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Arduino SD卡接口

在Arduino项目中，存储数据是一个常见的需求。无论是记录传感器数据、存储配置信息，还是保存日志文件，SD卡模块都是一个非常实用的工具。本文将详细介绍如何在Arduino中使用SD卡模块进行数据存储和读取。

什么是SD卡接口？​

SD卡接口是一种允许Arduino与SD卡通信的硬件模块。通过这个接口，Arduino可以读取和写入SD卡中的数据。SD卡模块通常通过SPI（串行外设接口）与Arduino连接，这使得它能够高效地传输数据。

所需材料​

  • Arduino开发板（如Arduino Uno）
  • SD卡模块
  • 一张SD卡（建议使用容量较小的卡，如2GB或4GB）
  • 连接线

连接SD卡模块​

首先，我们需要将SD卡模块连接到Arduino。以下是连接方式：

  • SD卡模块的VCC引脚 -> Arduino的5V引脚
  • SD卡模块的GND引脚 -> Arduino的GND引脚
  • SD卡模块的MISO引脚 -> Arduino的12引脚
  • SD卡模块的MOSI引脚 -> Arduino的11引脚
  • SD卡模块的SCK引脚 -> Arduino的13引脚
  • SD卡模块的CS引脚 -> Arduino的10引脚
备注

不同型号的SD卡模块引脚可能有所不同，请参考模块的说明书。

安装SD库​

Arduino IDE自带了一个名为SD的库，用于与SD卡模块进行通信。你可以在代码中直接包含这个库：

cpp
#include <SD.h>

初始化SD卡​

在使用SD卡之前，我们需要初始化它。以下是一个简单的初始化代码示例：

cpp
#include <SD.h>

const int chipSelect = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("SD卡初始化失败！");
    return;
  }
  Serial.println("SD卡初始化成功！");
}

void loop() {
  // 主循环代码
}
提示

如果SD卡初始化失败，请检查连接是否正确，并确保SD卡已正确插入模块。

写入数据到SD卡​

初始化成功后，我们可以开始向SD卡写入数据。以下是一个将字符串写入文件的示例：

cpp
#include <SD.h>

const int chipSelect = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("SD卡初始化失败！");
    return;
  }
  Serial.println("SD卡初始化成功！");

  File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);

  if (dataFile) {
    dataFile.println("Hello, SD Card!");
    dataFile.close();
    Serial.println("数据写入成功！");
  } else {
    Serial.println("打开文件失败！");
  }
}

void loop() {
  // 主循环代码
}

从SD卡读取数据​

读取SD卡中的数据同样简单。以下是一个读取文件内容并打印到串口监视器的示例：

cpp
#include <SD.h>

const int chipSelect = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("SD卡初始化失败！");
    return;
  }
  Serial.println("SD卡初始化成功！");

  File dataFile = SD.open("datalog.txt");

  if (dataFile) {
    while (dataFile.available()) {
      Serial.write(dataFile.read());
    }
    dataFile.close();
  } else {
    Serial.println("打开文件失败！");
  }
}

void loop() {
  // 主循环代码
}

实际应用场景​

数据记录器​

假设你正在开发一个环境监测系统，需要记录温度和湿度数据。你可以使用SD卡模块将传感器数据保存到文件中，以便后续分析。

cpp
#include <SD.h>
#include <DHT.h>

#define DHTPIN 2
#define DHTTYPE DHT11

DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);
const int chipSelect = 10;

void setup() {
  Serial.begin(9600);
  dht.begin();

  if (!SD.begin(chipSelect)) {
    Serial.println("SD卡初始化失败！");
    return;
  }
  Serial.println("SD卡初始化成功！");
}

void loop() {
  float h = dht.readHumidity();
  float t = dht.readTemperature();

  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    Serial.println("读取传感器数据失败！");
    return;
  }

  File dataFile = SD.open("datalog.txt", FILE_WRITE);

  if (dataFile) {
    dataFile.print("温度: ");
    dataFile.print(t);
    dataFile.print(" 湿度: ");
    dataFile.println(h);
    dataFile.close();
    Serial.println("数据写入成功！");
  } else {
    Serial.println("打开文件失败！");
  }

  delay(5000); // 每5秒记录一次数据
}

总结​

通过本文，你已经学会了如何在Arduino中使用SD卡模块进行数据存储和读取。我们介绍了SD卡模块的连接方式、初始化过程、数据写入和读取方法，并通过一个实际应用场景展示了如何使用SD卡模块记录传感器数据。

附加资源与练习​

  • 练习1：尝试修改代码，将传感器数据保存为CSV格式，以便在Excel中进行分析。
  • 练习2：扩展数据记录器功能，使其能够记录多个传感器的数据。
  • 资源：Arduino官方文档中的SD库参考提供了更多关于SD卡操作的详细信息。

希望本文对你有所帮助，祝你在Arduino的学习之旅中取得更多进展！