Vyberte rozhraní SD pro ESP32: 12 kroků (s obrázky)

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:20

Tento návod ukazuje něco o výběru rozhraní SD pro váš projekt ESP32.

Krok 1: Rozhraní SD

V původní knihovně Arduino SD používá rozhraní SD režim přenosu sběrnice SD SPI.

SD má ve skutečnosti více režimů přenosu:

• Režim sběrnice SPI: ESP32 má více než 1 sběrnici SPI, lze ji přizpůsobit při inicializaci
• 1bitový / 4bitový režim sběrnice SD: ESP32 věnuje další knihovně s názvem SD_MMC implementaci rozhraní API režimu sběrnice SD
• Režim SD UHS-II: ESP32 není podporován

Odkaz:

www.arduino.cc/en/reference/SD

en.wikipedia.org/wiki/SD_card

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

Krok 2: Mapování ESP32 GPIO pinů

Zde jsou výchozí mapování pinů ESP32 GPIO:

PIN karty SD	MicroSD pin	název	4bitová sběrnice SD	1bitová sběrnice SD	Sběrnice SPI (HSPI / VSPInative piny)
1	2	D3	13	-	SS (15/5)
2	3	CMD	15	15	MOSI (13/23)
3	-	VSS	GND	GND	GND
4	4	VDD	3,3 V.	3,3 V.	3,3 V.
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	-	-

Mapování GPIO pinů 1bitové / 4bitové sběrnice SD nelze změnit.

Jednoduché volání SD_MMC begin () do počátečního 4bitového režimu sběrnice SD:

SD_MMC.begin ();

1bitový režim sběrnice SD lze vybrat metodou SD_MMC begin (), např.

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

Sběrnici SPI (HSPI nebo VSPI) lze vybrat při vytváření instance SPIClass, např.

SPIClass spi = SPIClass (HSPI);

Jak vidíte, 1bitové / 4bitové sdílené piny sběrnice SD s HSPI, ale mapování pinů karet SD není stejné. Pokud je tedy hardware připojen podle mapy pinů sběrnice SD, nemůže přímo používat nativní piny HSPI. Piny GPIO lze přepsat metodou SPIClass begin (), např.

SPIClass spi = SPIClass (HSPI);

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

A také knihovna SD může přepsat SS pin, SPI sběrnici a frekvenci sběrnice metodou SD begin (), např.

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

Krok 3: Požadavky na vytažení SD

Pokud chcete používat 4bitový režim sběrnice SD, důsledně dodržujte požadavky na vytahování ESP32 SD, zejména:

• Pull-up konflikty na GPIO13
• Konflikty mezi Bootstrap a SDIO na DAT2

Odkaz:

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

Krok 4: Různý hardware

ESP32 má spoustu vývojové sady a vývojové desky, některé z nich mají vestavěný slot pro kartu MicroSD.

Zde je několik příkladů v mé ruce:

• TTGO T-Watch, připojuje se k pinům GPIO 2, 13, 14 a 15 podle 1bitového režimu sběrnice SD, takže může používat režim 1bitové sběrnice SD a režim sběrnice SPI
• Řada M5Stack, připojuje se k pinům GPIO 4, 18, 19 a 23 podle nativních pinů VSPI, takže může používat výchozí nastavení knihovny SD [SD.begin (4)]
• ODROID-GO, připojuje se k pinům GPIO 18, 19, 22 a 23 podle nativních pinů VSPI, takže může používat výchozí nastavení knihovny SD [SD.begin (22)]
• ESP32-CAM, připojuje se k pinům GPIO 2, 4, 12, 13, 14 a 15 podle 4bitového režimu sběrnice SD, takže může používat všechny režimy 4bitové / 1bitové sběrnice SD a režim sběrnice SPI
• Deska TTGO T8 dev, připojuje se k pinům GPIO 2, 13, 14 a 15 podle 1bitového režimu sběrnice SD, takže může používat režim 1bitové sběrnice SD a režim sběrnice 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

Krok 5: Oddělovací deska pro slot pro kartu SD

Deska Dev s vestavěným slotem pro kartu MicroSD nemusí připojit všechny piny a většina z nich nemůže používat režim 4bitové sběrnice SD. Lepší flexibilitu zajišťuje samostatná deska pro oddělení slotu pro kartu SD.

Ve stejné době, mnoho LCD breakout deska také prolomit slot SD karty v plné velikosti. Většina z nich však vylamuje pouze kolíky režimu SPI. Nestačí použít jako 4bitový režim sběrnice SD, ale stále jej můžete použít jako režim 1bitové sběrnice SD tímto mapováním připojení:

LCD -> ESP32

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

Krok 6: Odpojte GPIO 2 během programu

Díky 4bitovému připojení v režimu sběrnice SD se ESP32 nepodařilo vstoupit do programového režimu. Před nahráním nového programu nezapomeňte odpojit GPIO 2 z oddělovací desky pro slot pro kartu SD DAT0.

Krok 7: Srovnávací test

Pro benchmark jsem napsal jednoduchý program Arduino:

github.com/moononournation/ESP32_SD_Benchm…

Zde je hardware pro benchmark:

ESP32

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

Slot pro SD kartu

Odlomená deska pro slot pro kartu MicroSD

SD karta

V ruce mám SanDisk 8 GB MicroSD a starý 128 MB MicroSD.

Krok 8: SD_MMC 4bitový režim Benchmark

SanDisk 8 GB MicroSD

20: 27: 46 000 -> Testovací zápis /test_1k.bin

20: 27: 59,399 -> Použitý zapisovací soubor: 13404 ms, 312,914368 KB/s 20: 27: 59,399 -> Testovací zápis /test_2k.bin 20: 28: 17,248 -> Použitý zapisovací soubor: 17834 ms, 235,185822 KB/s 20: 28: 17.248 -> Test zápisu /test_4k.bin 20: 28: 21,122 -> Použitý soubor zápisu: 3873 ms, 1082,959961 KB /s 20: 28: 21,122 -> Test zápisu /test_8k.bin 20: 28: 23,147 -> Použitý zapisovací soubor: 2024 ms, 2072,284668 KB/s 20: 28: 23,147 -> Testovací zápis/test_16k.bin 20: 28: 27,237 -> Použitý zapisovací soubor: 4097 ms, 1023,750061 KB/s 20: 28: 27,237 -> Test zapisovat /test_32k.bin 20: 28: 30,088 -> Použitý zapisovací soubor: 2842 ms, 1475,828247 KB /s 20: 28: 30,088 -> Testovací zápis /test_64k.bin 20: 28: 31,882 -> Použitý zapisovací soubor: 1811 ms, 2316.015381 KB /s 20: 28: 31,882 -> Testovací čtení /test_1k.bin 20: 28: 35,422 -> Použitý soubor pro čtení: 3520 ms, 1191,563599 KB /s 20: 28: 35,422 -> Testovací čtení /test_2k.bin 20: 28: 38,813 -> Použitý načtený soubor: 3389 ms, 1237,622925 KB/s 20: 28: 38,813 -> Testovací čtení/test_4k.bin 20: 28: 42,273 -> Použitý přečtený soubor: 3474 ms, 1207,341431 KB/s 20:28: 42,273 -> Zkušební čtení /test_8k.bin 20: 28: 45,752 - > Použitý načtený soubor: 3487 ms, 1202,840210 KB/s 20: 28: 45,752 -> Testovací čtení /test_16k.bin 20: 28: 48,988 -> Použitý načtený soubor: 3213 ms, 1305,416748 KB/s 20: 28: 48,988 -> Test čtení /test_32k.bin 20: 28: 52,077 -> Použitý soubor čtení: 3093 ms, 1356,063354 KB /s 20: 28: 52,077 -> Test čtení /test_64k.bin 20: 28: 55,141 -> Použitý soubor čtení: 3080 ms, 1361,786987 KB/s

Starý 128 MB microSD

20: 30: 43,309 -> E (274) sdmmc_sd: sdmmc_check_scr: send_scr vráceno 0x109

20: 30: 43,309 -> Mount Mount Failed

Krok 9: SD_MMC 1-bit Mode Benchmark

SanDisk 8 GB MicroSD

20: 31: 45,194 -> Testovací zápis /test_1k.bin

20: 31: 59,506 -> Použitý zapisovací soubor: 14325 ms, 292,796082 KB/s 20: 31: 59,506 -> Testovací zápis /test_2k.bin 20: 32: 17,686 -> Použitý zapisovací soubor: 18163 ms, 230,925735 KB/s 20: 32: 17,686 -> Test zápisu /test_4k.bin 20: 32: 21,291 -> Použitý soubor pro zápis: 3611 ms, 1161,535278 KB /s 20: 32: 21,291 -> Test zápisu /test_8k.bin 20: 32: 23,939 -> Použitý zapisovací soubor: 2652 ms, 1581,562622 KB/s 20: 32: 23,939 -> Testovací zápis/test_16k.bin 20: 32: 28,397 -> Použitý zapisovací soubor: 4448 ms, 942,964050 KB/s 20: 32: 28,397 -> Test zapisovat /test_32k.bin 20: 32: 31,835 -> Použitý zapisovací soubor: 3429 ms, 1223,185791 KB /s 20: 32: 31,835 -> Testovací zápis /test_64k.bin 20: 32: 33,882 -> Použitý zapisovací soubor: 2058 ms, 2038.048584 KB /s 20: 32: 33,882 -> Testovací čtení /test_1k.bin 20: 32: 38,031 -> Použitý soubor pro čtení: 4146 ms, 1011,650757 KB /s 20: 32: 38,031 -> Testovací čtení /test_2k.bin 20: 32: 42,062 -> Použitý načtený soubor: 4019 ms, 1043,618774 KB/s 20: 32: 42,062 -> Testovací čtení/test_4k.bin 20: 32: 46,170 -> Použitý přečtený soubor: 4106 ms, 1021,506104 KB/s 20:32: 46,170 -> Testovací čtení /test_8k.bin 20: 32: 50,288 -> Použitý načtený soubor: 4121 ms, 1017,778903 KB/s 20: 32: 50,288 -> Zkušební čtení/test_16k.bin 20: 32: 54,112 -> Použitý načtený soubor: 3840 ms, 1092,266724 KB/s 20: 32: 54,112 -> Test číst /test_32k.bin 20: 32: 57,840 -> Použitý načtený soubor: 3739 ms, 1121,771606 KB /s 20: 32: 57,840 -> Testovací čtení /test_64k.bin 20: 33: 01,568 -> Použitý přečtený soubor: 3711 ms, 1130,235474 KB/s

Starý 128 MB microSD

20: 33: 27,366 -> Testovací zápis /test_1k.bin

20: 33: 42,386 -> Použitý zapisovací soubor: 15020 ms, 279,247925 KB/s 20: 33: 42,386 -> Testovací zápis /test_2k.bin 20: 33: 57,927 -> Použitý zapisovací soubor: 15515 ms, 270,338654 KB/s 20: 33: 57.927 -> Testovací zápis /test_4k.bin 20: 34: 13,108 -> Použitý soubor pro zápis: 15195 ms, 276,031860 KB /s 20: 34: 13,108 -> Testovací zápis /test_8k.bin 20: 34: 28,162 -> Použitý zapisovací soubor: 15048 ms, 278,728333 KB/s 20: 34: 28,162 -> Testovací zápis/test_16k.bin 20: 34: 43,287 -> Použitý zapisovací soubor: 15142 ms, 276,998016 KB/s 20: 34: 43,287 -> Test zápis /test_32k.bin 20: 34: 58,278 -> Použitý soubor zápisu: 14964 ms, 280,292969 KB /s 20: 34: 58,278 -> Test zápisu /test_64k.bin 20: 35: 13,370 -> Použitý soubor zápisu: 15101 ms, 277,750092 KB /s 20: 35: 13,370 -> Testovací čtení /test_1k.bin 20: 35: 17,563 -> Použitý soubor pro čtení: 4197 ms, 999,357666 KB /s 20: 35: 17,563 -> Testovací čtení /test_2k.bin 20: 35: 21,746 -> Použitý načtený soubor: 4191 ms, 1000,788330 KB/s 20: 35: 21,746 -> Testovací čtení/test_4k.bin 20: 35: 25,942 -> Použitý načtený soubor: 4181 ms, 1003,182007 KB/s 20:35: 25.942 -> Testovací čtení /test_8k.bin 20: 35: 30.101 -> Použitý načtený soubor: 4176 ms, 1004,383118 KB/s 20: 35: 30,01 -> Zkušební čtení/test_16k.bin 20: 35: 34,279 -> Použitý načtený soubor: 4174 ms, 1004,864380 KB/s 20: 35: 34,279 -> Test čtení /test_32k.bin 20: 35: 38,462 -> Použitý načtený soubor: 4173 ms, 1005,105225 KB /s 20: 35: 38,462 -> Testovací čtení /test_64k.bin 20: 35: 42,612 -> Použitý načtený soubor: 4173 ms, 1005,105225 KB/s

Krok 10: Režim SD SPI na benchmarku sběrnice HSPI

SanDisk 8 GB MicroSD

08: 41: 19.703 -> Testovací zápis /test_1k.bin

08: 41: 53.458 -> Použitý zapisovací soubor: 33743 ms, 124,301453 KB/s 08: 41: 53,458 -> Testovací zápis /test_2k.bin 08: 42: 10 000 -> Použitý zapisovací soubor: 16540 ms, 253,585495 KB/s 08: 42: 10.000 -> Testovací zápis /test_4k.bin 08: 42: 17,269 -> Použitý soubor pro zápis: 7298 ms, 574,719666 KB /s 08: 42: 17,308 -> Testovací zápis /test_8k.bin 08: 42: 22,640 -> Použitý zapisovací soubor: 5345 ms, 784,715454 KB/s 08: 42: 22,640 -> Testovací zápis/test_16k.bin 08: 42: 32,285 -> Použitý zapisovací soubor: 9662 ms, 434,103088 KB/s 08: 42: 32,285 -> Test zápis /test_32k.bin 08: 42: 36,659 -> Použitý soubor pro zápis: 4355 ms, 963,100830 KB /s 08: 42: 36,659 -> Test zápisu /test_64k.bin 08: 42: 39,594 -> Použitý soubor pro zápis: 2949 ms, 1422.280151 KB /s 08: 42: 39,594 -> Testovací čtení /test_1k.bin 08: 42: 44,7774 -> Použitý soubor pro čtení: 5192 ms, 807,839783 KB /s 08: 42: 44,777 -> Testovací čtení /test_2k.bin 08: 42: 49,969 -> Použitý načtený soubor: 5189 ms, 808,306824 KB/s 08: 42: 49,969 -> Testovací čtení/test_4k.bin 08: 42: 55,123 -> Použitý přečtený soubor: 5161 ms, 812,692139 KB/s 08:42: 55.158 -> Testovací čtení /test_8k.bin 08: 43: 00.300 -> Přečíst použitý soubor: 5176 ms, 810,336914 KB/s 08: 43: 00,334 -> Test čtení/test_16k.bin 08: 43: 05.277 -> Použitý soubor čtení: 4948 ms, 847,676636 KB/s 08: 43: 05.277 -> Test čtení /test_32k.bin 08: 43: 10.028 -> Použitý načtený soubor: 4773 ms, 878,756348 KB /s 08: 43: 10,028 -> Testovací čtení /test_64k.bin 08: 43: 14,760 -> Použitý přečtený soubor: 4731 ms, 886,557617 KB/s

Starý 128 MB microSD

08: 43: 47,777 -> Testovací zápis /test_1k.bin

08: 44: 04,148 -> Použitý zapisovací soubor: 16390 ms, 255,906281 KB/s 08: 44: 04,183 -> Testovací zápis /test_2k.bin 08: 44: 20,648 -> Použitý zapisovací soubor: 16494 ms, 254,292709 KB/s 08: 44: 20,648 -> Test zápisu /test_4k.bin 08: 44: 36,674 -> Použitý soubor pro zápis: 16001 ms, 262,127625 KB /s 08: 44: 36,674 -> Test zápisu /test_8k.bin 08: 44: 52,849 -> Použitý zapisovací soubor: 16175 ms, 259,307831 KB/s 08: 44: 52,849 -> Testovací zápis/test_16k.bin 08: 45: 09,225 -> Použitý zapisovací soubor: 16397 ms, 255,797043 KB/s 08: 45: 09,225 -> Test zapisovat /test_32k.bin 08: 45: 25,363 -> Použitý zapisovací soubor: 16143 ms, 259,821838 KB /s 08: 45: 25,397 -> Testovací zápis /test_64k.bin 08: 45: 41,632 -> Použitý zapisovací soubor: 16263 ms, 257,904694 KB /s 08: 45: 41,632 -> Testovací čtení /test_1k.bin 08: 45: 46,488 -> Použitý soubor pro čtení: 4856 ms, 863,736389 KB /s 08: 45: 46,488 -> Testovací čtení /test_2k.bin 08: 45: 51,332 -> Použitý načtený soubor: 4840 ms, 866,591736 KB/s 08: 45: 51,332 -> Testovací čtení/test_4k.bin 08: 45: 56,163 -> Použitý načtený soubor: 4834 ms, 867,667358 KB/s 08:45: 56.163 -> Zkušební čtení /test_8k.bin 08: 46: 00.998 -> R Použitý soubor ead: 4827 ms, 868,925598 KB/s 08: 46: 00,998 -> Testovací čtení /test_16k.bin 08: 46: 05.808 -> Použitý soubor pro čtení: 4825 ms, 869,285828 KB/s 08: 46: 05,843 -> Test čtení /test_32k.bin 08: 46: 10,637 -> Použitý načtený soubor: 4824 ms, 869,466003 KB /s 08: 46: 10,637 -> Testovací čtení /test_64k.bin 08: 46: 15,478 -> Použitý načtený soubor: 4825 ms, 869,285828 KB/s

Krok 11: Režim SD SPI na benchmarku sběrnice VSPI

SanDisk 8 GB MicroSD

08: 54: 17.412 -> Testovací zápis /test_1k.bin

08: 54: 48,398 -> Použitý zapisovací soubor: 30994 ms, 135,326324 KB/s 08: 54: 48,398 -> Testovací zápis /test_2k.bin 08: 55: 06.079 -> Použitý zapisovací soubor: 17677 ms, 237.274658 KB/s 08: 55: 06.079 -> Test zápisu /test_4k.bin 08: 55: 13,357 -> Použitý soubor pro zápis: 7274 ms, 576,615906 KB /s 08: 55: 13,357 -> Test zápisu /test_8k.bin 08: 55: 18,691 -> Použitý zapisovací soubor: 5323 ms, 787,958679 KB/s 08: 55: 18,691 -> Testovací zápis/test_16k.bin 08: 55: 28,336 -> Použitý zapisovací soubor: 9669 ms, 433,788818 KB/s 08: 55: 28,336 -> Test zapisovat /test_32k.bin 08: 55: 32,646 -> Použitý zapisovací soubor: 4309 ms, 973,382202 KB /s 08: 55: 32,646 -> Testovací zápis /test_64k.bin 08: 55: 35,551 -> Použitý zapisovací soubor: 2915 ms, 1438.869263 KB /s 08: 55: 35.584 -> Testovací čtení /test_1k.bin 08: 55: 40,745 -> Použitý soubor pro čtení: 5183 ms, 809,242554 KB /s 08: 55: 40,745 -> Testovací čtení /test_2k.bin 08: 55: 45,916 -> Použitý načtený soubor: 5182 ms, 809,398682 KB/s 08: 55: 45,949 -> Testovací čtení/test_4k.bin 08: 55: 51,091 -> Použitý načtený soubor: 5162 ms, 812,534668 KB/s 08:55: 51.091 -> Testovací čtení /test_8k.bin 08: 55: 56.257 -> Přečíst použitý soubor: 5177 ms, 810.180420 KB/s 08: 55: 56.293 -> Test čtení/test_16k.bin 08: 56: 01.244 -> Použitý soubor čtení: 4956 ms, 846.308289 KB/s 08: 56: 01.244 -> Test čtení /test_32k.bin 08: 56: 06.006 -> Použitý načtený soubor: 4764 ms, 880,416443 KB /s 08: 56: 06.006 -> Zkušební čtení /test_64k.bin 08: 56: 10.716 -> Použitý přečtený soubor: 4728 ms, 887.120117 KB/s

Starý 128 MB microSD

08: 51: 01.939 -> Testovací zápis /test_1k.bin

08: 51: 18,358 -> Použitý zapisovací soubor: 16422 ms, 255,407623 KB/s 08: 51: 18,358 -> Testovací zápis /test_2k.bin 08: 51: 34,529 -> Použitý zapisovací soubor: 16173 ms, 259,339874 KB/s 08: 51: 34.529 -> Test zápisu /test_4k.bin 08: 51: 50,911 -> Použitý soubor zápisu: 16372 ms, 256,187653 KB /s 08: 51: 50,911 -> Test zápisu /test_8k.bin 08: 52: 07,056 -> Použitý zapisovací soubor: 16137 ms, 259,918457 KB/s 08: 52: 07,056 -> Testovací zápis/test_16k.bin 08: 52: 23,383 -> Použitý zapisovací soubor: 16351 ms, 256,516663 KB/s 08: 52: 23,383 -> Test zápis /test_32k.bin 08: 52: 39,533 -> Použitý soubor zápisu: 16128 ms, 260,063507 KB /s 08: 52: 39,533 -> Test zápisu /test_64k.bin 08: 52: 55,764 -> Použitý soubor zápisu: 16250 ms, 258.111023 KB /s 08: 52: 55.764 -> Testovací čtení /test_1k.bin 08: 53: 00.645 -> Použitý soubor pro čtení: 4855 ms, 863.914307 KB /s 08: 53: 00.645 -> Testovací čtení /test_2k.bin 08: 53: 05.459 -> Použitý načtený soubor: 4839 ms, 866,770813 KB/s 08: 53: 05.459 -> Testovací čtení/test_4k.bin 08: 53: 10,306 -> Použitý přečtený soubor: 4833 ms, 867,846863 KB/s 08:53: 10.306 -> Zkušební čtení /test_8k.bin 08: 53: 15,127 -> R použitý soubor ead: 4827 ms, 868,925598 KB/s 08: 53: 15,127 -> Zkušební čtení/test_16k.bin 08: 53: 19,963 -> Použitý přečtený soubor: 4826 ms, 869,105652 KB/s 08: 53: 19,963 -> Test číst /test_32k.bin 08: 53: 24,758 -> Použitý načtený soubor: 4824 ms, 869,466003 KB /s 08: 53: 24,792 -> Testovací čtení /test_64k.bin 08: 53: 29,592 -> Použitý načtený soubor: 4824 ms, 869,466003 KB/s

Krok 12: Zaokrouhlete nahoru

4bitový režim sběrnice SD má nejlepší výkon, režim 1bitové sběrnice SD je přibližně o 20% pomalejší a režim SPI je přibližně o 50% pomalejší. Jedním z hlavních důvodů je, že vrstva protokolu SD_MMC neimplementuje žádný druh zamykání, ale SPI ano. A také 4bitový režim sběrnice SD má dvojité datové linky, takže teoreticky dvojnásobná rychlost. Můj starý MicroSD ale nemůže podporovat 4bitový režim sběrnice SD.

Ve většině případů doporučím 1bitový režim sběrnice SD, protože:

• dobrý výkon
• lepší kompatibilita s kartami SD
• volnější požadavky SD Pull-up
• jsou vyžadovány pouze 3 GPIO piny
• menší konfigurace kódu
• tento režim může používat mnoho vývojářských balíčků, vývojářských a odpočinkových desek