M5Lite(全機種共通コード)でSDカードを使う

概要

M5Stack(BASIC, GRAY, FIRE)、M5Stack Core2、M5StickC、M5StickC Plus、ATOM(LITE, MATRIX)で共通コードのSDカードの使い方を調べてみました。

SDカードの対応状況

機種	SDカードスロット
M5Stack BASIC	内蔵
M5Stack GRAY	内蔵
M5Stack FIRE	内蔵
M5Stack Core2	内蔵
M5StickC	外付け可能
M5StickC Plus	外付け可能
ATOM LITE	外付け可能、ATOMIC TFカードキット
ATOM MATRIX	外付け可能
ATOM ECHO	利用不可

上記の状況になっています。M5Stack系は内蔵しているのでそのまま利用可能です。M5StickC系はHAT側端子を利用して外付け可能です。ATOMはちょっと複雑でECHOは、SDで使うピンをスピーカーとマイクで利用しているので拡張できません。

外付け方法

上記のようなSDカードモジュールを利用します。たまにカードスロットのみで、必要な抵抗などが一切ないものがあるので、抵抗などの部品が実装されているものを選ぶ必要があります。

上記がM5StickCに接続した場合です。がんばればプロトHATに内蔵できる気もします。

ATOM LITEに接続した場合です。

• ATOMIC TFカードキット（スイッチサイエンス）

ATOMに関しては、上記のATOMICを利用することによって、かんたんにSDを使うことが可能です。ただ、ATOM LITEが同梱されている関係でちょっとお高い、、、

接続方法

SD	M5StickC	M5StickC Plus	ATOM LITE	ATOM MATRIX
3V3	3V3	3V3	3V3	3V3
GND	GND	GND	GND	GND
CLK	GPIO0	GPIO0	GPIO23	GPIO23
MISO	GPIO36	GPIO36	GPIO33	GPIO33
MOSI	GPIO26	GPIO26	GPIO19	GPIO19
CS	GND	GND	GND	GND

上記の接続になります。ATOM ECHOにはけして繋げないでください。スピーカーとマイクに上記のGPIOを利用しているため、他の用途に利用すると本体が壊れる可能性があります。

また、CSがGNDになっているので、常にSDが有効な状態になります。複数のSPI接続をする場合には別GPIOに接続する必要がありますが、空きGPIO的に複数接続することは少ないと思います。

外付けSDの利用方法

ESP32は内蔵フラッシュなどでSPIを利用していますが、ユーザーが利用できるSPIは2系統までの制限があります。通常1系統目はLCDで利用されています。M5Stackなどは1系統目のSPIにLCDとSDの両方が接続されています。M5StickCの場合には1系統目のSPIにLCDが接続されており、外部からは利用できないので、SDは2系統目に接続する必要があります。ATOMはLCDがないので2系統どちらでも利用できますが、M5StickCと同じ2系統目を使うことにします。

スケッチ例

#include "M5Lite.h"
SPIClass SPI_EXT;
void setup() {
  M5Lite.begin();
  
  if (M5.Ex.board == lgfx::board_M5Stack) {
    // AutoStart
  } else if (M5.Ex.board == lgfx::board_M5StackCore2) {
    // AutoStart
  } else if (M5.Ex.board == lgfx::board_M5StickC) {
    // SD   M5StickC
    // 3V3  3V3
    // GND  GND
    // CLK  GPIO0
    // MISO GPIO36
    // MOSI GPIO26
    // CS   GND
    SPI_EXT.begin(0, 36, 26, -1);
    SD.begin(-1, SPI_EXT);
  } else if (M5.Ex.board == lgfx::board_M5StickCPlus) {
    // SD   M5StickC
    // 3V3  3V3
    // GND  GND
    // CLK  GPIO0
    // MISO GPIO36
    // MOSI GPIO26
    // CS   GND
    SPI_EXT.begin(0, 36, 26, -1);
    SD.begin(-1, SPI_EXT);
  } else if (M5.Ex.board == lgfx::board_unknown) {
    // SD   ATOM(Lite, Matrix) Doesn't work with Echo!
    // 3V3  3V3
    // GND  GND
    // CLK  GPIO23
    // MISO GPIO33
    // MOSI GPIO19
    // CS   GND
    SPI_EXT.begin(23, 33, 19, -1);
    SD.begin(-1, SPI_EXT);
  }
}
void loop() {
  M5Lite.Lcd.setCursor(0, 0, 1);
  M5Lite.Lcd.println("M5LiteSD");
  M5Lite.Lcd.println(millis());
  
  // delay & M5Lile.update()
  M5Lite.Ex.delay(100);
}

SDを内蔵しているボードに関しては、明示的に利用開始を宣言しなくてもM5Liteにて初期化されているので、そのまま利用できます。M5StickCやATOMの場合には外付けをする必要がありますので、接続しているGPIOを指定して初期化が必要になります。

初期化後は共通のSDクラス経由でアクセスが可能になります。

SPIClass SPI_EXT;

上記で2系統目のSPIを定義しています。1系統目はSPIで定義されており、他の名前で宣言をすると2系統目になります。SPI2という名前で定義している事例が多いですが、spi_struct.hですでにSPI2は定義されていますので、他の名前にしたほうが好ましいと思います。

extern spi_dev_t SPI0;         /* SPI0 IS FOR INTERNAL USE*/
extern spi_dev_t SPI1;
extern spi_dev_t SPI2;
extern spi_dev_t SPI3;

動作確認

上記はM5StickCの例ですが、シリアルモニタから「SD」を送信するとSDカードの情報が表示されます。

「SD DIR /D」などDIRコマンドでファイル一覧が表示されます。現状はDIRコマンドしかありませんが、そのうちWi-Fi経由でファイルダウンロードする機能などを追加したいと思っています。

利用可能なSDカード

16GBまでのマイクロSDカードが推奨されています。

上記がM5Stackに32GBのマイクロSDを入れてみた出力です。カードの容量が1.5GBぐらいに見えていますね。内部的にはファイル容量をuint32_tで表現しているので、そもそも上限が4GBまでしか正しく扱えません！

一応32GBでも認識をして、ファイル一覧を表示することができました。でも空き容量とかを考えると4GBを使ったほうが安心なのかな？

まとめ

初期化まで終わればあとはSDクラスで共通化できるので、便利ですね。とはいえ、個人的にはSDカードはほとんど使ったことないです。。。Wi-Fi経由の方が楽なんですよね。

4GBのマイクロSDは最近あまり売っていないので、少し入手しておこうかな。