projet gestion de la mémoire sd avec arduino

Projet Gestion de la mémoire SD avec Arduino

FPGA | Arduino | Matlab | Cours @ www.electronique-mixte.fr

Sommaire1 Objectifs du projet2 Fonctionnement du projet3 Capteur et module RTC4 Lecteur de la carte SD5 C’est quoi la différence entre FAT16 et FAT32 ?6 Schéma de câblage avec la carte Arduino7 La fonction setup()8 La fonction loop():9 La fonction ISR():10 La fonction ReadDisFile()11 La fonction UpdateNomFile()12 La fonction WriteSD()13 La fonction GetDateHeure()14 La fonction InitRTC()15 La fonction InitInt4()16 La fonction InitSD()17 La fonction GetData()18 Le programme complet19 Ressources PDF

19.1 Protocoles de communication 19.2 Bus SPI19.3 Protocole Modbus19.4 Programmation d’une chaîne d’acquisition19.5 Autres fichiers PDF

Objectifs du projetSavoir comment lire les informations d’une carte mémoire1.Savoir comment lire un fichier dans la carte SD2.Savoir comment créer un nouveau fichier3.

https://www.electronique-mixte.fr/comment-tester-des-cartes-electroniques/



Savoir comment mettre à jour un fichier de données4.Savoir comment formater les données dans un fichier5.Savoir dater, et stocker les données dans la carte mémoire6.Savoir utiliser une carte mémoire avec Arduino7.Savoir développer un Data logger avec Arduino8.Etc.9.

Fonctionnement du projetL’objectif projet et l’acquisition et stockage des données dans une carte mémoire. On fait lalecture du pin analogique A0 toute les secondes. On utilise un buffer (tableau) pour lestockage local dans la carte Arduino. Après le remplissage du tableau, on transfert ce dernierà la carte mémoire SD. On peut varier la taille du tableau via le paramètre N. Chaque lignedu fichier contient la donnée en format double séparé par des virgules ainsi la date et l’heured’acquisition de ce dernier à la fin de la ligne. Ci-dessous le format de stockage des donnéesdans les lignes du fichier:

DATA1,…, DATAN, Année, …, Secondes,




https://www.electronique-mixte.fr/proteus-isis/arduino-isis-comment-transferer-les-donnees-de-isis-vers-arduino-controle-des-leds/

https://www.electronique-mixte.fr/microcontrolleurs/capteur-de-niveau-deau-avec-arduino/



….

Capteur et module RTCAvant d’abordé le projet, je vous recommande de consulter la partie 1 et 2 du projetconcernant la partie capteur et le module RTC pour la sauvegarde du temps.

Data logger – Acquisition des données 1/4Data logger – Datation des données 2/4

Lecteur de la carte SDLe lecteur de la carte MicroSD utilise l’interface SPI pour interfacer avec la carte Arduino viales pins SCK (Horloge), MOSI (Master Out Slave In) pour l’envoie des données vers de lacarte Arduino vers le module et MISO (Master In Slave Out) pour la récupération des donnéesde la carte. L’interface SPI est une interface synchrone, il utilise un signal d’horlogeindépendant. Le pin CS est utilisé pour l’activation du module de la carte SD. Il est activéniveau : Il faut positionner le pin à 5V afin d’activer le lecteur. Le pin CS est très importantlorsqu’on a besoin de contrôler plusieurs lecteurs avec une seule interface. Par exemple, sion dispose de 3 cartes SD de 34 Go, alors on peut sélectionner une carte à la fois grâce auxpins CS1, CS2 et CS1 !

Le lecteur est alimente par une alimentation de 5V s’il dispose d’un régulateur internecomme le modèle illustré ci-dessous. Dans le cas échéant, la tension d’alimentation estsouvent 3.3V ! Il faut bien s’assurer des caractéristiques de son lecteur avant d’effectuer lecâblage au risque de détériorer le lecteur ou le sous alimentation de ce dernier. Un lecteur de5V alimenté par 3.3V risque de ne pas fonctionner!

La module ci-dessous est testé et fonctionnel avec une carte Micro SD de 4 Go et 64 Go (voirla vidéo pour plus des détails). Avant d’incruster la puce dans le lecteur, assurez-vous bien

https://www.electronique-mixte.fr/projet-data-logger-arduino-acquisition-des-donnees/

https://www.electronique-mixte.fr/projet-data-logger-arduino-datation-des-donnees/



qu’elle est bien formater avec le système FAT16 ou FAT32. Il est recommandé aussi d’avoirune carte dédiée pour son stockage des données. Ci-dessous un lien vers un mini logicielpour le formatage en format FAT32. Vous pouvez trouver d’autres logiciels dans le web encas du besoin.

Télécharger le logiciel FAT32 Format

C’est quoi la différence entre FAT16 et

https://www.electronique-mixte.fr/logiciels/

https://www.electronique-mixte.fr/wp-content/uploads/2021/02/FAT32-Format.rar



FAT32 ?FAT16 (File Allocation Table), soit « table d’allocation de fichiers, ce de divise l’espacedisponible sur un disque dur ou mémoire SD en 65536 blocs (ou clusters) portant chacun unnuméro propre. Si le nombre de blocs reste constant, leur taille varie en fonction de la tailledu périphérique de stockage. À partir de Windows 95 OSR2, l’utilisateur a le choix entreFAT16 et FAT32. Ce système de fichiers est également utilisé sur les cartes SD. FAT16permet d’avoir des partitions, selon la taille des clusters, occupant jusqu’à 2 Go, etexceptionnellement 4 Go. Concrètement, les spécifications de FAT16 sont les suivantes :

Taille maximale d’un fichier : 4 Go – 1 octet (soit exactement 4 294 967 295 octets) ;Nombre maximal de fichiers par partition : 65 524 ;La racine du disque est de plus limitée à 512 entrées ; une entrée est un fichier ou undossier, lire la suite…Taille maximale de la mémoire 2 To !

A retenir, au moment de stockage des donnés dans la carte SD, la taille dufichier ne doit pas dépasse au maximum 4Go. Il faut mettre en place unsystème de création des fichiers dans la carte SD avec une taille modérée(voir la vidéo et la suite de l’article). En cas de dépassement de la capacité,il peut la remise à zéro du pointeur des lignes du fichier (écraser les donnéesanciennes).

Tout savoir sur le système des fichiers FAT32

https://fr.wikipedia.org/wiki/FAT16

https://www.electronique-mixte.fr/condensateur/

https://fr.wikipedia.org/wiki/FAT32



Schéma de câblage avec la carteArduino

Le lecteur de carte SD utilise l’interface SPI matériel. Il faut utiliser lesmêmes pins en fonction de votre carte Arduino. Le câblage est différentpour la carte Arduino Méga. Voir le tableau et les figures ci-dessous pourplus des détails.



La fonction setup()void setup(){ // Init INT4 InitInt4(PinINT4);

// Initialisation du port série: Affichage locale des données Serial.begin(9600);

// Initialisation du Module RTC (Heure de l'ordinateur) InitRTC(); // Initialisation de la carte SD InitSD(CS);

// Stockage des données dans le fichier (Fichier par défaut) WriteSD(Data, DateHeure, N, NomFichier);



// Réouverture et Affichage du contenu du fichier (Fichier par défaut) ReadDisFile(NomFichier);

}

La fonction loop():

Lecture de l’horloge RTC

void loop(){ //Lecture de l'horloge GetDateHeure(DateHeure);}

La fonction ISR():

Acquisition et stockage des données

ISR(INT4_vect) //ISR(_VECTOR(5)){ // Compteur des échantillons static long count=0; // Désactivation de l'interruption globale cli(); // Lecture du capteur de luminosité R_l= GetData(A0); // Mise à jour du buffer des échantillons



Data[count]=R_l;

// Mise à jour du compteur count++; count=count%N; // Mise à jour du nom du fichier NomFichier= UpdateNomFile(TFile, DateHeure, NomFichier);

// Stockage des données dans la carte Mémoire if(!count) //count=N: stockage lorsque le buffer est plein { // Stockage des données dans la carte SD WriteSD(Data, DateHeure, N, NomFichier); // Réouverture et Affichage du contenu du fichier (Pour la vérification) Serial.println(NomFichier); ReadDisFile(NomFichier); } // Réactivation de l'interruption globale sei();}

La fonction ReadDisFile()

Lecture et affichage du contenu d’un fichier dans la carte SD

void ReadDisFile(String NomFich){ // 1. Réouverture du fichier myFile = SD.open(NomFich); if (myFile) { // 2. Lecture & Affichage du contenu du fichier while (myFile.available()) { Serial.write(myFile.read()); }

// 3. Fermeture du fichier



myFile.close(); } else { Serial.println("Erreur d'ouverture du fichier "+ NomFich); } Serial.println("\n\n");}

La fonction UpdateNomFile()

Génération périodique d’un nom du fichier en fonction de la date, l’heure etla période de création d’un nouveau fichier

String UpdateNomFile(byte TempsFile, word *Horloge, String OldName){ String NewNom=""; unsigned long T; T=Horloge[0]+60*Horloge[1]+60*60*Horloge[2];

if(!(T%TempsFile)) // Changement du nom du fichier toutes les TempsFile { for(int i=3;i>=0;i--) { NewNom=NewNom+String(Horloge[i]); } NewNom="F"+NewNom+".txt"; } else NewNom=OldName; return NewNom;}

https://www.electronique-mixte.fr/arduino-3-instruction-if-else-if-else/



La fonction WriteSD()

Stockage d’un buffer de taille N dans le fichier courant avec la date etl’heure

void WriteSD(double *DataIn, word *Horloge, int Taille, String NomFich){ String StrDATA=""; // 1. Ouverture du fichier en écriture File myFile = SD.open(NomFich, FILE_WRITE); // 2-3. Conversion et Stockage des données dans la carte mémoire if (myFile) { // Données for(int i=0;i<Taille; i++) { // 2. Conversion des données en chaine de caractaire StrDATA=String(DataIn[i])+","; // 3. Stockage dans la carte SD myFile.print(StrDATA); }

// Date & Heure for(int i=0;i<6; i++) { // 2. Conversion des données en chaîne de caractère StrDATA=String(Horloge[i])+","; // 3. Stockage dans la carte SD myFile.print(StrDATA); }

myFile.print("\n"); // Retour à la ligne // 4. Fermeture du fichier myFile.close(); } else {



Serial.println("Erreur d'ouverture du fichier "+NomFichier); }}

La fonction GetDateHeure()

Récupération de la date et l’heure dans le module RTC

void GetDateHeure(word *DateHeure){ // Lecture du module RTC DateTime now = rtc.now();

// Récupération de la date DateHeure[5]=now.year(); // Années DateHeure[4]=now.month(); // Mois DateHeure[3]=now.day(); // Jours

// Récupération de l'heure DateHeure[2]=now.hour(); DateHeure[1]=now.minute(); DateHeure[0]=now.second();}

La fonction InitRTC()

Initialisation du module RTC avec la génération d’un signal carré de 1Hz. Ilsera utilisé pour trigger les acquisitions et le stockage des données



void InitRTC(void){ if (! rtc.begin()) { Serial.println("Le module RTC non disponible"); while (1); // Attente RESET } else { Serial.println("Le module RTC est OK"); rtc.writeSqwPinMode(DS1307_SquareWave1HZ); //DS1307_SquareWave1HZ = 0x10, // 1Hz square wave //DS1307_SquareWave4kHz = 0x11, // 4kHz square wave //DS1307_SquareWave8kHz = 0x12, // 8kHz square wave //DS1307_SquareWave32kHz = 0x13 // 32kHz square wave rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Date du PC

//rtc.adjust(DateTime(2020,1,24,10,10,10)); // Ajustement manuel // Ex: 10 Janvier 2020 à 10:00:00: // rtc.adjust(DateTime(2020, 1, 10, 10, 0, 0)); }}

La fonction InitInt4()

Initialisation de l’interruption externe INT4 (Arduino Mega)

void InitInt4(byte PinINT){ // Entrée de synchronisation 1PPS / INT4 pinMode(PinINT, INPUT);

// Activation de l'interruption globale (registre SREG) SREG|=0x80;



// Validation de l'interruption INT4 (Registre EIMSK) EIMSK|=0x10; // INT4 // Choix du mode de détection: Front montant dans INT4 EICRB|=0x03;}

La fonction InitSD()

Initialisation de la carte SD: Vérification de la connexion, affichage desinformations de la carte, les fichiers disponibles dans la carte, test lecture etécriture dans la mémoire, etc.

void InitSD(byte ShipSel){ // Positionner à "1" le CS: Activation du module pinMode(ShipSel, OUTPUT); digitalWrite(ShipSel, HIGH);

// Initialisation Serial.print("\n Initialisation de la carte SD...");

if (!card.init(SPI_HALF_SPEED, CS)) { Serial.println("Initialisation échouée"); //return; } else { Serial.println("Le câblage est OK et la carte est disponible."); }

Serial.print("\nType de la carte: "); switch (card.type()) { case SD_CARD_TYPE_SD1: Serial.println("SD1"); break; case SD_CARD_TYPE_SD2:



Serial.println("SD2"); break; case SD_CARD_TYPE_SDHC: Serial.println("SDHC"); break; default: Serial.println("Non reconnue!"); }

if (!volume.init(card)) { Serial.println("La partition FAT16/FAT32 non dispo.\n Assurez-vous bien de bienformater la carte"); return; }

uint32_t volumesize; Serial.print("\nVolume type is FAT"); Serial.println(volume.fatType(), DEC); Serial.println();

volumesize = volume.blocksPerCluster(); // clusters = somme des blocks volumesize *= volume.clusterCount(); volumesize *= 512; // les blocs ont souvent la taille de512 bytes Serial.print("Volume size (bytes): "); Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Kbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Mbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize);

Serial.println("\nFiles found on the card (name, date and size in bytes): "); root.openRoot(volume);

root.ls(LS_R | LS_DATE | LS_SIZE);

if (!SD.begin(CS)) { Serial.println("Initialisation échouée!"); while (1); } Serial.println("Initialisation réussie.");



}

La fonction GetData()

Lecture du flux de lumière (la résistance en fonction de la luminosité)

double GetData(byte Analog_pin){ word A0_val; double V0, R_ll; // Lecture du capteur A0_val=analogRead(Analog_pin); // Conversion en volt [0,1023]=>[0, 5V] V0=(double)A0_val*V/1023.00; // Calcul de la résistance en Ohm R_ll=((V/V0)-1.0)*R; // Renvoie de la valeur return R_ll;}

Le programme complet/*

* Projet Data logger: Stockage des données dans la carte SD 3/4 * wwww.Electronique-Mixte.fr

Objectifs 1. Savoir utiliser le lecteur de la carte SD 2. Savoir lire / écrire les données dans la carte SD 3. Savoir ajuster la période de mise à jour du fichier

https://www.electronique-mixte.fr/la-resistance-electrique/

https://www.electronique-mixte.fr/



4. Savoir ajuster la période de création d’un nouveau fichier 5. Les erreurs fatales à éviter (Gagnez quelques heures ou jours du travail!) 6. Etc.*/

#include <Wire.h>#include "RTClib.h"#include <SPI.h>#include <SD.h>#define CS 10#define V 5.00#define R 10000.0#define N 36 // 60*20=1200 - Taille SRAM#define PinINT4 2 // PE4 - PIN 2#define TFile 3600 // Création d'un nouveau fichier toutes

RTC_DS1307 rtc;word DateHeure[6]={0,0,0,0,0,0};double R_l=0.0, Data[N];

Sd2Card card;SdVolume volume;SdFile root;

File myFile;String StrDATA="";String NomFichier="F1234"; // Fichier Initial (A ne pas tenir en compte)

void setup(){ // Init INT4 InitInt4(PinINT4);

// Initialisation du port série: Affichage locale des données Serial.begin(9600);

// Initialisation du Module RTC (Heure de l'ordinateur) InitRTC(); // Initialisation de la carte SD InitSD(CS);

// Stockage des données dans le fichier (Fichier par défaut) WriteSD(Data, DateHeure, N, NomFichier);



// Réouverture et Affichage du contenu du fichier (Fichier par défaut) ReadDisFile(NomFichier);

}

void loop(){ //Lecture de l'horloge GetDateHeure(DateHeure);}

ISR(INT4_vect) //ISR(_VECTOR(5)){ // Compteur des échantillons static long count=0; // Désactivation de l'interruption globale cli(); // Lecture du capteur de luminosité R_l= GetData(A0); // Mise à jour du buffer des échantillons Data[count]=R_l;

// Mise à jour du compteur count++; count=count%N; // Mise à jour du nom du fichier NomFichier= UpdateNomFile(TFile, DateHeure, NomFichier);

// Stockage des données dans la carte Mémoire if(!count) //count=N: stockage lorsque le buffer est plein { // Stockage des données dans la carte SD WriteSD(Data, DateHeure, N, NomFichier); // Réouverture et Affichage du contenu du fichier (Pour la vérification) Serial.println(NomFichier); ReadDisFile(NomFichier); } // Réactivation de l'interruption globale sei();}



void ReadDisFile(String NomFich){ // 1. Réouverture du fichier myFile = SD.open(NomFich); if (myFile) { // 2. Lecture & Affichage du contenu du fichier while (myFile.available()) { Serial.write(myFile.read()); }

// 3. Fermeture du fichier myFile.close(); } else { Serial.println("Erreur d'ouverture du fichier "+ NomFich); } Serial.println("\n\n");}

String UpdateNomFile(byte TempsFile, word *Horloge, String OldName){ String NewNom=""; unsigned long T; T=Horloge[0]+60*Horloge[1]+60*60*Horloge[2];

if(!(T%TempsFile)) // Changement du nom du fichier toutes les TempsFile { for(int i=3;i>=0;i--) { NewNom=NewNom+String(Horloge[i]); } NewNom="F"+NewNom+".txt"; } else NewNom=OldName; return NewNom;}void WriteSD(double *DataIn, word *Horloge, int Taille, String NomFich){ String StrDATA=""; // 1. Ouverture du fichier en écriture File myFile = SD.open(NomFich, FILE_WRITE); // 2-3. Conversion et Stockage des données dans la carte mémoire



if (myFile) { // Données for(int i=0;i<Taille; i++) { // 2. Conversion des données en chaine de caractaire StrDATA=String(DataIn[i])+","; // 3. Stockage dans la carte SD myFile.print(StrDATA); }

// Date & Heure for(int i=0;i<6; i++) { // 2. Conversion des données en chaîne de caractère StrDATA=String(Horloge[i])+","; // 3. Stockage dans la carte SD myFile.print(StrDATA); }

myFile.print("\n"); // Retour à la ligne // 4. Fermeture du fichier myFile.close(); } else { Serial.println("Erreur d'ouverture du fichier "+NomFichier); }}

void GetDateHeure(word *DateHeure){ // Lecture du module RTC DateTime now = rtc.now();

// Récupération de la date DateHeure[5]=now.year(); // Années DateHeure[4]=now.month(); // Mois DateHeure[3]=now.day(); // Jours

// Récupération de l'heure



DateHeure[2]=now.hour(); DateHeure[1]=now.minute(); DateHeure[0]=now.second();}

void InitRTC(void){ if (! rtc.begin()) { Serial.println("Le module RTC non disponible"); while (1); // Attente RESET } else { Serial.println("Le module RTC est OK"); rtc.writeSqwPinMode(DS1307_SquareWave1HZ); //DS1307_SquareWave1HZ = 0x10, // 1Hz square wave //DS1307_SquareWave4kHz = 0x11, // 4kHz square wave //DS1307_SquareWave8kHz = 0x12, // 8kHz square wave //DS1307_SquareWave32kHz = 0x13 // 32kHz square wave rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__))); // Date du PC

//rtc.adjust(DateTime(2020,1,24,10,10,10)); // Ajustement manuel // Ex: 10 Janvier 2020 à 10:00:00: // rtc.adjust(DateTime(2020, 1, 10, 10, 0, 0)); }}

void InitInt4(byte PinINT){ // Entrée de synchronisation 1PPS / INT4 pinMode(PinINT, INPUT);

// Activation de l'interruption globale (registre SREG) SREG|=0x80;

// Validation de l'interruption INT4 (Registre EIMSK) EIMSK|=0x10; // INT4 // Choix du mode de détection: Front montant dans INT4 EICRB|=0x03;}



void InitSD(byte ShipSel){ // Positionner à "1" le CS: Activation du module pinMode(ShipSel, OUTPUT); digitalWrite(ShipSel, HIGH);

// Initialisation Serial.print("\n Initialisation de la carte SD...");

if (!card.init(SPI_HALF_SPEED, CS)) { Serial.println("Initialisation échouée"); //return; } else { Serial.println("Le câblage est OK et la carte est disponible."); }

Serial.print("\nType de la carte: "); switch (card.type()) { case SD_CARD_TYPE_SD1: Serial.println("SD1"); break; case SD_CARD_TYPE_SD2: Serial.println("SD2"); break; case SD_CARD_TYPE_SDHC: Serial.println("SDHC"); break; default: Serial.println("Non reconnue!"); }

if (!volume.init(card)) { Serial.println("La partition FAT16/FAT32 non dispo.\n Assurez-vous bien de bienformater la carte"); return; }

uint32_t volumesize; Serial.print("\nVolume type is FAT"); Serial.println(volume.fatType(), DEC); Serial.println();

volumesize = volume.blocksPerCluster(); // clusters = somme des blocks volumesize *= volume.clusterCount();



volumesize *= 512; // les blocs ont souvent la taille de512 bytes Serial.print("Volume size (bytes): "); Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Kbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize); Serial.print("Volume size (Mbytes): "); volumesize /= 1024; Serial.println(volumesize);

Serial.println("\nFiles found on the card (name, date and size in bytes): "); root.openRoot(volume);

root.ls(LS_R | LS_DATE | LS_SIZE);

if (!SD.begin(CS)) { Serial.println("Initialisation échouée!"); while (1); } Serial.println("Initialisation réussie.");}

double GetData(byte Analog_pin){ word A0_val; double V0, R_ll; // Lecture du capteur A0_val=analogRead(Analog_pin); // Conversion en volt [0,1023]=>[0, 5V] V0=(double)A0_val*V/1023.00; // Calcul de la résistance en Ohm R_ll=((V/V0)-1.0)*R; // Renvoie de la valeur return R_ll;}



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