microSD- Karten-Adapter MSDA1 - Universell per SPI einsetzbar

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Aus ELVjournal 06/2013     0 Kommentare
 microSD- Karten-Adapter MSDA1 - Universell per SPI einsetzbar
Bausatzinformationen
ungefähr Bauzeit(Std.)Verwendung von SMD-Bauteilen.
10,25OK6/13

Inhalt des Fachbeitrags

  • Standard
  • Schaltung
  • Nachbau und Installation
  • Anwendungsbeispiel mit Arduino Uno
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Technische Daten

MSDA1
3,3 oder 5 VDC
20 μA (Enable = 1)
100 mA max. (abhängig von SD-Karte)
microSD
SPI (TTL-/CMOS-kompatibel)
10 cm max.
5 bis 35 °C
30 g
33 x 27 mm

Wenn man heute von einer Speicherkarte spricht, fällt einem wohl zuerst die klassische SD-Karte und ihr miniaturisierter Ableger, die durch die Smartphone-Verbreitung allgegenwärtige microSD-Karte, ein. Über den einfach per Standard-Routinen programmierbaren SPI-Bus kann die Speicherkarte hervorragend als Programm- und Daten-Speicher für Mikrocontrollersysteme dienen. Unser hier vorgestellter Adapter erleichtert den Anschluss an solche Systeme und Applikationen. Wir zeigen ein Beispiel für die Anbindung an den Arduino Uno.

Standard

SD-Speicherkarten sind neben dem USB-Stick die am weitesten verbreiteten mobilen Speicherlösungen, wenn nicht gerade Datenmengen im Terabyte-Bereich transportiert werden müssen. Man findet sie in quasi allen mobilen Geräten, vom Smartphone über die Digicam bis hin zum Mediaplayer. Bei geeigneter Mikroprozessor-Firmware kann man von ihnen sogar Betriebssysteme booten, wie es z. B. beim beliebten Raspberry Pi der Fall ist. Der bootet ein Linux-System von einer SD-Karte. Für höhere Speicherdichten hat sich inzwischen die SDHC-Karte durchgesetzt, und für Speicherdichten ab 32 GB bietet die nächste SDXC-Generation noch mehr Kapazität und Schreib-/Lesegeschwindigkeit (siehe auch „Elektronikwissen“). Neben den von fast allen Consumer-Digitalkameras unterstützten SD-Karten gibt es die in ihren Abmessungen etwas kleineren miniSD/miniSDHC-Karten, die vom Markt bereits fast wieder verschwunden sind. Das liegt hauptsächlich an den deutlich kleineren microSD/microSDHC-Karten, die sich aufgrund ihrer minimalen Abmessungen sehr schnell verbreitet haben und im Handy-Bereich bereits als Standard gelten. Praktischerweise können microSD-Karten über passende Adapter auch als miniSD- oder SD-Karten verwendet werden. Neben dem Formfaktor hängt der Erfolg der SD-Card sicherlich auch mit der SD-Schnittstelle zusammen, die auch in ihrer modernsten Variante noch immer abwärtskompatibel zur altbekannten SPI-Schnittstelle ist. Im einfachsten Fall lässt sich eine microSD-Karte mit der hier vorgestellten Schaltung als externer Flash-Speicher in fast jede Mikrocontroller-Schaltung integrieren. Über einen Low-Pegel auf der Chip-Select-Leitung (CS) wird die Schnittstelle der Karte aktiviert und über Master-in-Slave-out (MISO), Master-out-Slave-in (MOSI) und die Taktleitung (CLK/SCK) werden die Daten übertragen. Master ist in diesem Fall der Mikrocontroller, während die SD-Karte das Slave-Gerät ist. Da SD-Karten mit 3,3 V betrieben werden sollten, benötigt man einen Pegel-Konverter für den SPI-Bus, wenn der Mikrocontroller mit einer anderen Spannung (z. B. 5 V) betrieben wird. Dafür gibt es zwar zahlreiche Realisierungsvorschläge mit simplen Spannungsteilern, die jedoch problematisch sein können. Eine bessere Lösung wird im Elektronikwissen-Teil „Bidirektionaler Pegelwandler“ im ELVjournal 2/2010 [1] behandelt. Weitere umfangreiche Informationen zu SD-Karten finden sich z. B. unter [2] oder in zahlreichen PDF-Dokumenten, die mit Hilfe einer Internet-Suchmaschine leicht zu finden sind, wenn als Suchwörter „Specification“ und „microSD“ oder „microSDHC“ eingegeben werden.

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