут возникает вопрос, что делать если МК питается от 5 вольт?
Ответ прост, надо согласовать линии передачи данных, а сделать это можно с помощью обычного резистивного делителя.

С подключением разобрались, давайте теперь рассмотрим как пользоваться библиотекой Petit FatFs , которая предназначена для 8-битных микроконтроллеров с малым размером памяти.

Библиотека состоит из 5 файлов:
integer.h - заголовочный файл в котором описаны основные типы данных.

diskio.h - заголовочный файл в котором объявлены прототипы низкоуровневых функций для работы с диском и статусные коды, которые они возвращают.

diskio.c - в этом файле должны быть реализованы низкоуровневые функции, изначально там "заглушки".

pffсonf.h - конфигурационный файл.

pff.h - заголовочный файл в котором объявлены прототипы функций взаимодействия с файловой системой диска.

pff.c - файл содержит реализации функций для взаимодействия с файловой системой диска.

Видно, что для того чтобы библиотека заработала необходимо реализовать низкоуровневые функции. Но если речь идет о AVR или PIC, для них сайте можно скачать пример работы с библиотекой, в котором есть файл mmc , в нем уже реализованы низкоуровневые функции. Также необходимо задать конфигурацию библиотеки в файле pff.h и написать функции необходимые для работы SPI.

Функции Petit FatFs.

FRESULT pf_mount (FATFS*) - функция монтирует/демонтирует диск. Эту функцию необходимо вызывать до начала работы с диском, если вызвать функцию с нулевым указателем диск демонтируется. Функция может быть вызвана в любой момент времени.

Параметры
FATFS* fs - указатель на объект типа FATFS, описание этой структуры можно посмотреть в файле pff.h. Нам надо всего лишь объявить переменную такого типа.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0)
FR_NOT_READY - устройство не может быть инициализировано
FR_DISK_ERR - возникла ошибка во время чтения с диска
FR_NO_FILESYSTEM - на диске нет правильного раздела FAT

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //диск смонтирован, работаем с ним //демонтируем диск pf_mount(NULL); } else { //не удалось смонтировать диск }

FRESULT pf_open (const char* path) - функция открывает существующий файл. После того как файл открыт с ним можно работать, то есть читать из него и записывать в него. С открытым файлом можно работать до тех пор, пока не будет открыт другой файл. Функция может быть вызвана в любой момент времени.

Параметры
const char* path - указатель на строку, указывающую путь к файлу. Путь надо указывать полностью относительно корневой директории, разделяя директории слэшем.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_NO_FILE - файл не найден
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //делаем что-то } //открываем файл лежащий в папке new if(pf_open("new/hello.txt") == FR_OK) { //делаем что-то } //демонтируем диск pf_mount(NULL); } else { //не удалось смонтировать диск }

FRESULT pf_read(void* buff, WORD btr, WORD* br) - функция читает указанное количество байт из файла и сохраняет их в буфер. Если количество прочитанных байт меньше чем указано, значит был достигнут конец файла.
#define _USE_READ 1

Параметры:
void* buff - указатель на буфер, в котором сохраняются прочитанные данные
WORD btr - количество байт, которые нужно прочитать
WORD* br - указатель на переменную, в которой хранится количество прочитанных байт.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE buff;//буфер для чтения файла WORD br; //счетчик прочитанных байт //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //читаем из него 10 байт pf_read(buff, 10, &br); if(br != 10) { //если br не равно 10 //значит мы достигли конца файла } } }

FRESULT pf_write(const void* buff, WORD btw, WORD* bw) - функция позволяет записывать данные в открытый файл. Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_WRITE 1

Параметры:
void* buff - указатель на буфер, который хотим записать, нулевое значение финализирует запись
WORD btw - количество байт, которые хотим записать
WORD* bw - указатель на переменную, хранящий количество байт, которые удалось записать. Анализируя, эту переменную можно узнать был ли достигнут конец файла.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

Из-за того, что библиотека рассчитана на микроконтроллеры с малым объемом памяти, эта функция имеет ряд ограничений:

• нельзя создавать новые файлы, а записывать можно только в существующие
• нельзя увеличивать размер файла
• нельзя обновить временную метку
• операцию записи можно начать/остановить только на границе сектора
• файловый атрибут "только для чтения" не может запретить запись

Для того чтобы понять предпоследний пункт, надо знать, что память карточки разбита на блоки(сектора) по 512 байт и запись можно начать только с начала сектора . Таким образом если мы хотим записать 1000 байт, то первый сектор запишется полностью, а во второй запишется только 488 байт, а оставшиеся 24 байта заполнятся нулями.

Для записи в открытый файл надо выполнить следующие действия:

• установить указатель на границу сектора, если установить не на границу, то указатель будет округлен до нижней границы сектора
• вызвать функцию записи нужное количество раз
• финализировать запись, вызвав функцию с нулевым указателем

Для того, чтобы привести пример работы функции записи необходимо рассмотреть ещё одну функцию.

FRESULT pf_lseek(DWORD offset) - устанавливает указатель чтения/записи в открытом файле. Устанавливать указатель можно абсолютным или относительным смещением, для абсолютного смещения необходимо передать в функцию число
pf_lseek(5000);
для относительного, передать значение указателя на текущую позицию fs.fptr и величину смещения
pf_lseek(fs.fptr + 3000);
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_LSEEK 1

Параметры:
DWORD offset - количество байт, на которые нужно сместить указатель.

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - файл не был открыт

Записать данные в файл можно следующим образом.
FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE buff;//буфер для чтения файла WORD br; //счетчик прочитанных байт //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в корневой директории if(pf_open("hello.txt") == FR_OK) { //устанавливаем указатель на первый сектор pf_lseek(0); //записываем pf_write(buff, 10, &br); //финализируем запись pf_write(0, 0, &br); } }

Также оставляю тут кусок реально работающего кода, в котором используются все выше описанные функции.
#define F_CPU 8000000UL #define buff_size 10 #include #include #include "diskio.h" #include "pff.h" #include "spi.h" FATFS fs;//объявляем объект типа FATFS BYTE read_buff;//буфер для чтения файла BYTE write_buff = "hello word";////буфер для записи в файл UINT br; //счетчик прочитанных байт int main(void) { //монтируем диск if (pf_mount(&fs) == FR_OK) { //открываем файл лежащий в папке new if(pf_open("new/hello.txt") == FR_OK) { //устанавливаем указатель записи pf_lseek(0); //записываем pf_write(write_buff, buff_size, &br); //финализируем запись pf_write(0, 0, &br); //устанавливаем указатель чтения pf_lseek(0); //читаем то, что записали pf_read(read_buff, buff_size, &br); if(br != buff_size) { //если br не равно buff_size //значит мы достигли конца файла } } //демонтируем диск pf_mount(NULL); } while(1) { } }

FRESULT pf_opendir(DIR* dp, const char * path) - функция открывает существующую директорию и создает указатель на объект типа DIR, который будет использоваться для получения списка файлов открытой директории.
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_DIR 1

Параметры:
DIR *dp - указатель на переменную типа DIR.

const char * path - указатель на строку, которая содержит путь к директории, директории разделяются слэшем

Возвращаемые значения:
FR_OK (0) - возвращается в случае успешного выполнения функции
FR_NO_PATH - не удалось найти путь
FR_NOT_READY - не удалось инициализировать диск
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_ENABLED - диск не был смонтирован

//объявляем переменные FATFS fs; DIR dir; //монтируем диск pf_mount(&fs); //открываем директорию pf_opendir(&dir, "MY_FOLDER");

FRESULT pf_readdir(DIR* dp, FILINFO* fno) - функцию позволяет прочитать содержимое директории. Для этого нужно открыть директорию с помощью функции pf_opendir() и вызывать pf_readdir(). Каждый раз при вызове функция будет возвращать название объекта(папки/файла) лежащего в указанной директории. Когда она пройдется по всем объектам, вернет нулевую строку в элементе массива fno.fname.
Для того чтобы функция работала в файле pffconf.h надо записать
#define _USE_DIR 1

Параметры:
DIR *dp - указатель на переменную типа DIR, которая должна быть предварительно объявлена

FILINFO *fno - указатель на переменную типа FILINFO, которая должна быть предварительно объявлена.

Возвращаемые значения:
FR_OK - успешное завершение функции
FR_DISK_ERR - ошибка диска
FR_NOT_OPENED - не открыта директория

FATFS fs; FRESULT res; FILINFO fno; DIR dir; //монтируем диск pf_mount(&fs); //открываем директорию res = pf_opendir(&dir, MY_FOLDER); //читаем содержимое директории for(;;){ res = pf_readdir(&dir, &fno); //проверяем не возникло ли ошибок при чтении // и есть ли еще файлы в указанной директории if ((res != FR_OK) || (fno.fname == 0)){ break; } //выводим удобным способом fno.fname usart_sendStr(fno.name); usart_sendStr(/r); }

Ну и напоследок оставлю тут рабочий проект

В устройствах на микроконтроллерах для хранения больших объемов данных используется внешняя память. Если требуется хранить единицы мегабайт, то подойдут микросхемы последовательной флэш памяти. Однако для больших объемов (десятки -сотни мегабайт) обычно применяются какие-нибудь карты памяти. В настоящий момент наибольшее распространение получили SD и microSD карты, о них я и хотел бы поговорить в серии материалов. В этой статье речь пойдет о подключении SD карт к микроконтроллеру, а в следующих мы будет разбираться как читать или записывать на них данные.

Распиновка SD и microSD карт

SD карты могут работать в двух режимах - SD и SPI . Назначение выводов карт и схема подключения зависит от используемого режима. У 8-и разрядных микроконтроллеров AVR нет аппаратной поддержки SD режима, поэтому карты с ними обычно используются в режиме SPI. В 32-х разрядных микроконтроллерах на ядре ARM, например AT91SAM3, интерфейс для работы с картами в SD режиме есть, поэтому там можно использовать любой режим работы.

Назначение контактов SD карты в SD режиме

Назначение контактов SD карты в SPI режиме

Назначение контактов microSD карты в SD режиме

Назначение контактов microSD карты в SPI режиме

Подключение SD и microSD карт к микроконтроллеру в SPI режиме

Напряжение питания SD карт составляет 2.7 - 3.3 В. Если используемый микроконтроллер запитывается таким же напряжением, то SD можно подключить к микроконтроллеру напрямую. Расово верная схема, составленная путем изучения спецификаций на SD карты и схем различных отладочных плат, показана на рисунке ниже. По такой схеме подключены карты на отладочных платах фирм Olimex и Atmel .

На схеме обозначены именно выводы SD карты, а не разъема.

L1 - феррит или дроссель, рассчитанный на ток >100 мА. Некоторые его ставят, некоторые обходятся без него. А вот чем действительно не стоит пренебрегать, так это полярным конденсатором C2. Потому что при подключении карты происходит бросок тока, напряжение питания "просаживается" и может происходить сброс микроконтроллера.

По поводу подтягивающих резисторов есть некоторая неоднозначность. Поскольку SD карты выпускаются несколькими производителями, на них существует несколько спецификаций. В одних документах четко указана необходимость подтягивающих резисторов (даже для неиспользуемых линий - 8, 9), в других документах этих указаний нет (или я не нашел).

Упрощенный вариант схемы (без подтягивающих резисторов) показан на рисунке ниже. Эта схема проверена на практике и используется в платах фирмы Microelectronika. Также она используется во многих любительских проектах, которые можно найти в сети.

Здесь сигнальные линии SD карты удерживаются в высоком состоянии микроконтроллером, а неиспользуемые линии (8, 9) никуда не подключены. По идее они должны быть подтянуты внутри SD карты. Далее я буду отталкиваться от этой схемы.

Если микроконтроллер запитывается напряжением отличным от напряжения питания SD карты, например 5 В, то нужно согласовать логические уровни . На схеме ниже показан пример согласования уровней карты и микроконтроллера с помощью делителей напряжения. Принцип согласования уровней простой - нужно из 5-и вольт получить 3.0 - 3.2 В.

Линия MISO - DO не содержит делитель напряжения, так как данные по ней передаются от SD карты к микроконтроллеру, но для защиты от дурака можно добавить аналогичный делитель напряжения и туда, на функционировании схемы это не скажется.

Если использовать для согласования уровней буферную микросхему, например CD4050 или 74AHC125, этих недостатков можно избежать. Ниже приведена схема, в которой согласование уровней выполняется с помощью микросхемы 4050. Это микросхема представляет собой 6 неинвертирующих буферов. Неиспользуемые буферы микросхемы "заглушены".

Подключение microSD карт аналогичное, только у них немного отличается нумерация контактов. Приведу только одну схему.

На схемах я рассматривал подключение SD карт к микроконтроллеру напрямую - без разъемов. На практике, конечно, без них не обойтись. Существует несколько типов разъемов и они друг от друга немного отличаются. Как правило, выводы разъемов повторяют выводы SD карты и также содержать несколько дополнительных - два вывода для обнаружения карты в разъеме и два вывода для определения блокировки записи. Электрически эти выводы с SD картой никак не связаны и их можно не подключать. Однако, если они нужны, их можно подключить как обычную тактовую кнопку - один вывод на землю, другой через резистор к плюсу питания. Или вместо внешнего резистора использовать подтягивающий резистор микроконтроллера.

Подключение SD и microSD карт к микроконтроллеру в SD режиме

Ну и для полноты картины приведу схему подключения SD карты в ее родном режиме. Он позволяет производить обмен данными на большей скорости, чем SPI режим. Однако аппаратный интерфейс для работы с картой в SD режиме есть не у всех микроконтроллеров. Например у Atmel`овских ARM микроконтроллеров SAM3/SAM4 он есть.

Шина данных DAT может использоваться в 1 битном или 4-х битном режимах.

Продолжение следует...

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.

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

Использование 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.

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 ардуино

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 Ардуино. 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 ардуино такой выход есть.

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

Библиотека ардуино 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:

#include #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 ардуино 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.

/* Регистратор данных с использованием SD карт Пример сохранения данных с аналоговых портов на SD карте. Данные будут сохраняться в файле в виде набора строк с разделителем полей в виде символа "," Схема подключения: * Аналоговые сенсоры подключаются к аналоговым пинам * Модуль SD карты подключен в SPI по стандартной схеме: ** MOSI - пин 11 ** MISO - пин12 ** CLK - пин 13 ** CS - pin 4 */ #include #include const int PIN_CHIP_SELECT = 4; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.print("Initializing SD card..."); // Этот пин обязательно должен быть определен как OUTPUT pinMode(10, OUTPUT); // Пытаемся проинициализировать модуль if (!SD.begin(PIN_CHIP_SELECT)) { Serial.println("Card failed, or not present"); // Если что-то пошло не так, завершаем работу: return; } Serial.println("card initialized."); } void loop() { // Строка с данными, которые мы поместим в файл: String logStringData = ""; // Считываем данные с портов и записываем в строку for (int i = 0; i < 5; i++) { int sensor = analogRead(i); logStringData += String(sensor); if (i < 4) { logStringData += ","; } } // Открываем файл, но помним, что одновременно можно работать только с одним файлом. // Если файла с таким именем не будет, ардуино создаст его. File dataFile = SD.open("datalog.csv", FILE_WRITE); // Если все хорошо, то записываем строку: if (dataFile) { dataFile.println(logStringData); dataFile.close(); // Публикуем в мониторе порта для отладки Serial.println(logStringData); } else { // Сообщаем об ошибке, если все плохо Serial.println("error opening datalog.csv"); } }

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:

Char filename = "datalog00.CSV"; // Первоначальное название for (uint8_t i = 0; i < 100; i++) { filename = i / 10 + "0"; filename = i % 10 + "0"; if (! SD.exists(filename)) { // Проверяем наличие logfile = SD.open(filename, FILE_WRITE); break; // Дальше продолжать смысла нет } }

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.

Существует множество различных типов носителей данных на основе так называемой флеш-памяти. Мы пользуемся обычными флешками для передачи файлов друг-другу, micro-SD картами для увеличения свободного места в смартфонах, даже вместо старого доброго жесткого диска в современных ноутбуках используем SSD носители — ту же флеш-память. Флеш-память не имеет движущихся частей, в отличие от старинных дискет и более новых жестких дисков. Скорость чтения и записи такой памяти выше чем у всех прежних носителей, а энергопотребление — наоборот ниже. Другими словами, если мы хотим в наших электронных устройствах и роботах хранить какие-то данные, то рационально будет воспользоваться именно флеш-памятью. Зачем может понадобиться карта памяти? Например, для того, чтобы записывать на неё данные с различных датчиков нашего устройства. Кроме самих показаний датчиков, рационально еще записывать время съема этих показаний — это называется журналированием. Таким образом, подключив к Ардуино датчики температуры, влажности и давления, а также часы реального времени и карту памяти мы сможем сделать настоящую погодную станцию! Разберем как именно карта памяти подключается к Ардуино и каким образом осуществляется её запись и чтение.

1. Подключение модуля micro-SD карт к Ардуино

2. Программа для чтения micro-SD карты

#include Sd2Card card; SdVolume volume; SdFile root; const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); Serial.print("\nInitializing SD card..."); if (!card.init(SPI_HALF_SPEED, chipSelect)) { // неверное подключение или карта неисправна Serial.println("initialization failed"); return; } else { // всё ок! Serial.println("Wiring is correct and a card is present."); } // считываем тип карты и выводим его в COM-порт Serial.print("\nCard type: "); switch (card.type()) { case SD_CARD_TYPE_SD1: Serial.println("SD1"); break; case SD_CARD_TYPE_SD2: Serial.println("SD2"); break; case SD_CARD_TYPE_SDHC: Serial.println("SDHC"); break; default: Serial.println("Unknown"); } // инициализация файловой системы if (!volume.init(card)) { // неверная файловая система Serial.println("Could not find FAT16/FAT32 partition."); return; } // считываем тип и вычисляем размер первого раздела uint32_t volumesize; Serial.print("\nVolume type is FAT"); Serial.println(volume.fatType(), DEC); Serial.println(); volumesize = volume.blocksPerCluster(); // блоков на кластер volumesize *= volume.clusterCount(); // кластеров volumesize *= 512; // 512 байтов в блоке, итого байт.. Serial.print("Volume size (bytes): "); Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Kbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Mbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.println("\nFiles found on the card (name, date and size in bytes): "); root.openRoot(volume); // выводим список файлов root.ls(LS_R | LS_DATE | LS_SIZE); } void loop(void) { } Загружаем программу в Ардуино и открываем монитор COM-порта:
Если появилась подобная информация, значит с картой и модулем всё в порядке. Можно приступать к дальнейшей работе.

3. Программа для записи данных на micro-SD карту

Теперь попробуем создать новый файл на карте и записать туда простую фразу «Hello from robotclass». #include #include const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); if (!SD.begin(chipSelect)) { Serial.println("Card failed, or not present"); return; } // строка, которую мы запишем в файл String dataString = "Hello from RobotClass"; // открываем файл, в который будет записана строка File dataFile = SD.open("test.txt", FILE_WRITE); if (dataFile) { // записываем строку в файл dataFile.println(dataString); dataFile.close(); Serial.println("Success!"); } else { // выводим ошибку если не удалось открыть файл Serial.println("error opening file"); } } void loop() { } Загружаем программу. Затем выключаем Ардуино, достаем микро-SD карту из модуля и проверяем на компьютере её содержимое. В корне карты должен появиться файл test.txt с нашей фразой «Hello from RobotClass». Примечание! Имя файла, которое указывается в функции open не должно содержать более 8 букв (не включая расширение).

4. Программа для чтения данных с micro-SD карты

Наконец, прочитаем файл test.txt и выведем в COM-порт текст из него. #include #include const int chipSelect = 4; void setup() { Serial.begin(9600); if(!SD.begin(chipSelect)){ Serial.println("initialization failed!"); return; } // открываем файл для чтения File myFile = SD.open("test.txt"); if (myFile) { // считываем все байты из файла и выводим их в COM-порт while (myFile.available()) { Serial.write(myFile.read()); } // закрываем файл myFile.close(); } else { // выводим ошибку если не удалось открыть файл Serial.println("error opening test.txt"); } } void loop() { } Загружаем программу и открываем монитор COM-порта. На экране должен появиться весь текст из файла test.txt

Заключение

В следующем уроке мы попробуем добавить в схему часы реального времени и датчик температуры. Оставив такое устройство на целый день мы сможем в итоге построить дневной график температуры.