Как подключить MicroSD карту к микроконтроллеру. Какие режимы работы поддерживает MicroSD. Какие выводы имеет MicroSD карта и как их правильно подключить. Как выбрать подходящую MicroSD карту для проекта.
Что такое MicroSD карта и для чего она используется
MicroSD карты — это миниатюрные съемные устройства хранения данных, широко используемые в портативной электронике. Они позволяют значительно увеличить объем памяти различных устройств, таких как:
- Смартфоны и планшеты
- Цифровые камеры и видеорегистраторы
- Портативные игровые консоли
- MP3-плееры
- GPS-навигаторы
- Различные IoT и встраиваемые устройства
Главные преимущества MicroSD карт:
- Компактные размеры (11x15x1 мм)
- Большая емкость (до 1 ТБ)
- Низкое энергопотребление
- Высокая скорость чтения/записи (до 300 МБ/с)
- Возможность многократной перезаписи
Благодаря этим качествам, MicroSD карты нашли широкое применение не только в потребительской электронике, но и в промышленных и встраиваемых системах для хранения данных, конфигураций, логов и т.д.
Распиновка MicroSD карты: назначение контактов
MicroSD карта имеет 8 контактов, расположенных в один ряд. Их назначение зависит от режима работы карты — SPI или SD. Ниже приведена таблица с описанием контактов в обоих режимах:
| Номер | Название (SPI режим) | Название (SD режим) | Описание |
|---|---|---|---|
| 1 | CS | DAT2 | Chip Select / Линия данных 2 |
| 2 | DI | CMD | Data In / Командная линия |
| 3 | GND | VSS1 | Земля |
| 4 | VCC | VDD | Питание (2.7-3.6В) |
| 5 | SCK | CLK | Тактовый сигнал |
| 6 | GND | VSS2 | Земля |
| 7 | DO | DAT0 | Data Out / Линия данных 0 |
| 8 | RSV | DAT1 | Зарезервирован / Линия данных 1 |
Режимы работы MicroSD карты: SPI vs SD
MicroSD карты могут работать в двух основных режимах:
SPI режим
SPI (Serial Peripheral Interface) — это стандартный синхронный последовательный интерфейс для подключения периферийных устройств. Основные особенности SPI режима для MicroSD карт:
- Простота реализации и отладки
- Совместимость с большинством микроконтроллеров
- Использует 4 линии: MOSI, MISO, SCK, CS
- Меньшая скорость передачи данных по сравнению с SD режимом
SD режим
SD (Secure Digital) — это проприетарный протокол, разработанный специально для SD карт. Особенности SD режима:
- Более высокая скорость передачи данных
- Поддержка 1-bit или 4-bit режимов передачи
- Требует специального контроллера или поддержки на уровне микропроцессора
- Сложнее в реализации, чем SPI режим
Выбор режима зависит от требований проекта и возможностей используемого микроконтроллера. Для большинства любительских и небольших проектов SPI режим является оптимальным выбором.
Подключение MicroSD карты к микроконтроллеру
Рассмотрим пример подключения MicroSD карты к популярному микроконтроллеру Arduino Uno в режиме SPI. Для этого нам понадобится:
- Arduino Uno или совместимая плата
- MicroSD карта
- MicroSD модуль или адаптер
- Соединительные провода
Схема подключения:
| MicroSD модуль | Arduino Uno |
|---|---|
| GND | GND |
| VCC | 3.3V |
| MISO | 12 |
| MOSI | 11 |
| SCK | 13 |
| CS | 10 |
Обратите внимание, что питание MicroSD карты осуществляется от 3.3В, а не 5В. Это важно для предотвращения повреждения карты.
Программирование работы с MicroSD картой
Для работы с MicroSD картой в Arduino IDE можно использовать стандартную библиотеку SD. Вот простой пример, демонстрирующий запись и чтение данных с карты:
«`cpp #include
Выбор MicroSD карты для проекта
При выборе MicroSD карты для вашего проекта следует учитывать несколько факторов:
Емкость
MicroSD карты доступны в различных емкостях от 1 ГБ до 1 ТБ. Выбирайте карту с учетом объема данных, которые планируете хранить.
Скорость
Скорость чтения/записи карты влияет на производительность вашего устройства. Существует несколько классов скорости:
- Class 2: минимальная скорость записи 2 МБ/с
- Class 4: минимальная скорость записи 4 МБ/с
- Class 6: минимальная скорость записи 6 МБ/с
- Class 10: минимальная скорость записи 10 МБ/с
- UHS Speed Class 1 (U1): минимальная скорость записи 10 МБ/с
- UHS Speed Class 3 (U3): минимальная скорость записи 30 МБ/с
Надежность
Для промышленных и ответственных применений рекомендуется использовать карты повышенной надежности, рассчитанные на работу в сложных условиях.
Совместимость
Убедитесь, что выбранная карта совместима с вашим устройством. Например, не все устройства поддерживают карты высокой емкости (SDXC).
Типичные проблемы при работе с MicroSD картами
При работе с MicroSD картами могут возникнуть следующие проблемы:
Ошибка инициализации
Если карта не инициализируется, проверьте:
- Правильность подключения всех выводов
- Напряжение питания (должно быть 3.3В)
- Исправность карты и модуля считывания
- Форматирование карты (рекомендуется FAT32)
Ошибки чтения/записи
При возникновении ошибок чтения или записи:
- Проверьте качество контактов и соединений
- Убедитесь, что карта не заполнена
- Попробуйте переформатировать карту
- Проверьте карту на наличие bad-блоков
Низкая скорость работы
Если скорость работы с картой ниже ожидаемой:
- Убедитесь, что используете карту подходящего класса скорости
- Проверьте настройки SPI (возможно, установлена слишком низкая частота)
- Оптимизируйте алгоритм работы с файлами (например, используйте буферизацию)
Заключение
MicroSD карты предоставляют удобный и гибкий способ хранения данных в различных устройствах. Правильное понимание распиновки, режимов работы и особенностей подключения позволяет эффективно интегрировать их в ваши проекты. При выборе карты и работе с ней учитывайте требования вашего приложения и возможности используемого оборудования.
Помните о необходимости правильного форматирования, соблюдения требований по питанию и использования качественных компонентов. Это поможет избежать большинства проблем и обеспечит надежную работу вашего устройства с MicroSD картой.
Работа с SD картой. Подключение к микроконтроллеру. Ч1
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.
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
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.
Резистивный делитель напряжения — это самый простой вариант согласования уровней, однако при высоких скоростях обмена или длинных проводах он может не подойти. Емкость входов SD карты, а также паразитная емкость линий, вместе с резисторами делителя образует RC фильтры, которые «заваливают» фронты передаваемых сигналов, а у SD карт есть определенные требования к этим фронтам.
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.
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[0..3] может использоваться в 1 битном или 4-х битном режимах.
Продолжение следует…
microSD -> SD переходник удлинитель / Хабр
Наверняка, большинству владельцев автомобильных видеорегистраторов приходилось замечать, как неудобно бывает извлекать microSD флеш-карту. Так и в моем случае, без длинного тонкого предмета или длинного ногтя флешку достать просто невозможно. Усугубляет ситуацию ещё и то, что регистратор у меня установлен прямо за зеркалом заднего вида и быстрое снятие его не предусмотренно, и доступ к нему вообще затруднен.
Поэтому я решил сделать такой удлинитель сам, что, собственно, и сделал.Не секрет, что microSD это уменьшенный вариант полноразмерной SD карты с другим разъемом и между собой эти флешки полностью совместимы. Поэтому, для возможности применения полноразмерных SD карт я буду делать microSD to SD переходник удлинитель, тем более, что подходящая SD карта у меня уже имеется. MicroSD в SD разъем вставить проще, с помощью стандартного переходника. Таким образом можно будет использовать и microSD, и SD флешки.
Схема переходника представлена ниже в виде таблицы с номерами контактов microSD и SD, которые необходимо соединить. Между контактами 4 и 3, 6 со стороны SD не лишним будет так же установить керамический конденсатор емкостью от 0,1µF.
Удлинитель состоит из microSD штекера, который будет вставляться в слот вместо флешки, flat flex кабеля и платы с разъемом под полноразмерную SD флешку. Штекер и плата выполнены методом ЛУТ на двухстороннем стеклотекстолите толщиной 1мм.
Самая сложная часть удлинителя — microSD штекер. Для его изготовления необходимо запастись штангенциркулем и плоским надфилем. Важно выдержать размер, ровно 11×15мм.
Через пол часа работы напильником должны получиться вот такие штекерочки (нужен один). На данном этапе необходимо проконтролировать, чтобы штекер легко вставлялся и вытаскивался в слот вместо флешки.
Припаиваем flat flex кабель к штекеру. Расстояние между дорожками в кабеле — 1мм. Припоя должно быть минимум, чтобы не допустить образование бугров. Штекер должен оставаться плоским.
Подкладываем между платой и кабелем кусочек двухстороннего скотча и проклеиваем конструкцию с обоих сторон скотчем. Скотчем надо заклеить также дорожки, кроме контактных площадок.
Другим концом припаиваем кабель к подготовленной плате с SD разъемом. Конденсатор smd напаян прямо на контакты разъема, для экономии места.
Открытые участки дорожек заклеиваем изолентой (не синей).
Между платой и кабелем предварительно положив так же кусочек двухстороннего скотча.
Запаковываем в термоусадку.
Видеорегистратор с полноразмерной SD флеш картой, все успешно работает.
В машине я закинул разъем с флешкой за козырек и теперь очень удобно и быстро могу оперативно её оттуда извлечь. Плюс мне теперь не придется покупать ещё одну флешку, и валявшаяся без дела SD карта нашла себе применение.
Проект в Sprint Layout 6.0 с рисунками microSD адаптера и платой под SD можно взять тут.
Спасибо за внимание.
MicroSD: пошаговое руководство
Что касается распиновки MicroSD, карты памяти играют решающую роль в качестве устройств хранения данных в современном технологическом мире.
Количество хранимой людьми информации неуклонно растет с годами. Следовательно, карты Micro Secure Digital стали более популярными.
Благодаря небольшому размеру, объему памяти, небольшому весу и способности помещаться в смартфоны, ноутбуки и другие устройства карты MicroSD предпочтительнее.
В этой статье вы узнаете о различных типах карт Micro SD, их преимуществах и недостатках. Кроме того, вы также получите советы о том, как выбрать карту micro SD; Читайте дальше, чтобы узнать больше.
Конфигурация контактов Microsd
В таблице ниже представлена конфигурация контактов Micro Secure Digital.
Распиновка карты micro SD
Источник: Wikimedia Commons Существует три типа карт Micro SD, все они имеют почти одинаковый физический интерфейс, но разные объемы памяти, а именно: A Карта MicroSDXC Как было сказано ранее, в настоящее время на рынке представлены различные типы карт памяти. Таким образом, чтобы выбрать подходящую карту Micro SD, необходимо учитывать факторы: Кроме того, всегда проверяйте, есть ли в вашем устройстве специальное гнездо для карты, поскольку не все устройства имеют слоты для карт. Слот для карты памяти и USB-слот0013 Прежде чем поместить карту Micro SD внутрь модуля и подключить ее к Arduino, ее необходимо сначала отформатировать. Как правило, в зависимости от библиотеки Arduino IDE, которую вы будете использовать, вам необходимо отформатировать карту MicroSD в файловую систему FAT32 или FAT16. Обратите внимание, что FAT 16 или FAT 32 будут лучше работать с картами, предназначенными для потребительских устройств, чем для промышленных устройств. Если ваша карта Micro SD новая, скорее всего, производители карт уже отформатировали ее в соответствии с системой FAT. Однако то, как производители карт отформатировали карту Micro SD, может привести к проблемам в вашем проекте. Кроме того, если вы используете старую карту, ее также придется отформатировать. Подводя итог, независимо от того, используете ли вы новую или старую карту Micro SD, всегда рекомендуется ее форматировать. Для эффективного форматирования производители карт рекомендуют использовать форматтер для SD-карт SD Associations, поскольку он устраняет многие проблемы, которые могут возникнуть из-за неправильного форматирования. Загрузите и установите программу форматирования, выберите нужный диск и нажмите «ФОРМАТ». Как отформатировать карту MicroSD с помощью SD Formatter. После того, как вы успешно подготовили карту MicroSD, вы можете подключить коммутационную плату. Сначала поместите модуль карты microSD внутрь макетной платы. Затем соедините контакт модуля VCC с Arduinos 5V и контакт GND с Arduinos GND. После этого у вас будут контакты, необходимые для связи по SPI. Поскольку картам MicroSD требуется существенная передача данных, они будут хорошо работать при подключении к аппаратным контактам SPI микроконтроллера. Причина в том, что аппаратные выводы SPI быстрее, а значит, и эффективнее. Обратите внимание, что различные платы Arduino имеют разные контакты SPI, требующие специальных подключений. Arduino Например, платы Uno и Nano Arduino имеют контакты SPI: цифровые 13 (SCK), 12 (MISO), 11 (MOSI). Кроме того, вам потребуется четвертый контакт для линии SS (Slave select), в основном контакт 10. Однако любой контакт будет работать нормально. Ниже приведена таблица, которой вы можете следовать для правильного подключения модуля карты Micro SD и контакта Arduino. В редких случаях, когда у вас есть Mega Arduino, вы будете использовать цифровые контакты 50 (MISO), 51 (MOSI), 52 (SCK) и, наконец, 53 (SS). В таблице ниже указаны различные цифровые контакты плат Arduino. Теперь, когда вы подключили модуль карты microSD к Arduino IDE, вы можете загрузить код. Вы можете найти программу в библиотеке Arduino IDE, перейдите к файлу, например, SD, а затем к информации о карте. После этого вам нужно будет изменить число на выборе микросхемы на 10. Мы используем десять, предполагая, что вы используете Arduino Uno или Arduino nano. В противном случае вы можете изменить его на любой контакт, который будете использовать. Затем сопоставьте и загрузите код. Вы должны увидеть напечатанную информацию о модуле карты Micro SD, если вы все сделали правильно. Стоит отметить, что SD-карты имеют скорость чтения и записи по умолчанию 12,5 Мбит/с. Печатная информация о карте Micro SD После загрузки кода и ничего не появляется, это означает, что вы неправильно подключили проект. Поэтому повторите свои шаги, чтобы проверить наличие неисправных соединений. Если вам не удалось найти неисправное соединение, но используемая вами карта Micro SD оказалась неисправной, вы можете увидеть сообщение о сбое инициализации с парой советов по устранению неполадок. Сообщение об ошибке инициализации с советами по устранению неполадок. Если вы правильно выполнили разводку и отформатировали карту в FAT 32 или FAT16, то программа будет работать эффективно, распечатывая данные карты и присутствующие файлы. Если вы неправильно отформатировали карту или использовали заблокированную карту, ниже появится сообщение. Сообщение о правильном подключении, но неправильном форматировании После успешной инициализации карты Micro SD вы можете применить приведенный ниже код для записи и чтения данных из файлов карты SD. Код довольно прост для понимания; сначала он устанавливает канал последовательной передачи на 9600 бод после включения микроконтроллера. Инициализация карты происходит, когда вы вводите I или me на последовательном мониторе. Следовательно, код будет печатать независимо от того, была ли инициализация успешной. Конструкция схемы определяет эффективность проекта. Поэтому ниже приведены примеры схем, которым вы можете следовать, чтобы разработать схему Micro SD. Принципиальная схема, показывающая подключение 4-битного режима передачи от SDMMC Outskirts и SD-карты. Где; Стандартный Диск чувствителен к окружающей среде; он может быть поврежден электростатическими зарядами, полученными от наших тел и выпущенными, когда мы прикасаемся к нему. Следовательно, было бы лучше отфильтровать излучаемые и проводящие излучения с помощью фильтров электромагнитных помех и диодов TVS, чтобы соответствовать стандартам ЭМС и предотвратить их. Схема, показывающая SD-карту, используемую в режиме SPI Сигналы выбора чипа, MOSI, часы и MISO соответствуют спецификациям SDA на приведенной выше схеме. Кроме того, SD-карта работает в режиме SPI. При использовании SD-карты в SPI или 4-битном режиме дорожки быстро передают сигналы часов и данных. Поэтому, чтобы избежать загвоздок, вам нужно; Серьезно проверьте время распространения, чтобы убедиться, что данные стабильны, прежде чем активировать чтение и запись по часам. Располагайте дорожки ниже и вокруг плоскости тонкого заземления, чтобы предотвратить перекрестные помехи. После прочтения этой статьи вы должны связать модуль карты Micro SD с Arduino. Некоторые ключевые моменты, которые следует помнить Успешная настройка вашего проекта поначалу может быть сложной задачей. Сохранить Подписаться Пожалуйста, войдите, чтобы подписаться на это руководство. После входа в систему вы будете перенаправлены обратно к этому руководству и сможете подписаться на него. Контакты питания Общие логические выводы Логические контакты SPI Если вы используете SPI для подключения к SD-картам, контакты имеют следующие функции: Подтяжки предусмотрены на всех логических выводах SPI. Логические контакты SDIO Если вы используете SDIO для подключения к SD-картам, контакты имеют следующие функции: Распиновка MicroSD: Типы карт Micro SD
Распиновка MicroSD: преимущества и недостатки
Преимущества
Недостатки 
Как выбрать карты MicroSD?
Подготовка карты Micro Secure Digital.
Связывание модуля карты Micro SD с Arduino
Код Arduino
Как только вы нажмете на информацию о карте, программа откроется в текущем окне.
Пример 1
Распиновка MicroSD: пример 2
Распиновка MicroSD: Приложения
Резюме
Тем не менее, вы справитесь после нескольких испытаний. Если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами! Распиновка | Разделительная плата Adafruit MicroSD SPI или SDIO Card
Это означает, что когда логический уровень вывода False , карты нет, а когда True , карта есть.
Это вход для чипа и может использовать только 3-вольтовую логику.
