Micropython学习交流群 学习QQ群:786510434 提供多种固件下载和学习交流。

Micropython-扇贝物联 QQ群:31324057 扇贝物联是一个让你与智能设备沟通更方便的物联网云平台

Micropython学习交流群 学习QQ群:468985481 学习交流ESP8266、ESP32、ESP8285、wifi模块开发交流、物联网。

Micropython老哥俩的IT农场分享QQ群:929132891 为喜欢科创制作的小白们分享一些自制的计算机软硬件免费公益课程,由两位多年从事IT研发的中年大叔发起。

Micropython ESP频道

Micropython ESP32开发之SPI接口控制Micro SD卡TF卡模块挂载内存卡


一、目的


        这一节我们学习如何使用我们的ESP32开发板来通过SPI接口控制Micro SD卡TF卡模块。


二、环境


        ESP32 + SPI接口控制Micro SD卡TF卡模块 + Thonny IDE + 几根杜邦线


接线方法:


Soft SPI接线说明


# 接线说明:

# MISO -> GPTO13

# MOSI -> GPIO12

# SCK -> GPIO 14

# CS -> GPIO27


    SPI通讯


1.GND-for the ground pins.

2.VCC-for the supply voltage.

3.MISO-for the SPI Master Input Slave Output pin.

4.MOSI-for the SPI Master Output Slave Input pin.

5.SCK-for the SPI Serial Clock pin.

6.CS-for the SPI Chip Select pin.


    gnd -用于接地插脚。

    vcc- 电源电压。

    miso-用于SPI主输入从输出引脚。

    mosi -用于SPI主输出从输入引脚。

    sck -用于SPI串行时钟引脚。

    cs -用于SPI芯片选择引脚。

————————————————

5e1cd9398daa4ff8a4d4279507d26588.png

8c1f2bf397.png

Micropython ESP32对TF卡容量可支持128GB,本人没有对此做过验证,目前手上没有这么大容量的卡,但是需要注意的是,对某些未知的TF不支持,不管容量多少就是识别不到。另外需要注意的是,目前只支持 FAT/FAT32格式的卡.。


128GB容量TF卡相关验证请看:



四、演示效果


  sdcard模块可以在MicroPython源码中找到。


MicroPython源码:https://github.com/micropython/micropython

————————————————

sdcard.py

"""
MicroPython driver for SD cards using SPI bus.
Requires an SPI bus and a CS pin.  Provides readblocks and writeblocks
methods so the device can be mounted as a filesystem.
Example usage on pyboard:
    import pyb, sdcard, os
    sd = sdcard.SDCard(pyb.SPI(1), pyb.Pin.board.X5)
    pyb.mount(sd, '/sd2')
    os.listdir('/')
Example usage on ESP8266:
    import machine, sdcard, os
    sd = sdcard.SDCard(machine.SPI(1), machine.Pin(15))
    os.mount(sd, '/sd')
    os.listdir('/')
"""
 
from micropython import const
import time
 
 
_CMD_TIMEOUT = const(100)
 
_R1_IDLE_STATE = const(1 << 0)
# R1_ERASE_RESET = const(1 << 1)
_R1_ILLEGAL_COMMAND = const(1 << 2)
# R1_COM_CRC_ERROR = const(1 << 3)
# R1_ERASE_SEQUENCE_ERROR = const(1 << 4)
# R1_ADDRESS_ERROR = const(1 << 5)
# R1_PARAMETER_ERROR = const(1 << 6)
_TOKEN_CMD25 = const(0xFC)
_TOKEN_STOP_TRAN = const(0xFD)
_TOKEN_DATA = const(0xFE)
 
 
class SDCard:
    def __init__(self, spi, cs, baudrate=1320000):
        self.spi = spi
        self.cs = cs
 
        self.cmdbuf = bytearray(6)
        self.dummybuf = bytearray(512)
        self.tokenbuf = bytearray(1)
        for i in range(512):
            self.dummybuf[i] = 0xFF
        self.dummybuf_memoryview = memoryview(self.dummybuf)
 
        # initialise the card
        self.init_card(baudrate)
 
    def init_spi(self, baudrate):
        try:
            master = self.spi.MASTER
        except AttributeError:
            # on ESP8266
            self.spi.init(baudrate=baudrate, phase=0, polarity=0)
        else:
            # on pyboard
            self.spi.init(master, baudrate=baudrate, phase=0, polarity=0)
 
    def init_card(self, baudrate):
 
        # init CS pin
        self.cs.init(self.cs.OUT, value=1)
 
        # init SPI bus; use low data rate for initialisation
        self.init_spi(100000)
 
        # clock card at least 100 cycles with cs high
        for i in range(16):
            self.spi.write(b"\xff")
 
        # CMD0: init card; should return _R1_IDLE_STATE (allow 5 attempts)
        for _ in range(5):
            if self.cmd(0, 0, 0x95) == _R1_IDLE_STATE:
                break
        else:
            raise OSError("no SD card")
 
        # CMD8: determine card version
        r = self.cmd(8, 0x01AA, 0x87, 4)
        if r == _R1_IDLE_STATE:
            self.init_card_v2()
        elif r == (_R1_IDLE_STATE | _R1_ILLEGAL_COMMAND):
            self.init_card_v1()
        else:
            raise OSError("couldn't determine SD card version")
 
        # get the number of sectors
        # CMD9: response R2 (R1 byte + 16-byte block read)
        if self.cmd(9, 0, 0, 0, False) != 0:
            raise OSError("no response from SD card")
        csd = bytearray(16)
        self.readinto(csd)
        if csd[0] & 0xC0 == 0x40:  # CSD version 2.0
            self.sectors = ((csd[8] << 8 | csd[9]) + 1) * 1024
        elif csd[0] & 0xC0 == 0x00:  # CSD version 1.0 (old, <=2GB)
            c_size = (csd[6] & 0b11) << 10 | csd[7] << 2 | csd[8] >> 6
            c_size_mult = (csd[9] & 0b11) << 1 | csd[10] >> 7
            read_bl_len = csd[5] & 0b1111
            capacity = (c_size + 1) * (2 ** (c_size_mult + 2)) * (2**read_bl_len)
            self.sectors = capacity // 512
        else:
            raise OSError("SD card CSD format not supported")
        # print('sectors', self.sectors)
 
        # CMD16: set block length to 512 bytes
        if self.cmd(16, 512, 0) != 0:
            raise OSError("can't set 512 block size")
 
        # set to high data rate now that it's initialised
        self.init_spi(baudrate)
 
    def init_card_v1(self):
        for i in range(_CMD_TIMEOUT):
            self.cmd(55, 0, 0)
            if self.cmd(41, 0, 0) == 0:
                # SDSC card, uses byte addressing in read/write/erase commands
                self.cdv = 512
                # print("[SDCard] v1 card")
                return
        raise OSError("timeout waiting for v1 card")
 
    def init_card_v2(self):
        for i in range(_CMD_TIMEOUT):
            time.sleep_ms(50)
            self.cmd(58, 0, 0, 4)
            self.cmd(55, 0, 0)
            if self.cmd(41, 0x40000000, 0) == 0:
                self.cmd(58, 0, 0, -4)  # 4-byte response, negative means keep the first byte
                ocr = self.tokenbuf[0]  # get first byte of response, which is OCR
                if not ocr & 0x40:
                    # SDSC card, uses byte addressing in read/write/erase commands
                    self.cdv = 512
                else:
                    # SDHC/SDXC card, uses block addressing in read/write/erase commands
                    self.cdv = 1
                # print("[SDCard] v2 card")
                return
        raise OSError("timeout waiting for v2 card")
 
    def cmd(self, cmd, arg, crc, final=0, release=True, skip1=False):
        self.cs(0)
 
        # create and send the command
        buf = self.cmdbuf
        buf[0] = 0x40 | cmd
        buf[1] = arg >> 24
        buf[2] = arg >> 16
        buf[3] = arg >> 8
        buf[4] = arg
        buf[5] = crc
        self.spi.write(buf)
 
        if skip1:
            self.spi.readinto(self.tokenbuf, 0xFF)
 
        # wait for the response (response[7] == 0)
        for i in range(_CMD_TIMEOUT):
            self.spi.readinto(self.tokenbuf, 0xFF)
            response = self.tokenbuf[0]
            if not (response & 0x80):
                # this could be a big-endian integer that we are getting here
                # if final<0 then store the first byte to tokenbuf and discard the rest
                if final < 0:
                    self.spi.readinto(self.tokenbuf, 0xFF)
                    final = -1 - final
                for j in range(final):
                    self.spi.write(b"\xff")
                if release:
                    self.cs(1)
                    self.spi.write(b"\xff")
                return response
 
        # timeout
        self.cs(1)
        self.spi.write(b"\xff")
        return -1
 
    def readinto(self, buf):
        self.cs(0)
 
        # read until start byte (0xff)
        for i in range(_CMD_TIMEOUT):
            self.spi.readinto(self.tokenbuf, 0xFF)
            if self.tokenbuf[0] == _TOKEN_DATA:
                break
            time.sleep_ms(1)
        else:
            self.cs(1)
            raise OSError("timeout waiting for response")
 
        # read data
        mv = self.dummybuf_memoryview
        if len(buf) != len(mv):
            mv = mv[: len(buf)]
        self.spi.write_readinto(mv, buf)
 
        # read checksum
        self.spi.write(b"\xff")
        self.spi.write(b"\xff")
 
        self.cs(1)
        self.spi.write(b"\xff")
 
    def write(self, token, buf):
        self.cs(0)
 
        # send: start of block, data, checksum
        self.spi.read(1, token)
        self.spi.write(buf)
        self.spi.write(b"\xff")
        self.spi.write(b"\xff")
 
        # check the response
        if (self.spi.read(1, 0xFF)[0] & 0x1F) != 0x05:
            self.cs(1)
            self.spi.write(b"\xff")
            return
 
        # wait for write to finish
        while self.spi.read(1, 0xFF)[0] == 0:
            pass
 
        self.cs(1)
        self.spi.write(b"\xff")
 
    def write_token(self, token):
        self.cs(0)
        self.spi.read(1, token)
        self.spi.write(b"\xff")
        # wait for write to finish
        while self.spi.read(1, 0xFF)[0] == 0x00:
            pass
 
        self.cs(1)
        self.spi.write(b"\xff")
 
    def readblocks(self, block_num, buf):
        nblocks = len(buf) // 512
        assert nblocks and not len(buf) % 512, "Buffer length is invalid"
        if nblocks == 1:
            # CMD17: set read address for single block
            if self.cmd(17, block_num * self.cdv, 0, release=False) != 0:
                # release the card
                self.cs(1)
                raise OSError(5)  # EIO
            # receive the data and release card
            self.readinto(buf)
        else:
            # CMD18: set read address for multiple blocks
            if self.cmd(18, block_num * self.cdv, 0, release=False) != 0:
                # release the card
                self.cs(1)
                raise OSError(5)  # EIO
            offset = 0
            mv = memoryview(buf)
            while nblocks:
                # receive the data and release card
                self.readinto(mv[offset : offset + 512])
                offset += 512
                nblocks -= 1
            if self.cmd(12, 0, 0xFF, skip1=True):
                raise OSError(5)  # EIO
 
    def writeblocks(self, block_num, buf):
        nblocks, err = divmod(len(buf), 512)
        assert nblocks and not err, "Buffer length is invalid"
        if nblocks == 1:
            # CMD24: set write address for single block
            if self.cmd(24, block_num * self.cdv, 0) != 0:
                raise OSError(5)  # EIO
 
            # send the data
            self.write(_TOKEN_DATA, buf)
        else:
            # CMD25: set write address for first block
            if self.cmd(25, block_num * self.cdv, 0) != 0:
                raise OSError(5)  # EIO
            # send the data
            offset = 0
            mv = memoryview(buf)
            while nblocks:
                self.write(_TOKEN_CMD25, mv[offset : offset + 512])
                offset += 512
                nblocks -= 1
            self.write_token(_TOKEN_STOP_TRAN)
 
    def ioctl(self, op, arg):
        if op == 4:  # get number of blocks
            return self.sectors
        if op == 5:  # get block size in bytes
            return 512

测试代码1,test1.py。运行代码前,需要先将sdcard模块保存到MicroPython设备当中。

import os
from machine import Pin, SoftSPI
from sdcard import SDCard
# 接线说明:
# MISO -> GPTO13
# MOSI -> GPIO12
# SCK -> GPIO 14
# CS -> GPIO27
spisd=SoftSPI(-1, miso=Pin(13), mosi=Pin(12), sck=Pin(14))
sd=SDCard(spisd, Pin(27))
print('Root directory:{}'.format(os.listdir()))
vfs=os.VfsFat(sd)
os.mount(vfs,'/sd')
print('Root directory:{}'.format(os.listdir()))
os.chdir('sd')
print('SD Card contains:{}'.format(os.listdir()))

测试代码2,test2.py。添加对SD卡容量信息读取

import os
from machine import Pin, SoftSPI
from sdcard import SDCard
# 接线说明:
# MISO -> GPTO13
# MOSI -> GPIO12
# SCK -> GPIO 14
# CS -> GPIO27
spisd=SoftSPI(-1, miso=Pin(13), mosi=Pin(12), sck=Pin(14))
sd=SDCard(spisd, Pin(27))
print('Root directory:{}'.format(os.listdir()))
vfs=os.VfsFat(sd)
os.mount(vfs,'/sd')
r = os.statvfs('/sd')
print('SD capacity: {} B / {} M'.format(r[0] * r[2], r[0] * r[2]/1024/1024))
print('free space: {} B / {} M'.format(r[0] * r[3], r[0] * r[3]/1024/1024))
print('Root directory:{}'.format(os.listdir()))
os.chdir('sd')
print('SD Card contains:{}'.format(os.listdir()))

代码(SPI即硬SPI通知)


        这几个信号线的接线位置更换如下:


sck=Pin(17), 

mosi=Pin(23),

miso=Pin(19)

SD_CS= Pin(5)

引脚接线说明

使用的是VSPI总线

SPI MOSI MISO CLK CS

VSPI 23 19 18 5

————————————————

3f1b54b3b8ad410c8f62038fbec2f44d.png

测试代码3

import machine, sdcard, os
from machine import SPI
from machine import Pin
SD_CS = Pin(5)
sd = sdcard.SDCard(SPI(2,sck=Pin(17), mosi=Pin(23),miso=Pin(19)), SD_CS)
# 初始化⽂件系统
vfs = os.VfsFat(sd)# fat挂载卡到⽬录下
os.mount(sd,"/sd")# SD/sd
dirs=os.listdir('/sd')
for file in dirs:   
    print(file)


测试代码4

import os, sdcard, machine
from machine import SPI
from machine import Pin
 
def sdtest():
    SD_CS = Pin(5)
    sd = sdcard.SDCard(SPI(2,sck=Pin(17), mosi=Pin(23),miso=Pin(19)), SD_CS)  
    vfs = os.VfsFat(sd)
    os.mount(vfs, "/fc")
    print("Filesystem check")
    print(os.listdir("/fc"))
 
    line = "abcdefghijklmnopqrstuvwxyz\n"
    lines = line * 200  # 5400 chars
    short = "1234567890\n"
 
    fn = "/fc/rats.txt"
    print()
    print("Multiple block read/write")
    with open(fn, "w") as f:
        n = f.write(lines)
        print(n, "bytes written")
        n = f.write(short)
        print(n, "bytes written")
        n = f.write(lines)
        print(n, "bytes written")
 
    with open(fn, "r") as f:
        result1 = f.read()
        print(len(result1), "bytes read")
 
    fn = "/fc/rats1.txt"
    print()
    print("Single block read/write")
    with open(fn, "w") as f:
        n = f.write(short)  # one block
        print(n, "bytes written")
 
    with open(fn, "r") as f:
        result2 = f.read()
        print(len(result2), "bytes read")
 
    os.umount("/fc")
 
    print()
    print("Verifying data read back")
    success = True
    if result1 == "".join((lines, short, lines)):
        print("Large file Pass")
    else:
        print("Large file Fail")
        success = False
    if result2 == short:
        print("Small file Pass")
    else:
        print("Small file Fail")
        success = False
    print()
    print("Tests", "passed" if success else "failed")
    
if __name__ == '__main__':
    sdtest()


版权声明:本文为CSDN博主「魔都飘雪」的原创文章,遵循CC 4.0 BY-SA版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

原文链接:https://blog.csdn.net/zhusongziye/article/details/128278381



推荐分享
图文皆来源于网络,内容仅做公益性分享,版权归原作者所有,如有侵权请告知删除!
 

Copyright © 2014 ESP56.com All Rights Reserved

执行时间: 0.010745048522949 seconds