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【Arduino & Esp32】SD卡读写_esp32接sd卡 如何最快读取数据

作者：小桥流水78 | 2024-07-07 02:10:24

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esp32接sd卡 如何最快读取数据

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开发板：NodeMCU32s（v1.3）
SD卡读写模块：SDIO/SPI 二合一
SD卡：闪迪 32GB（TF卡，实际29.7GB）/ Kingston 32G (TF卡，实际29.1GB)
开发框架：Arduino

Esp32 可以通过 SDMMC 和 SPI 两种方式读取SD/TF卡数据。

  • SDMMC 分为 1 位 SD 总线模式和 4 位 SD 总线模式
  • Esp32 上有 4 组 SPI 外设，其中，控制器 SPI2 和 SPI3 分别使用带前缀 HSPI 和 VSPI 的信号总线。

注意：

  1. 在程序下载前，需要断开 SD 卡供电，否则会出现报错。 【VSPI 除外】
  2. SD 卡在复位或重启前（按下Esp32的复位键）断开 SD 卡供电，在程序进入 setup 函数后恢复供电（因此需要在 setup 函数中加入适当延时），否则 Esp32 会无限重启。 【4 位 SD 总线模式、HSPI 会发生】

下载程序到 Esp32 时未断开 SD 卡供电，出现报错信息：Timed out waiting for packet header

在这里插入图片描述

一、4 位 SD 总线模式

硬件连线方式：

-----------------------------------------------
|  NodeMCU32s            |   SD Card          |
|  --------------------------------------------
|  GPIO12                |   D02              |
|  GPIO4                 |   D01              |
|  GPIO15                |   CMD(MOSI)        |
|  GPIO2                 |   D00(MISO)        |
|  GPIO14                |   CLK(SCK)         |
|  GPIO13                |   D03(SS)          |
|  GND                   |   GND              |
|  VCC(3.3v)             |   VCC              |
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#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"

void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  //unsigned long start_time = millis();
  Serial.printf("write [%s]...\n", path);

  File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
  if (!file) {
    Serial.println("Failed to open file for writing");
    return;
  }
  
  if (!file.write(buf, len)) {
      Serial.println("Write failed");
      return;
    }

  file.flush();
  file.close();

  Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}

void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  Serial.printf("read [%s]...\n", path);

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

  if (!file.read(buf, len)) {
      Serial.println("Read failed");
      return;
  }
  
  file.close();

  Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}

void testIO(fs::FS &fs)
{
  char buf[] = "hello world";

  WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
  ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);

  Serial.println("请插入内存卡");
  delay(8000);

  /* SD_MMC 4-bit Mode */
  if (!SD_MMC.begin()) {
    Serial.println("Card Mount Failed");
    return;
  }
  testIO(SD_MMC);
  SD_MMC.end(); // 取消SD挂载

void loop() {
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二、1 位 SD 总线模式

硬件连线方式：

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|  NodeMCU32s            |   SD Card          |
|  --------------------------------------------
|  -                     |   D02              |
|  -                     |   D01              |
|  GPIO15                |   CMD(MOSI)        |
|  GPIO2                 |   D00(MISO)        |
|  GPIO14                |   CLK(SCK)         |
|  -                     |   D03(SS)          |
|  GND                   |   GND              |
|  VCC(3.3v)             |   VCC              |
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#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"

void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  //unsigned long start_time = millis();
  Serial.printf("write [%s]...\n", path);

  File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
  if (!file) {
    Serial.println("Failed to open file for writing");
    return;
  }
  
  if (!file.write(buf, len)) {
      Serial.println("Write failed");
      return;
    }

  file.flush();
  file.close();

  Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}

void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  Serial.printf("read [%s]...\n", path);

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

  if (!file.read(buf, len)) {
      Serial.println("Read failed");
      return;
  }
  
  file.close();

  Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}

void testIO(fs::FS &fs)
{
  char buf[] = "hello world";

  WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
  ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);

  Serial.println("请插入内存卡");
  delay(8000);

  /* SD_MMC 1-bit Mode */
  if (!SD_MMC.begin("/cdcard", true)) {
    Serial.println("Card Mount Failed");
    return;
  }
  testIO(SD_MMC);
  SD_MMC.end(); // 取消SD挂载

void loop() {
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三、HSPI 总线模式

硬件连线方式：

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|  NodeMCU32s            |   SD Card          |
|  --------------------------------------------
|  -                     |   D02              |
|  -                     |   D01              |
|  GPIO13                |   CMD(MOSI)        |
|  GPIO12                |   D00(MISO)        |
|  GPIO14                |   CLK(SCK)         |
|  GPIO15                |   D03(SS)          |
|  GND                   |   GND              |
|  VCC(3.3v)             |   VCC              |
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#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"

void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  //unsigned long start_time = millis();
  Serial.printf("write [%s]...\n", path);

  File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
  if (!file) {
    Serial.println("Failed to open file for writing");
    return;
  }
  
  if (!file.write(buf, len)) {
      Serial.println("Write failed");
      return;
    }

  file.flush();
  file.close();

  Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}

void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  Serial.printf("read [%s]...\n", path);

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

  if (!file.read(buf, len)) {
      Serial.println("Read failed");
      return;
  }
  
  file.close();

  Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}

void testIO(fs::FS &fs)
{
  char buf[] = "hello world";

  WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
  ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);

  Serial.println("请插入内存卡");
  delay(8000);

  /* SD SPI Mode at HSPI */
  SPIClass spi = SPIClass(HSPI);
  spi.begin(14 /* SCK */, 12 /* MISO */, 13 /* MOSI */, 15 /* SS */);
  if (!SD.begin(15 /* SS */, spi, 80000000)) {
    Serial.println("Card Mount Failed");
    return;
  }
  testIO(SD);
  SD_MMC.end(); // 取消SD挂载

void loop() {
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采用 32GB 闪迪 TF卡出现以下问题：
在这里插入图片描述

换成 32GB Kingston TF 卡正常。如果还不正常可以尝试换容量小一点的 TF 卡。

四、VSPI 总线模式

硬件连线方式：

-----------------------------------------------
|  NodeMCU32s            |   SD Card          |
|  --------------------------------------------
|  -                     |   D02              |
|  -                     |   D01              |
|  GPIO23                |   CMD(MOSI)        |
|  GPIO19                |   D00(MISO)        |
|  GPIO18                |   CLK(SCK)         |
|  GPIO5                 |   D03(SS)          |
|  GND                   |   GND              |
|  VCC(3.3v)             |   VCC              |
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#include "FS.h"
#include "SD.h"
#include "SD_MMC.h"

void WriteFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  //unsigned long start_time = millis();
  Serial.printf("write [%s]...\n", path);

  File file = fs.open(path, FILE_WRITE);
  if (!file) {
    Serial.println("Failed to open file for writing");
    return;
  }
  
  if (!file.write(buf, len)) {
      Serial.println("Write failed");
      return;
    }

  file.flush();
  file.close();

  Serial.printf("Write [%s] Complete", path);
}

void ReadFile(fs::FS &fs, const char *path, uint8_t *buf, int len)
{
  Serial.printf("read [%s]...\n", path);

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

  if (!file.read(buf, len)) {
      Serial.println("Read failed");
      return;
  }
  
  file.close();

  Serial.printf("Read [%s] Complete: %s", path, buf);
}

void testIO(fs::FS &fs)
{
  char buf[] = "hello world";

  WriteFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
  ReadFile(fs, "/test.txt", (uint8_t *)buf, strlen(buf));
}

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(115200);

  Serial.println("请插入内存卡");
  delay(8000);

  /* SD SPI Mode at VSPI */
  SPIClass spi = SPIClass(HSPI);
  spi.begin(18 /* SCK */, 19 /* MISO */, 23 /* MOSI */, 5 /* SS */);
  if (!SD.begin(5 /* SS */, spi, 80000000)) {
    Serial.println("Card Mount Failed");
    return;
  }
  testIO(SD);
  SD_MMC.end(); // 取消SD挂载

void loop() {
}

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采用 32GB 闪迪 TF卡出现 VSPI 同样问题，换成 32GB Kingston TF 卡正常。

参考：
[1]: Arduino ESP32 读取SD卡接口选择参考

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