Odaberite SD sučelje za ESP32: 12 koraka (sa slikama)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:33

Ove upute pokazuju nešto o odabiru SD sučelja za vaš ESP32 projekt.

Korak 1: SD sučelje

U izvornoj Arduino SD biblioteci, SD sučelje koristi način prijenosa SD SPI sabirnice.

SD zapravo imaju više načina prijenosa:

• Način rada sabirnice SPI: ESP32 ima više od 1 sabirnice SPI, može se prilagoditi tijekom inicijalizacije
• 1-bitni / 4-bitni način rada sabirnice SD: ESP32 posvećuje drugu knjižnicu pod nazivom SD_MMC za implementaciju API-ja načina rada sabirnice SD
• SD UHS-II način rada: ESP32 nije podržan

Ref.:

www.arduino.cc/en/reference/SD

en.wikipedia.org/wiki/SD_card

docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/lat…

Korak 2: ESP32 GPIO mapiranje pinova

Evo zadanog mapiranja ESP32 GPIO pinova:

Igla za SD karticu	MicroSD pin	Ime	4-bitna SD sabirnica	1-bitna SD sabirnica	SPI sabirnica (HSPI / VSPInative pinovi)
1	2	D3	13	-	SS (15/5)
2	3	CMD	15	15	MOSI (13/23)
3	-	VSS	GND	GND	GND
4	4	VDD	3.3V	3.3V	3.3V
5	5	CLK	14	14	SCK (14/18)
6	6	VSS	GND	GND	GND
7	7	D0	2	2	MISO (12/19)
8	8	D1	4	-	-
9	1	D2	12	-	-

Mapiranje GPIO pinova 1-bitne / 4-bitne SD sabirnice nije moguće promijeniti.

Jednostavan poziv SD_MMC begin () na početni način rada 4-bitne SD sabirnice:

SD_MMC.begin ();

Način 1-bitne SD sabirnice može se odabrati metodom SD_MMC begin (), npr.

SD_MMC.begin ("/cdcard", istina);

SPI sabirnica (HSPI ili VSPI) može se odabrati prilikom stvaranja instance SPIClass, npr.

SPIClass spi = SPIClass (HSPI);

Kao što vidite, 1-bitna / 4-bitna SD sabirnica dijele pinove s HSPI-om, ali mapiranje pinova SD kartice nije isto. Dakle, ako je hardver spojen prema karti pin -a SD sabirnice, ne može izravno koristiti izvorne pinove HSPI -ja. GPIO pinovi se mogu nadjačati metodom SPIClass begin (), npr.

SPIClass spi = SPIClass (HSPI);

spi.početak (14 / * SCK * /, 2 / * MISO * /, 15 / * MOSI * /, 13 / * SS * /);

Također, SD knjižnica može nadjačati SS pin, SPI sabirnicu i frekvenciju sabirnice pri SD begin () metodi, npr.

SD.početak (13 / * SS * /, spi, 80000000);

Korak 3: Zahtjevi za povlačenje SD-a

Ako želite koristiti 4-bitni način rada sabirnice SD, molimo vas da se pridržavate zahtjeva za povlačenje ESP32 SD, posebno:

• Pull-up sukobi na GPIO13
• Sukobi između Bootstrapa i SDIO -a na DAT2

Ref.:

docs.espressif.com/projects/esp-idf/en/lat…

Korak 4: Razni hardver

ESP32 ima mnogo razvojnog kompleta i razvojne ploče, neki od njih imaju ugrađen utor za microSD karticu.

Evo nekoliko primjera u mojoj ruci:

• TTGO T-Watch, spojen je na GPIO pinove 2, 13, 14 i 15 prema 1-bitnom načinu rada sabirnice SD, pa može koristiti način rada sa 1-bitnom SD sabirnicom i način rada sabirnice SPI
• Serija M5Stack, spojena je na GPIO pinove 4, 18, 19 i 23 prema izvornim pinovima VSPI, tako da može koristiti zadane postavke SD biblioteke [SD.begin (4)]
• ODROID-GO, spojen je na GPIO pinove 18, 19, 22 i 23 prema izvornim pinovima VSPI, tako da može koristiti zadane postavke SD biblioteke [SD.begin (22)]
• ESP32-CAM, spojen je na GPIO pinove 2, 4, 12, 13, 14 i 15 prema 4-bitnom načinu rada sabirnice SD, tako da može koristiti sve 4-bitne / 1-bitne načine sabirnice SD i način rada sabirnice SPI
• TTGO T8 dev ploča, spojena je na GPIO pinove 2, 13, 14 i 15 prema 1-bitnom načinu rada sabirnice, tako da može koristiti način rada sa 1-bitnom SD sabirnicom i način rada sabirnice SPI

www.lilygo.cn/prod_view.aspx?Id=1123

docs.m5stack.com/

wiki.odroid.com/odroid_go/odroid_go

wiki.ai-thinker.com/esp32-cam

github.com/LilyGO/TTGO-T8-ESP32

Korak 5: Ploča za razbijanje utora za SD karticu

Razvojna ploča s ugrađenim utorom za MicroSD karticu možda nije spojila sve pinove i većina ne može koristiti način rada 4-bitne SD sabirnice. Pojedinačna ploča za probijanje utora za SD karticu pruža bolju fleksibilnost.

U isto vrijeme, mnoge ploče za probijanje LCD -a također probijaju utor za SD karticu u punoj veličini. Međutim, većina njih isključuje samo pinove SPI načina rada. Nije dovoljno koristiti kao 4-bitni način rada sabirnice SD, ali ga i dalje možete koristiti kao način rada sa 1-bitnom SD sabirnicom prema ovom preslikavanju veze:

LCD -> ESP32

SD_CS -> ništa SD_MOSI -> 15 SD_MISO -> 2 SD_SCK -> 14

Korak 6: Odvojite GPIO 2 tijekom programa

4-bitna veza načina rada sabirnice SD čini da ESP32 ne uspije ući u programski način. Prije učitavanja novog programa odspojite GPIO 2 s ploče za probijanje utora za SD karticu DAT0.

Korak 7: Mjerenje performansi

Napisao sam jednostavan Arduino program za mjerenje performansi:

github.com/moononournation/ESP32_SD_Benchm…

Evo hardvera za mjerenje performansi:

ESP32

NodeMCU ESP32-32S V1.1 (WROOM-32)

Utor za SD karticu

Ploča za probijanje utora za MicroSD karticu

SD kartica

U ruci imam SanDisk 8 GB MicroSD i stari 128 MB MicroSD.

Korak 8: Mjerilo za 4-bitni način rada SD_MMC

SanDisk 8 GB MicroSD

20: 27: 46.000 -> Test write /test_1k.bin

20: 27: 59.399 -> Korištena datoteka za pisanje: 13404 ms, 312.914368 KB/s 20: 27: 59.399 -> Test write /test_2k.bin 20: 28: 17.248 -> Korištena datoteka za pisanje: 17834 ms, 235.185822 KB/s 20: 28: 17.248 -> Test write /test_4k.bin 20: 28: 21.122 -> Korištena datoteka za pisanje: 3873 ms, 1082.959961 KB /s 20: 28: 21.122 -> Test write /test_8k.bin 20: 28: 23.147 -> Korištena datoteka za pisanje: 2024 ms, 2072.284668 KB/s 20: 28: 23.147 -> Test write /test_16k.bin 20: 28: 27.237 -> Korištena datoteka za pisanje: 4097 ms, 1023.750061 KB/s 20: 28: 27.237 -> Test write /test_32k.bin 20: 28: 30.088 -> Korištena datoteka za pisanje: 2842 ms, 1475.828247 KB /s 20: 28: 30.088 -> Test write /test_64k.bin 20: 28: 31.882 -> Korištena datoteka za pisanje: 1811 ms, 2316.015381 KB /s 20: 28: 31.882 -> Test read /test_1k.bin 20: 28: 35.422 -> Korištena datoteka čitanja: 3520 ms, 1191.563599 KB /s 20: 28: 35.422 -> Test read /test_2k.bin 20: 28: 38.813 -> Korištena datoteka za čitanje: 3389 ms, 1237.622925 KB/s 20: 28: 38.813 -> Test čitanje /test_4k.bin 20: 28: 42.273 -> Korištena datoteka za čitanje: 3474 ms, 1207.341431 KB/s 20:28: 42.273 -> Test read /test_8k.bin 20: 28: 45.752 - > Korištena datoteka za čitanje: 3487 ms, 1202.840210 KB/s 20: 28: 45.752 -> Test čitanje /test_16k.bin 20: 28: 48.988 -> Korištena datoteka za čitanje: 3213 ms, 1305.416748 KB/s 20: 28: 48.988 -> Test read /test_32k.bin 20: 28: 52.077 -> Korištena datoteka za čitanje: 3093 ms, 1356.063354 KB /s 20: 28: 52.077 -> Test read /test_64k.bin 20: 28: 55.141 -> Korištena datoteka za čitanje: 3080 ms, 1361.786987 KB/s

Stari 128 MB MicroSD

20: 30: 43.309 -> E (274) sdmmc_sd: sdmmc_check_scr: send_scr vraćeno 0x109

20: 30: 43.309 -> Kartica nije uspjela

Korak 9: Mjerilo za 1-bitni način rada SD_MMC

SanDisk 8 GB MicroSD

20: 31: 45.194 -> Test write /test_1k.bin

20: 31: 59.506 -> Korištena datoteka za pisanje: 14325 ms, 292.796082 KB/s 20: 31: 59.506 -> Test write /test_2k.bin 20: 32: 17.686 -> Korištena datoteka za pisanje: 18163 ms, 230.925735 KB/s 20: 32: 17.686 -> Test write /test_4k.bin 20: 32: 21.291 -> Korištena datoteka za pisanje: 3611 ms, 1161.535278 KB /s 20: 32: 21.291 -> Test write /test_8k.bin 20: 32: 23.939 -> Korištena datoteka za pisanje: 2652 ms, 1581.562622 KB/s 20: 32: 23.939 -> Test write /test_16k.bin 20: 32: 28.397 -> Korištena datoteka za pisanje: 4448 ms, 942.964050 KB/s 20: 32: 28.397 -> Test write /test_32k.bin 20: 32: 31.835 -> Korištena datoteka za pisanje: 3429 ms, 1223.185791 KB /s 20: 32: 31.835 -> Test write /test_64k.bin 20: 32: 33.882 -> Korištena datoteka za pisanje: 2058 ms, 2038.048584 KB /s 20: 32: 33.882 -> Test read /test_1k.bin 20: 32: 38.031 -> Korištena datoteka čitanja: 4146 ms, 1011.650757 KB /s 20: 32: 38.031 -> Test read /test_2k.bin 20: 32: 42.062 -> Korištena datoteka za čitanje: 4019 ms, 1043.618774 KB/s 20: 32: 42.062 -> Test čitanje /test_4k.bin 20: 32: 46.170 -> Korištena datoteka za čitanje: 4106 ms, 1021.506104 KB/s 20:32: 46.170 -> Test read /test_8k.bin 20: 32: 50.288 -> Korištena datoteka čitanja: 4121 ms, 1017.787903 KB/s 20: 32: 50.288 -> Test čitanje /test_16k.bin 20: 32: 54.112 -> Korištena datoteka čitanja: 3840 ms, 1092.266724 KB/s 20: 32: 54.112 -> Test read /test_32k.bin 20: 32: 57.840 -> Korištena datoteka za čitanje: 3739 ms, 1121.771606 KB /s 20: 32: 57.840 -> Test read /test_64k.bin 20: 33: 01.568 -> Korištena datoteka za čitanje: 3711 ms, 1130.235474 KB/s

Stari 128 MB MicroSD

20: 33: 27.366 -> Test write /test_1k.bin

20: 33: 42.386 -> Korištena datoteka za pisanje: 15020 ms, 279.247925 KB/s 20: 33: 42.386 -> Test write /test_2k.bin 20: 33: 57.927 -> Korištena datoteka za pisanje: 15515 ms, 270.338654 KB/s 20: 33: 57.927 -> Test write /test_4k.bin 20: 34: 13.108 -> Korištena datoteka za pisanje: 15195 ms, 276.031860 KB /s 20: 34: 13.108 -> Test write /test_8k.bin 20: 34: 28.162 -> Korištena datoteka za pisanje: 15048 ms, 278.728333 KB/s 20: 34: 28.162 -> Test write /test_16k.bin 20: 34: 43.287 -> Korištena datoteka za pisanje: 15142 ms, 276.998016 KB/s 20: 34: 43.287 -> Test write /test_32k.bin 20: 34: 58.278 -> Korištena datoteka za pisanje: 14964 ms, 280.292969 KB /s 20: 34: 58.278 -> Test write /test_64k.bin 20: 35: 13.370 -> Korištena datoteka za pisanje: 15101 ms, 277.750092 KB /s 20: 35: 13.370 -> Test read /test_1k.bin 20: 35: 17.563 -> Korištena datoteka čitanja: 4197 ms, 999.357666 KB /s 20: 35: 17.563 -> Test read /test_2k.bin 20: 35: 21.746 -> Korištena datoteka za čitanje: 4191 ms, 1000.788330 KB/s 20: 35: 21.746 -> Test čitanje /test_4k.bin 20: 35: 25.942 -> Korištena datoteka za čitanje: 4181 ms, 1003.182007 KB/s 20:35: 25.942 -> Test read /test_8k.bin 20: 35: 30.101 -> Korištena datoteka čitanja: 4176 ms, 1004.383118 KB/s 20: 35: 30.101 -> Test čitanje /test_16k.bin 20: 35: 34.279 -> Korištena datoteka čitanja: 4174 ms, 1004.864380 KB/s 20: 35: 34.279 -> Test read /test_32k.bin 20: 35: 38.462 -> Korištena datoteka za čitanje: 4173 ms, 1005.105225 KB /s 20: 35: 38.462 -> Test read /test_64k.bin 20: 35: 42.612 -> Korištena datoteka za čitanje: 4173 ms, 1005.105225 KB/s

Korak 10: SD SPI način rada na referentnoj vrijednosti HSPI sabirnice

SanDisk 8 GB MicroSD

08: 41: 19,703 -> Test write /test_1k.bin

08: 41: 53.458 -> Korištena datoteka za pisanje: 33743 ms, 124.301453 KB/s 08: 41: 53.458 -> Test write /test_2k.bin 08: 42: 10.000 -> Korištena datoteka za pisanje: 16540 ms, 253.585495 KB/s 08: 42: 10.000 -> Test write /test_4k.bin 08: 42: 17.269 -> Korištena datoteka za pisanje: 7298 ms, 574.719666 KB /s 08: 42: 17.308 -> Test write /test_8k.bin 08: 42: 22.640 -> Korištena datoteka za pisanje: 5345 ms, 784.715454 KB/s 08: 42: 22.640 -> Test write /test_16k.bin 08: 42: 32.285 -> Korištena datoteka za pisanje: 9662 ms, 434.103088 KB/s 08: 42: 32.285 -> Test write /test_32k.bin 08: 42: 36.659 -> Korištena datoteka za pisanje: 4355 ms, 963.100830 KB /s 08: 42: 36.659 -> Test write /test_64k.bin 08: 42: 39.594 -> Korištena datoteka za pisanje: 2949 ms, 1422.280151 KB /s 08: 42: 39.594 -> Test read /test_1k.bin 08: 42: 44.774 -> Korištena datoteka za čitanje: 5192 ms, 807.839783 KB /s 08: 42: 44.774 -> Test read /test_2k.bin 08: 42: 49.969 -> Korištena datoteka za čitanje: 5189 ms, 808.306824 KB/s 08: 42: 49.969 -> Test čitanje /test_4k.bin 08: 42: 55.123 -> Korištena datoteka za čitanje: 5161 ms, 812.692139 KB/s 08:42: 55.158 -> Test read /test_8k.bin 08: 43: 00.300 -> Pročitaj upotrijebljena datoteka: 5176 ms, 810.336914 KB/s 08: 43: 00.334 -> Test read /test_16k.bin 08: 43: 05.277 -> Korištena datoteka za čitanje: 4948 ms, 847.676636 KB/s 08: 43: 05.277 -> Test read /test_32k.bin 08: 43: 10.028 -> Korištena datoteka za čitanje: 4773 ms, 878.756348 KB /s 08: 43: 10.028 -> Test read /test_64k.bin 08: 43: 14.760 -> Korištena datoteka za čitanje: 4731 ms, 886.557617 KB/s

Stari 128 MB MicroSD

08: 43: 47.777 -> Test write /test_1k.bin

08: 44: 04.148 -> Korištena datoteka za pisanje: 16390 ms, 255.906281 KB/s 08: 44: 04.183 -> Test write /test_2k.bin 08: 44: 20.648 -> Korištena datoteka za pisanje: 16494 ms, 254.292709 KB/s 08: 44: 20.648 -> Test write /test_4k.bin 08: 44: 36.674 -> Korištena datoteka za pisanje: 16001 ms, 262.127625 KB /s 08: 44: 36.674 -> Test write /test_8k.bin 08: 44: 52.849 -> Korištena datoteka za pisanje: 16175 ms, 259.307831 KB/s 08: 44: 52.849 -> Test write /test_16k.bin 08: 45: 09.225 -> Korištena datoteka za pisanje: 16397 ms, 255.797043 KB/s 08: 45: 09.225 -> Test write /test_32k.bin 08: 45: 25.363 -> Korištena datoteka za pisanje: 16143 ms, 259.821838 KB /s 08: 45: 25.397 -> Test write /test_64k.bin 08: 45: 41.632 -> Korištena datoteka za pisanje: 16263 ms, 257.904694 KB /s 08: 45: 41.632 -> Test read /test_1k.bin 08: 45: 46.488 -> Korištena datoteka čitanja: 4856 ms, 863.736389 KB /s 08: 45: 46.488 -> Test read /test_2k.bin 08: 45: 51.332 -> Korištena datoteka za čitanje: 4840 ms, 866.591736 KB/s 08: 45: 51.332 -> Test čitanje /test_4k.bin 08: 45: 56.163 -> Korištena datoteka za čitanje: 4834 ms, 867.667358 KB/s 08:45: 56.163 -> Test read /test_8k.bin 08: 46: 00.998 -> R upotrijebljena ead datoteka: 4827 ms, 868.925598 KB/s 08: 46: 00.998 -> Test read /test_16k.bin 08: 46: 05.808 -> Korištena pročitana datoteka: 4825 ms, 869.285828 KB/s 08: 46: 05.843 -> Test read /test_32k.bin 08: 46: 10.637 -> Korištena datoteka za čitanje: 4824 ms, 869.466003 KB /s 08: 46: 10.637 -> Test read /test_64k.bin 08: 46: 15.478 -> Korištena datoteka za čitanje: 4825 ms, 869.285828 KB/s

Korak 11: SD SPI način rada na VSPI sabirnici

SanDisk 8 GB MicroSD

08: 54: 17.412 -> Test write /test_1k.bin

08: 54: 48.398 -> Korištena datoteka za pisanje: 30994 ms, 135.326324 KB/s 08: 54: 48.398 -> Test write /test_2k.bin 08: 55: 06.079 -> Korištena datoteka za pisanje: 17677 ms, 237.274658 KB/s 08: 55: 06.079 -> Test write /test_4k.bin 08: 55: 13.357 -> Korištena datoteka za pisanje: 7274 ms, 576.615906 KB /s 08: 55: 13.357 -> Test write /test_8k.bin 08: 55: 18.691 -> Korištena datoteka za pisanje: 5323 ms, 787.958679 KB/s 08: 55: 18.691 -> Test write /test_16k.bin 08: 55: 28.336 -> Korištena datoteka za pisanje: 9669 ms, 433.788818 KB/s 08: 55: 28.336 -> Test write /test_32k.bin 08: 55: 32.646 -> Korištena datoteka za pisanje: 4309 ms, 973.382202 KB /s 08: 55: 32.646 -> Test write /test_64k.bin 08: 55: 35.551 -> Korištena datoteka za pisanje: 2915 ms, 1438.869263 KB /s 08: 55: 35.584 -> Test read /test_1k.bin 08: 55: 40.745 -> Korištena datoteka čitanja: 5183 ms, 809.242554 KB /s 08: 55: 40.745 -> Test read /test_2k.bin 08: 55: 45.916 -> Korištena datoteka za čitanje: 5182 ms, 809.398682 KB/s 08: 55: 45.949 -> Test čitanje /test_4k.bin 08: 55: 51.091 -> Korištena datoteka za čitanje: 5162 ms, 812.534668 KB/s 08:55: 51.091 -> Test read /test_8k.bin 08: 55: 56.257 -> Read upotrijebljena datoteka: 5177 ms, 810.180420 KB/s 08: 55: 56.293 -> Test read /test_16k.bin 08: 56: 01.244 -> Korištena datoteka za čitanje: 4956 ms, 846.308289 KB/s 08: 56: 01.244 -> Test read /test_32k.bin 08: 56: 06.006 -> Korištena datoteka za čitanje: 4764 ms, 880.416443 KB /s 08: 56: 06.006 -> Test čitanje /test_64k.bin 08: 56: 10.716 -> Korištena datoteka za čitanje: 4728 ms, 887.120117 KB/s

Stari 128 MB MicroSD

08: 51: 01.939 -> Test write /test_1k.bin

08: 51: 18.358 -> Korištena datoteka za pisanje: 16422 ms, 255.407623 KB/s 08: 51: 18.358 -> Test write /test_2k.bin 08: 51: 34.529 -> Korištena datoteka za pisanje: 16173 ms, 259.339874 KB/s 08: 51: 34.529 -> Test write /test_4k.bin 08: 51: 50.911 -> Korištena datoteka za pisanje: 16372 ms, 256.187653 KB /s 08: 51: 50.911 -> Test write /test_8k.bin 08: 52: 07.056 -> Korištena datoteka za pisanje: 16137 ms, 259.918457 KB/s 08: 52: 07.056 -> Test write /test_16k.bin 08: 52: 23.383 -> Korištena datoteka za pisanje: 16351 ms, 256.516663 KB/s 08: 52: 23.383 -> Test write /test_32k.bin 08: 52: 39.533 -> Korištena datoteka za pisanje: 16128 ms, 260.063507 KB /s 08: 52: 39.533 -> Test write /test_64k.bin 08: 52: 55.764 -> Korištena datoteka za pisanje: 16250 ms, 258.111023 KB /s 08: 52: 55.764 -> Test read /test_1k.bin 08: 53: 00.645 -> Korištena datoteka čitanja: 4855 ms, 863.914307 KB /s 08: 53: 00.645 -> Test read /test_2k.bin 08: 53: 05.459 -> Korištena datoteka za čitanje: 4839 ms, 866.770813 KB/s 08: 53: 05.459 -> Test čitanje /test_4k.bin 08: 53: 10.306 -> Korištena datoteka za čitanje: 4833 ms, 867.846863 KB/s 08:53: 10.306 -> Test read /test_8k.bin 08: 53: 15.127 -> R upotrijebljena ead datoteka: 4827 ms, 868.925598 KB/s 08: 53: 15.127 -> Test read /test_16k.bin 08: 53: 19.963 -> Korištena datoteka za čitanje: 4826 ms, 869.105652 KB/s 08: 53: 19.963 -> Test read /test_32k.bin 08: 53: 24.758 -> Korištena datoteka za čitanje: 4824 ms, 869.466003 KB /s 08: 53: 24.792 -> Test read /test_64k.bin 08: 53: 29.592 -> Korištena datoteka za čitanje: 4824 ms, 869.466003 KB/s

Korak 12: Zaokružite

Način rada 4-bitne SD sabirnice ima najbolje performanse, način rada 1-bitne SD sabirnice je oko 20% sporiji, a SPI način rada oko 50% sporiji. Jedan od glavnih razloga je to što sloj protokola SD_MMC ne implementira bilo kakvo zaključavanje, ali SPI to radi. Također, 4-bitni način rada sabirnice SD ima dvostruke podatkovne linije pa teoretski udvostručuje brzinu. Ali moj stari MicroSD ne može podržati način rada 4-bitne SD sabirnice.

U većini slučajeva preporučit ću način rada 1-bitne SD sabirnice, jer:

• dobra izvedba
• bolja kompatibilnost SD kartica
• labaviji zahtjevi povlačenja SD-a
• potrebna su samo 3 GPIO pina
• manja konfiguracija koda
• mnogi dev kit, dev board i breakout board mogu koristiti ovaj način rada