Arduino應(yīng)用開發(fā)——SD卡

存儲設(shè)備是我們在做嵌入式開發(fā)時(shí)經(jīng)常用到的，常用的如flash、eeprom、SD卡、U盤等。SD卡的好處是容量大，讀寫速度相對較快(可以使用SDIO或SPI接口通信)。之前我也有介紹過flash的使用，那這一講主要講解一下SD卡的使用。

注：因?yàn)槲疫@里只有ESP32和ESP8266，這兩個(gè)MCU都是沒有SDIO接口的，所以這里就以SPI接口來講解了。

1 硬件介紹

1.1 模塊簡介

本文只測試了ESP32的SPI讀寫SD卡。
注：如果要用其他MCU，如ESP8266，實(shí)際上讀寫的流程是完全一樣的，只有SPI的接口引腳號以及SPI庫有略微區(qū)別，稍做修改即可。

硬件配置如下：

下圖是我在某寶買的一個(gè)SD卡通用模組，電路非常簡單，就只有幾個(gè)器件，所以這里就不再具體介紹了。

1.2 硬件連接

提示：模塊上面的絲印是直接對應(yīng)MCU那邊的，也就是說不需要MOSI接MISO這樣反一下

本文主要講解軟件部分開發(fā)，硬件部分也比較簡單，這里就不在這里具體介紹了。

2 軟件編程和測試

版本說明：
本文測試時(shí)各軟件使用的版本如下：

2.1 Arduino IDE環(huán)境搭建

Arduino開發(fā)板庫安裝

esp8266和esp32開發(fā)板環(huán)境搭建具體就不說了，不懂的同學(xué)可以看下我之前發(fā)布的博客。

esp8266開發(fā)入門教程(基于Arduino)——環(huán)境安裝

ESP32 Arduino開發(fā)環(huán)境搭建

使用VS code搭建Arduino IDE環(huán)境

2.2 SD庫API介紹

我這里只列舉常用的幾個(gè)函數(shù)，具體的介紹可以看下官方的SD庫。

2.3 測試示例

我這里先直接用官方庫提供的示例做一個(gè)測試，官方庫這里基于常用的幾個(gè)API做了一個(gè)封裝，添加了很多調(diào)試信息，對可能出現(xiàn)的一些錯(cuò)誤操作也做了提示（如：在讀寫之前會先判斷文件是否正確打開），使得整個(gè)文件操作的流程更加完善，所以這套demo里面有很多細(xì)節(jié)都是值得參考的。
示例代碼：

#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SPI.h"

void listDir(fs::FS &fs, const char * dirname, uint8_t levels){
    Serial.printf("Listing directory: %sn", dirname);

    File root = fs.open(dirname);
    if(!root){
        Serial.println("Failed to open directory");
        return;
    }
    if(!root.isDirectory()){
        Serial.println("Not a directory");
        return;
    }

    File file = root.openNextFile();
    while(file){
        if(file.isDirectory()){
            Serial.print("  DIR : ");
            Serial.println(file.name());
            if(levels){
                listDir(fs, file.path(), levels -1);
            }
        } else {
            Serial.print("  FILE: ");
            Serial.print(file.name());
            Serial.print("  SIZE: ");
            Serial.println(file.size());
        }
        file = root.openNextFile();
    }
}

void createDir(fs::FS &fs, const char * path){
    Serial.printf("Creating Dir: %sn", path);
    if(fs.mkdir(path)){
        Serial.println("Dir created");
    } else {
        Serial.println("mkdir failed");
    }
}

void removeDir(fs::FS &fs, const char * path){
    Serial.printf("Removing Dir: %sn", path);
    if(fs.rmdir(path)){
        Serial.println("Dir removed");
    } else {
        Serial.println("rmdir failed");
    }
}

void readFile(fs::FS &fs, const char * path){
    Serial.printf("Reading file: %sn", path);

    File file = fs.open(path);
    if(!file){
        Serial.println("Failed to open file for reading");
        return;
    }

    Serial.print("Read from file: ");
    while(file.available()){
        Serial.write(file.read());
    }
    file.close();
}

void writeFile(fs::FS &fs, const char * path, const char * message){
    Serial.printf("Writing file: %sn", path);

    File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
    if(!file){
        Serial.println("Failed to open file for writing");
        return;
    }
    if(file.print(message)){
        Serial.println("File written");
    } else {
        Serial.println("Write failed");
    }
    file.close();
}

void appendFile(fs::FS &fs, const char * path, const char * message){
    Serial.printf("Appending to file: %sn", path);

    File file = fs.open(path, FILE_APPEND);
    if(!file){
        Serial.println("Failed to open file for appending");
        return;
    }
    if(file.print(message)){
        Serial.println("Message appended");
    } else {
        Serial.println("Append failed");
    }
    file.close();
}

void renameFile(fs::FS &fs, const char * path1, const char * path2){
    Serial.printf("Renaming file %s to %sn", path1, path2);
    if (fs.rename(path1, path2)) {
        Serial.println("File renamed");
    } else {
        Serial.println("Rename failed");
    }
}

void deleteFile(fs::FS &fs, const char * path){
    Serial.printf("Deleting file: %sn", path);
    if(fs.remove(path)){
        Serial.println("File deleted");
    } else {
        Serial.println("Delete failed");
    }
}

void testFileIO(fs::FS &fs, const char * path){
    File file = fs.open(path);
    static uint8_t buf[512];
    size_t len = 0;
    uint32_t start = millis();
    uint32_t end = start;
    if(file){
        len = file.size();
        size_t flen = len;
        start = millis();
        while(len){
            size_t toRead = len;
            if(toRead > 512){
                toRead = 512;
            }
            file.read(buf, toRead);
            len -= toRead;
        }
        end = millis() - start;
        Serial.printf("%u bytes read for %u msn", flen, end);
        file.close();
    } else {
        Serial.println("Failed to open file for reading");
    }


    file = fs.open(path, FILE_WRITE);
    if(!file){
        Serial.println("Failed to open file for writing");
        return;
    }

    size_t i;
    start = millis();
    for(i=0; i<2048; i++){
        file.write(buf, 512);
    }
    end = millis() - start;
    Serial.printf("%u bytes written for %u msn", 2048 * 512, end);
    file.close();
}

void setup(){
    Serial.begin(115200);
    if(!SD.begin()){
        Serial.println("Card Mount Failed");
        return;
    }
    uint8_t cardType = SD.cardType();

    if(cardType == CARD_NONE){
        Serial.println("No SD card attached");
        return;
    }

    Serial.print("SD Card Type: ");
    if(cardType == CARD_MMC){
        Serial.println("MMC");
    } else if(cardType == CARD_SD){
        Serial.println("SDSC");
    } else if(cardType == CARD_SDHC){
        Serial.println("SDHC");
    } else {
        Serial.println("UNKNOWN");
    }

    uint64_t cardSize = SD.cardSize() / (1024 * 1024);
    Serial.printf("SD Card Size: %lluMBn", cardSize);

    listDir(SD, "/", 0);
    createDir(SD, "/mydir");   // 創(chuàng)建一個(gè)目錄/mydir
    listDir(SD, "/", 0);
    removeDir(SD, "/mydir");   // 刪除/mydir目錄
    listDir(SD, "/", 2);
    writeFile(SD, "/hello.txt", "Hello ");    // 打開創(chuàng)建一個(gè)hello.txt文件，并在文件開頭寫入"Hello "
    appendFile(SD, "/hello.txt", "World!n"); // 在hello.txt文件末尾繼續(xù)寫入"World!"，然后換行
    readFile(SD, "/hello.txt");               // 讀取hello.txt文件的內(nèi)容并打印出來
    deleteFile(SD, "/foo.txt");               // 刪除foo.txt文件（提示：該目錄下沒有foo.txt文件，應(yīng)該會提示錯(cuò)誤）
    renameFile(SD, "/hello.txt", "/foo.txt"); // 把hello.txt文件重命名為foo.txt
    readFile(SD, "/foo.txt");                 // 讀取foo.txt文件的內(nèi)容并打印出來
    testFileIO(SD, "/test.txt");              // 測試文件讀寫速度
    Serial.printf("Total space: %lluMBn", SD.totalBytes() / (1024 * 1024));  // 讀取并打印SD卡的總?cè)萘?/span>
    Serial.printf("Used space: %lluMBn", SD.usedBytes() / (1024 * 1024));    // 讀取并打印SD卡的剩余容量
}

void loop(){

}

測試結(jié)果：
通過串口打印可以看到以下信息：

如果硬件異?；蛘呓泳€不對，會出現(xiàn)通訊異常，提示如下：

3 結(jié)束語

好了，關(guān)于如何基于Arduino使用SD卡就介紹到這里，內(nèi)容不多，講的也比較簡單，如果還有什么問題，歡迎在評論區(qū)留言或者私信給我。

想了解更多Arduino的內(nèi)容，可以關(guān)注一下博主，后續(xù)我還會繼續(xù)分享更多的經(jīng)驗(yàn)給大家。

esp8266基于Arduino的開發(fā)教程匯總:
https://blog.csdn.net/ShenZhen_zixian/article/details/121659482

如果這篇文章能夠幫到你，就…你懂得。