Lecteur carte mémoire

Le lecteur de carte mémoire Micro SD ajoute une mémoire à un montage : il permet à un Arduino, un ESP32 ou tout autre microcontrôleur de lire et d’écrire des fichiers sur une carte Micro SD. Mesures horodatées, journaux de données, images, fichiers de configuration — tout ce qui ne tient pas dans la mémoire interne se range sur la carte et se relit ensuite sur un ordinateur.

Le module communique en SPI, le bus le plus rapide d’un microcontrôleur, et se branche directement sur ses broches SPI. Un régulateur 3,3 V embarqué alimente la carte, qui ne supporte pas 5 V : c’est le module qui s’en charge, pas vous.

Caractéristiques techniques

Brochage : six broches, un seul bus

Les six broches sont sérigraphiées sur la carte et portent les noms du bus SPI :

MISO, MOSI et SCK ne se choisissent pas : ce sont les broches matérielles du bus SPI du microcontrôleur. Sur un Arduino Uno ou un Nano, elles sont fixes — MISO en 12, MOSI en 11, SCK en 13. Seule la broche CS se déclare dans le programme, et c’est elle qui désigne le module quand plusieurs périphériques partagent le même bus.

Câblage sur un Arduino Uno

Les broches du module sont mâles : elles se piquent directement sur une plaque d’essai. Pour rejoindre les broches femelles d’un Arduino, il faut des fils femelle-femelle — l’extrémité femelle se clipse sur le module, l’autre sur la carte.

Mini-projet : un enregistreur de mesures

Le montage le plus utile avec ce module consiste à noter une mesure toutes les deux secondes dans un fichier, puis à relire ce fichier sur un ordinateur après une nuit d’enregistrement.

Ce qu’il faut

Le câblage

Le module se câble comme au tableau précédent. On ajoute le capteur : sa sortie sur A0, son alimentation sur 5V, sa masse sur GND. La LED de la carte Arduino (broche 13) sert de témoin : on l’allume pendant l’écriture, pour voir que la carte travaille.

Le programme

À copier dans l’IDE Arduino, puis à téléverser. La bibliothèque SD est fournie avec l’IDE, il n’y a rien à installer.

/*
 * Enregistreur de mesures sur carte Micro SD
 * Carte : Arduino Uno R3
 * Module : lecteur Micro SD en SPI (VCC, GND, MISO, MOSI, SCK, CS)
 * Capteur : LM35 sur l'entree analogique A0
 *
 * Composants, brochage et fiche complete : www.marocproduits.com
 */

#include "SD.h"
#include "SPI.h"

const byte PIN_CS  = 10;      // broche Chip Select du module
const byte PIN_LED = 13;      // LED temoin d'ecriture
const char FICHIER[] = "MESURES.TXT";

bool cartePrete = false;
unsigned int numero = 0;

void setup() {
  pinMode(PIN_LED, OUTPUT);
  Serial.begin(9600);

  // SD.begin() monte la carte et initialise le bus SPI.
  // Elle renvoie true si la carte a repondu : c'est le controle
  // indispensable avant d'ecrire quoi que ce soit.
  cartePrete = SD.begin(PIN_CS);

  if (cartePrete) {
    Serial.println("Carte SD prete.");
  } else {
    Serial.println("Carte absente, non formatee en FAT32, ou mal cablee.");
  }
}

void loop() {
  if (cartePrete) {
    enregistrer();
  }
  delay(2000);              // une mesure toutes les deux secondes
}

void enregistrer() {
  numero = numero + 1;

  long lecture = analogRead(A0);                // 0 a 1023
  long millivolts = (lecture * 5000) / 1024;    // tension lue, en millivolts
  long dixiemes = millivolts / 10;              // le LM35 donne 10 mV par degre

  File fichier = SD.open(FICHIER, FILE_WRITE);  // FILE_WRITE complete le fichier

  if (fichier) {
    digitalWrite(PIN_LED, HIGH);

    fichier.print(millis() / 1000);    // secondes ecoulees depuis le demarrage
    fichier.print(" s ; mesure ");
    fichier.print(numero);
    fichier.print(" ; ");
    fichier.print(dixiemes / 10);      // partie entiere
    fichier.print(",");
    fichier.print(dixiemes % 10);      // dixieme de degre
    fichier.println(" degres C");

    fichier.close();
    digitalWrite(PIN_LED, LOW);
    Serial.println("Mesure enregistree.");
  } else {
    Serial.println("Ecriture impossible : verifiez la carte SD.");
  }
}

Comment ça marche

• SD.begin(PIN_CS) monte la carte et rend true si elle répond. C’est le seul contrôle vraiment indispensable : sur un montage qui écrit sans vérifier, une carte mal enfoncée donne un programme qui tourne dans le vide sans rien enregistrer.
• SD.open(FICHIER, FILE_WRITE) ouvre le fichier en écriture à la fin : chaque nouvelle mesure s’ajoute aux précédentes au lieu de les écraser. C’est ce qui permet d’enchaîner plusieurs sessions sur la même carte.
• fichier.close() n’est pas facultatif. Tant que le fichier reste ouvert, ce qui vient d’être écrit peut rester en mémoire et disparaître si l’Arduino est mis hors tension. Fermez à chaque mesure.
• Le fichier créé s’appelle MESURES.TXT et se lit dans n’importe quel tableur après avoir retiré la carte du module. Une ligne par mesure, les valeurs séparées par des points-virgules.

Vérifier que ça fonctionne

Ouvrez le moniteur série à 9600 bauds. Au démarrage, le message « Carte SD prete. » doit apparaître. S’il affiche l’autre message, la cause est presque toujours l’une de ces trois : la carte n’est pas enfoncée jusqu’au déclic, elle est formatée en exFAT ou en NTFS, ou MISO et MOSI ont été inversés. Le format des fichiers se vérifie en branchant la carte sur un ordinateur.

Pour aller plus loin

Avec millis(), l’horodatage ne donne que le temps écoulé depuis la mise sous tension. Pour des dates et des heures réelles — et pour garder la bonne heure même après une coupure — ajoutez une horloge temps réel DS3231, branchée sur deux autres broches de l’Arduino : elle tient l’heure à la seconde près, la garde par une petite pile même après une coupure, et se relit au démarrage pour horodater chaque ligne du fichier.

Questions fréquentes

Faut-il une carte Micro SD ou une carte SD ?

Micro SD. Le support du module est un logement à ressort pour carte Micro SD (et Micro SDHC), pas un logement grand format. Une carte Micro SDHC jusqu’à 32 Go suffit largement : un fichier texte de mesures pèse quelques kilo-octets par jour.

La carte SD ne supporte que 3,3 V, est-ce un risque ?

Non, grâce au régulateur embarqué : la tension d’entrée est ramenée à 3,3 V sur la carte, et l’interface logique du module est annoncée compatible 3,3 V comme 5 V. C’est précisément pour cela qu’on utilise ce module plutôt qu’un simple support de carte soudé sur une plaque à trous : un support nu alimenté en 5 V détruirait la carte.

Puis-je l’utiliser sur un ESP32 ou un ESP8266 ?

Oui. Reliez VCC au 3,3 V et non au 5 V, et gardez les mêmes broches SPI. C’est le montage habituel d’un enregistreur connecté : la carte stocke les mesures, le module Wi-Fi les envoie. La carte wifi NodeMCU V3 Lua ESP8266 convient pour ce type de projet, avec l’alimentation en 3,3 V.

Pourquoi le programme n’écrit-il rien alors qu’il compile ?

Vérifiez dans cet ordre : la carte est-elle formatée en FAT32, la broche CS du programme correspond-elle au câblage (D10 sur un Uno), et le module est-il bien alimenté ? Un module alimenté par la sortie 3,3 V d’un Arduino Uno fonctionne mal : cette sortie fournit peu de courant, alors qu’une écriture peut demander jusqu’à 200 mA. Prenez le 5 V.

Peut-on brancher plusieurs modules SPI en même temps ?

Oui. MISO, MOSI et SCK se partagent entre tous les périphériques SPI ; chacun garde sa propre broche CS. Le programme prend soin de n’activer qu’une seule broche CS à la fois, ce que fait la bibliothèque SD pour vous — mais il faut penser à mettre la broche CS des autres modules au repos.

À combiner avec

Si vous débutez, le KIT Starter contient déjà la carte Uno R3, une plaque d’essai et les fils : en y ajoutant ce lecteur et une carte Micro SD, l’enregistreur de cette page se monte en quelques minutes. Commencez par une carte en FAT32 plutôt qu’une grande capacité : c’est le format que la bibliothèque SD gère le plus sûrement.