RX72N Envision Kit での開発（その４）SDCARD 編

RX72N Envision Kit の再販が始まったようだ・・・

チップワンストップ：
2020-06-04 17:31:31 Thursday:
※在庫８個だったけど、１日たったら、完売してた・・・、まだまだ潤沢に流通していないようだ・・

SD-CARD 操作と、関係ユーティリティの使い方

組み込みマイコンでは、SDカードのアクセスは必須な機能となっています。

ChaN さんによる FatFs ライブラリがオープンソースとして公開されており、非常に簡単に利用する事が出来ます。
※FatFs ライブラリは、常に進化しており、なるべく最新版を使う事が望まれます、自分のフレームワークでは、ff13c を利用しています。

SDカードにアクセスするには、簡易的な SPI モードと、SD モードがあります。

このサンプルでは、以下のように、各デバイスで、SDカードのアクセスを行います。

RX24T	RX64M DIY	RX64M GR-KAEDE	RX65N	RX72N
RSPI0	Soft SPI	RSPI	SDHI	SDHI

RX64M から搭載（RX64M/Rx71M はオプション）された SDHI インターフェースを使った、SD モードのネィティブモードドライバーも利用可能です。
SD モードでは、４ビットバスを使った高速な転送が可能となっています。
※RX64M は SDHI はオプションになっており、自分が実験したデバイスは、「SDHI なし」なので、Soft-SPI で利用しています。

SDカードのアクセスでは、なるべく、簡単で柔軟性のある宣言で、実装が出来るように工夫してあり、簡単に扱う事が出来ます。

SDCARD_sample プロジェクト

インターフェースの宣言

RX24T

    typedef device::rspi_io<device::RSPI0> SDC_SPI;
    typedef device::PORT<device::PORT6, device::bitpos::B5> SDC_SELECT; ///< カード選択信号
    typedef device::PORT<device::PORT6, device::bitpos::B4, 0> SDC_POWER;   ///< カード電源制御
    typedef device::PORT<device::PORT6, device::bitpos::B3> SDC_DETECT; ///< カード検出
    typedef device::NULL_PORT SDC_WPRT;  ///< カード書き込み禁止ポート設定
    typedef fatfs::mmc_io<SDC_SPI, SDC_SELECT, SDC_POWER, SDC_DETECT, SDC_WPRT> SDC;
    SDC_SPI sdc_spi_;
    SDC     sdc_(sdc_spi_, 20'000'000);

RX24T では、RSPI0 を使います。
RSPI では、MISO、MOSI、SCLK の３つの信号を利用します。
「カード選択信号」は、PORT6、B5 を使います。
「カード電源制御」は、PORT6、B4 で、アクティブ Low の信号としています。
「カード検出信号」は、PORT6、B3 を使います。
「書き込み禁止信号」は、使わない為「NULL_PORT」を指定します。
「fatfs::mmc_io」クラスは、SPI 制御の為のインターフェースクラスです。
上記のように、RSPI0 の定義を、mmc_io にパラメータとして定義し、インスタンスをコンストラクターに渡します。
RSPI の上限のクロック速度を指定します。

RX64M / GR-KAEDE

  #ifdef GR_KAEDE
    typedef device::rspi_io<device::RSPI> SDC_SPI;
    typedef device::PORT<device::PORTC, device::bitpos::B4> SDC_SELECT; ///< カード選択信号
    typedef device::NULL_PORT  SDC_POWER;   ///< カード電源制御（常に電源ＯＮ）
    typedef device::PORT<device::PORTB, device::bitpos::B7> SDC_DETECT; ///< カード検出
    typedef device::NULL_PORT SDC_WPRT;  ///< カード書き込み禁止
  #else
    typedef device::PORT<device::PORTC, device::bitpos::B3> MISO;
    typedef device::PORT<device::PORT7, device::bitpos::B6> MOSI;
    typedef device::PORT<device::PORT7, device::bitpos::B7> SPCK;
    typedef device::spi_io2<MISO, MOSI, SPCK> SDC_SPI;  ///< Soft SPI 定義
    typedef device::PORT<device::PORTC, device::bitpos::B2> SDC_SELECT; ///< カード選択信号
    typedef device::PORT<device::PORT8, device::bitpos::B2, 0> SDC_POWER;   ///< カード電源制御
    typedef device::PORT<device::PORT8, device::bitpos::B1> SDC_DETECT; ///< カード検出
    typedef device::NULL_PORT SDC_WPRT;  ///< カード書き込み禁止
  #endif
    SDC_SPI sdc_spi_;
    typedef fatfs::mmc_io<SDC_SPI, SDC_SELECT, SDC_POWER, SDC_DETECT, SDC_WPRT> SDC;
    SDC     sdc_(sdc_spi_, 25'000'000);

DIY ボードでは、ソフト SPI の定義をしています。
GR-KAEDE では RSPI の定義をしています。
GR-KAEDE の RSPI/SD カードインターフェースは、E1 デバッガー端子と共有になっておりプルダウン抵抗があります。
SD カードの初期化時、プルアップが必要なので、対策する必要があります。
対策方法は、main.cpp の説明を参照して下さい。
ソフト SPI では、クロックの生成など、全てソフトウェアーで行う為、自由度がありますが、速度は RSPI に比べてかなり遅いです。
MISO、MOSI、SPCK のポートを定義して、ソフト SPI クラス (spi_io2) として宣言します。
spi_io2 クラスは、SD カードの SPI 制御向けに特化したクラスとなっています。
「カード選択信号」は、PORTC、B2 を使います。
「カード電源制御」は、PORT8、B2 で、アクティブ Low の信号としています。
「カード検出信号」は、PORT8、B1 を使います。
「書き込み禁止信号」は、使わない為「NULL_PORT」を指定します。
「fatfs::mmc_io」クラスは、SPI 制御の為のインターフェースクラスです。
上記のように、Soft-SPI の定義を、mmc_io にパラメータとして定義し、インスタンスをコンストラクターに渡します。
ソフト SPI の上限のクロック速度を指定していますが、目安程度でしかありません。

RX65N Envision Kit

    typedef device::PORT<device::PORT6, device::bitpos::B4, 0> SDC_POWER;  ///< 「０」でＯＮ
    typedef device::NULL_PORT SDC_WPRT;  ///< カード書き込み禁止ポート設定
    typedef fatfs::sdhi_io<device::SDHI, SDC_POWER, SDC_WPRT, device::port_map::option::THIRD> SDC;
    SDC     sdc_;

SDHI を使う場合、ポートは決められた組み合わせの中から選択する必要があります。
SDHI が使うポートの詳細は、RX65x/port_map.hpp を参照して下さい、「候補３」です。
「カード電源制御」は、PORT6、B4 で、アクティブ「Low」です。
「書き込み禁止信号」は、使わない為「NULL_PORT」を指定します。
RX65N Envision Kit では、SDカードインターフェースは未実装となっています。
電源制御は、専用 IC を使わず、Ｐチャネルの MOS-FET をスイッチとして流用している為、アクティブ「Low」となっています。
クロック速度は、現在の実装では、30MHz となっており、ハードコードになっています。