Подключение usb флешки к arduino

Обновлено: 26.01.2025

Сегодня речь пойдет об использовании SD и micro SD карт в Arduino. Мы разберемся как можно подключить SD карты к Ардуино, как записывать и считывать информацию. Использование дополнительной памяти может быть очень полезно во многих проектах. Если вы не знаете что такое SPI, I2C и аналоговые выводы, то советую вам посмотреть прошлые уроки и разобраться с этими интерфейсами связи Ардуино.

Подключить SD карту к Arduino напрямую не получится, так как она не поддерживает нужный протокол связи. Но мы можем использовать дополнительные модули или шилды для этого. К счастью, стоят они очень дешево и доступны в разных вариантах.

В этом уроке используется:

Отличный набор для начинающих:	Купить
Arduino Uno:	Купить
Инфракрасный датчик расстояния:	Купить
Плата расширения для считывания micro SD карт c SPI интерфейсом:	Купить
Шилд для Arduino Uno:	Купить
Карты micro SD:	Купить
Датчики освещенности:	Купить
Датчик температуры I2C:	Купить

Подключение sd карт к Arduino

Модуль и шилд для считывания sd карт подключается по интерфейсу SPI. Шилд просто вставляется в Arduino Uno сверху. А плата подключается к пинам D10 -> CS, D11 -> MOSI, D12 -> MISO, D13 -> SCLK, 5V -> VIN (если на плате есть стабилизатор, если нет то 3,3V), GND -> GND. Вот наглядная схема:

Обратите внимание на напряжение питания платы. Если на плате есть стабилизатор питания, то можете подавать на нее 5 В. Если же стабилизатора нет, то необходимо подвести 3.3 В. В остальном все так же как мы разбирали в уроке по SPI интерфейсу. Теперь перейдем к программной части.

Запись и считывание SD карты на Arduino

Для работы с картами памяти в Arduino есть библиотека SD.h. Она по умолчанию доступна в Arduino IDE. С ней мы и будем работать. Для начала напишем простую программу, которая будет записывать обычную строку на SD карту. Теперь посмотрим на скетч:

Отлично! У меня все работает так как и было задумано. Теперь я хочу немного доработать этот скетч. Давайте закинем текстовый файл на карту памяти с каким-нибудь значением и попробуем считать это на Arduino. Например я создам текстовый файл в котором будет всего одно число. Это число я буду использовать в качестве задержки между записью нашей строки на эту же карту памяти. Немного доработаем предыдущий скетч.

Давайте теперь сделаем что-то более сложное и полезное. Добавим несколько датчиков и будем записывать их показания на карту памяти. Я подключу пару инфракрасных дальномеров, датчик температуры и фото резистор для определения уровня освещенности. Вот так все будет выглядеть:

Подробно скетч моего регистратора показаний я расписывать не буду, потому что мы все это уже разбирали подробно в этом и прошлых уроках. В этом скетче сочетаются навыки из уроков по аналоговым входам, I2C и SPI интерфейсам и подтягивающим резисторам. Вы можете найти все это в разделе сайта уроки по Arduino. Вот скетч:

На сегодня все. В следующий раз мы разберемся с подключением RFID метками. Надеюсь вам все было понятно.

В этом уроке мы научимся создавать, редактировать и удалять файлы на MicroSD карте.

Нам понадобится:

6 проводной шлейф ПАПА-МАМА для подключения х 1шт.

Для реализации проекта не требуется установка дополнительных библиотек. Библиотека для работы с адаптером карт MicroSD входит в стандартный набор Arduino IDE > Эскиз > Include Library > SD.

Схема подключения:

Подключение адаптера карт MicroSD к Piranha Uno осуществляется к аппаратным выводам SPI (4 вывода: CS, SCK, MOSI, MISO).

Адаптер карт MicroSD	Piranha Uno
CS (Chip Select)	10
SCK (Serial ClocK)	13
MOSI (Master Out Slave In)	11
MISO (Master In Slave Out)	12
Vcc	5V
GND	GND

Питание:

Питание адаптера подаётся на выводы Vcc и GND, напряжением 5В постоянного тока.

Базовые функции, для работы с файлами SD-карты:

Создадим два скетча. В первом будим создавать файл и записывать в него информацию, а во втором, удалим созданный файл.

Создание файла:

если подключить адаптер карт MicroSD к Piranha Uno, подключить Piranha Uno к ПК, загрузить скетч, вставить SD-карту и запустить Монитор последовательного порта, то в мониторе будут выведены следующие строки:

а на SD-карте появится файл "iarduino.txt" с одной строкой "The beginning of a line, The end of the line".

Если загрузить скетч при вставленной в адаптер карт MicroSD SD-картой, то на SD-карте появится файл "iarduino.txt" с двумя строками "The beginning of a line, The end of the line", а первой строкой в мониторе последовательного порта будет "file exists" (файл обнаружен ) .

Дело в том, что функция setup() в обоих случаях выполняется дважды (сразу после загрузки скетча и после запуска монитора последовательного порта). Но в первом случае, после загрузки скетча, SD-карты не было в адаптере, следовательно, файл "iarduino.txt" был создан только после запуска монитора последовательного порта .

Удаление файла:

если подключить Trema-модуль адаптер карт MicroSD к Arduino Uno, подключить Arduino Uno к ПК, загрузить скетч, вставить SD-карту и запустить Монитор последовательного порта, то в мониторе будут выведены следующие строки:

Начнём с традиционного «Этот материал представлен только в образовательных целях». Если вы используете эту информацию для взлома HBO и выпуска следующего сезона «Игры престолов» бесплатно на YouTube, ну… здорово. В том смысле, что я никак не поощряю подобное поведение.

Если не знаете, что такое «резиновая уточка» (USB Rubber Ducky), это устройство, которое сделал Hak5, на фото. Оно выглядит и ведёт себя как обычная флешка, но её можно запрограммировать на очень быстрый ввод клавиш с клавиатуры. «Уточка» способна взломать любую систему за несколько секунд. Единственный недостаток — вам понадобится физический доступ к компьютеру. И ещё она стоит $50, вот почему я написал эту статью.

Можем поиграться с библиотекой для начала, начнём с инициализации флэшки как HID-устройства методом begin().

Выглядит неплохо. Теперь запустим команды на компьютере жертвы. Это можно сделать, «нажав» клавишу Windows, набрав cmd, Enter, а затем саму команду.

Отлично. Создадим эксплоит во фреймворке Metasploit.

Будем использовать модуль web_delivery. Я выбрал его из-за высокой скорости и низкой вероятности срабатывания антивируса. Он также ничего не пишет на диск, так что не оставит следов по окончании работы.

Здесь мы ломаем 64-битную Windows 10, так что выберем мишенью PowerShell, но имейте в виду, это не эксплоит против PowerShell. Мы просто используем оболочку, чтобы скачать нужные файлы с сервера.

Нужно сказать нашей программе, откуда брать бинарники:

Дальше указываем порт, который не вызовет подозрений, что насчёт 443? ;)

Metasploit каждый раз генерирует случайный URIPATH, а мы хотим иметь возможность запускать и останавливать прослушку порта в любой момент без необходимости перекомпилировать код для флешки.

Теперь нужно выбрать Powershell в качестве метода доставки. Эксплоит поддерживает три цели, помеченные идентификаторами: это 0: Python, 1: PHP, и 2: Powershell.

И наконец exploit .

Чтобы удобно было останавливать и возобновлять прослушку порта, создадим конфигурационный файл: usb.rc.

Получаем полезную нагрузку для запуска на компьютере жертвы:

Теперь можем запустить это с флэшки.

Работает очень неплохо. Нам нужно около 40 секунд, чтобы поиметь Дейнерис, я имею в виду компьютер жертвы.

Из-за ограниченной мощности «уточки» загрузчик не доступен постоянно, как в обычной Arduino, вы можете загрузить код только когда нажмёте кнопку на флешке или в течение первых 30 секунд работы. То есть первые 30 секунд после подключения флешки мы ждём, пока код реально сработает, а затем ещё 10 секунд для набора и выполнения скрипта. Было бы очень полезно сократить время доступа на 75%. Вот этот хороший человек отредактировал прошивку, чтобы пропустить загрузчик при подключении. Мы взяли код и перепрошили флэшку, перезагрузили код и та-дам — всё работает. Но можно сделать ещё лучше: хорошо бы спрятать микросхему в корпус, чтобы она не вызывала подозрений.

Я выбрал одну из тех неприметных USB-флешек, которые рекрутеры раздают миллионами, и заказал эти классные маленькие OTG-адаптеры microUSB − USB A. Пришлось отрезать ненужные части печатной платы, чтобы она поместилась в корпус, всунул OTG-адаптер в корпус USB A и заклеил всё суперклеем. По мне так выглядит вообще не подозрительно, но всё-таки 10 секунд — это немалое время, особенно когда прячешься от драконов.

Вы также можете заказать Arduino Pro Micro на Amazon примерно за $10. Если есть терпение, то можно даже найти на eBay примерно за $3 или $4. У меня не нашлось USB-флэшки достаточно большого размера для Pro Micro, так что я подключил OTG-адаптер, перемотал его изолентой и на этом успокоился.

Нужно немного изменить программу, потому что мы используем другую библиотеку, но работать она будет как и раньше.

Самое большое преимущество Pro Micro — это скорость. Теперь нам нужно всего 3 секунды физического доступа. Настоящая атака на ходу. Если вы намерены применить эту силу, делайте это ради благого дела. Убейте Серсею.

Поэтому сначала нужно сделать так, чтобы мы могли с лёгкостью подключиться к микросхеме флеш-памяти. Для этого можно воспользоваться либо специальным переходником, к которому придётся припаять микросхему, либо (что предпочтительнее) использовать панель с нулевым усилением (т.н. панель ZIF , купить можно на Али).

Флеш-память припаяна к плате-переходнику

А вот так выглядит микросхема флеш-памяти в ZIF-панели:

Флеш-память в переходной панели с нулевым усилением

И под микроскопом:

Флеш-память в панели с нулевым усилением под микроскопом

Купить ПЗУшку можно, например, в Китае.

Теперь мы можем использовать макетную плату (бредборд) и с лёгкостью подключаться к микросхеме.

2 Подключение Arduino к микросхеме flash-памяти 25L8005

Назначение выводов микросхемы флеш-памяти 25L8005

Кстати, datasheet на микросхему флеш-памяти 25L8005 можно скачать в конце статьи.

Будем использовать для программирования флэш-памяти интерфейс SPI , поэтому подключимся к стандартным SPI выводам Arduino:

Соберём электрическую схему подключения микросхемы флеш-памяти MX25L8005 к Arduino.

Схема подключения микросхемы флеш-памяти 25L8005 к Arduino

Флеш-память на ZIF-панели, подключённая к Arduino Флеш-память на ZIF-панели, подключённая к Arduino

3 Очистка флеш-памяти с помощью Arduino

Перед тем как записывать данные в флеш-память, необходимо стереть тот сектор или страницу, в который мы собираемся записывать. Если записываемых данных немного (в нашем учебном примере это будут всего 16 байт), то достаточно стереть 1 сектор. Из документации на микросхему мы видим, что последовательность стирания такая: выставить разрешение на запись (1 байт), послать команду на стирание (1 байт) и адрес (3 байта), выставить запрет записи (1 байт). Данная последовательность приведена на рисунке ниже:

Диаграмма очистки одного сектора флеш-памяти 25L8005

Именно это и делает приведённый ниже скетч:

Загрузим этот скетч в Arduino с подключённой по приведённой выше схеме микросхемой памяти. После того как он отработал, флешка готова к записи.

4 Запись данных в флеш-память с помощью Arduino

Теперь запишем на неё данные. Для примера возьмём небольшой массив из 16-ти байтов. Как видно из документации, для записи данных во флеш сначала нужно выставить разрешение на запись (1 байт), затем послать команду на запись (1 байт), передать начальный адрес (3 байта) и данные (в нашем примере 16 байт), а в конце выставить запрет записи (1 байт):

Диаграмма записи данных во флеш-память 25L8005

Напишем скетч, который записывает массив из 16-ти байт данных в ПЗУ :

Загрузим скетч в Arduino. Кстати, вот так выглядит на логическом анализаторе обмен по SPI между Arduino и ПЗУ 25L8005, когда выполняется данный скетч.

Временная диаграмма записи в ПЗУ массива данных по SPI

После выполнения данного скетча во флеш-память должен был записаться наш тестовый массив. Давайте проверим, так ли это.

4 Чтение данных из флеш-памяти с помощью Arduino

Согласно документации, чтение из флешки выполняется посредством такой последовательности: отправка команды на чтение (1 байт), начальный адрес (3 байта), а далее запрашивается столько байтов, сколько хотим прочитать из ПЗУ . Собственно, мы будем передавать в ПЗУ 16 нулей. Так как SPI – синхронный интерфейс, нам в ответ вернутся 16 записанных в ПЗУ байтов. Вот такая диаграмма приводится в описании к микросхеме:

Диаграмма чтения данных из флеш-памяти 25L8005

Напишем скетч для чтения наших заветных 16-ти байт из микросхемы флеш-памяти 25L8005:

Загрузим скетч в Arduino и откроем монитор последовательных портов. В мониторе, как и ожидалось, 1 раз в секунду будет выводиться наш массив, считанный из флеш-памяти с помощью Arduino.

Чтение из флеш-памяти с помощью Arduino и вывод в монитор последовательных портов

Временная диаграмма чтения данных из ПЗУ по SPI

Как видно, байты этого массива соответствуют кодам ASCII строки "HELLO, SOLTAU.RU", которые мы и записали в микросхему памяти 25L8005 :-)

Последнее от aave

Другие материалы в этой категории:

11 комментарии

Спасибо, все понятно написано, благодаря вашей статье быстро разобрался!

Гриша, я рад, что смог вам помочь!

Доброго времени суток!
Подскажите, инструкция подходит для работы с W25Q64 ?
Пока в наличии нет (жду посылку), ищу инструкцию для работы с указанной flash памятью.
Буду благодарен за помощь!

Никита, доброго времени!
Я не изучал подробно вашу ПЗУшку W25Q64, но с первого взгляда она очень похожа на описываемую здесь. По крайней мере, подключение аналогично (если берём в том же корпусе), а на 21-ой странице datasheet приведён набор инструкций SPI, в котором команды чтения, записи, разрешения записи и некоторые другие аналогичны. Надо, конечно, ознакомиться внимательнее, но в целом ничего сложного тут нет. Действуйте согласно документации разработчика. Соберите схему и начните изучать работу с микросхемой с чтения регистров. Хорошие кандидаты для начала - регистры Device ID (0x90), JEDEC ID (0x9F). Если "пощупаете" их, прочитаете значения, которые должны там быть согласно документации, то станет понятно, что вы на верном пути, и это придаст уверенности в дальнейшем изучении.

Большое спасибо за ответ!

Доброго времени суток! Прочитал и отработал ваши примеры в данной статье на микросхеме флэш памяти W25Q32FV. Спасибо за материал. Всё работает нормально. Начал экспериментировать с кодом.

В вашем примере адрес передается тремя байтами ADDR1, ADDR2, ADDR3. Разобрался по даташиту со структурой памяти W25Q32FV но всё равно возникли вопросы.

Как записать данные в другой адрес отличного от примера? То есть, как записать и как разбить, например адрес типа 8192 (0x2000h) начального байта сектора 2, на три байта и приписать их переменным ADDR1, ADDR2, ADDR3 . Пробовал по разному. У меня получилось только побитовой передачей в цикле for.

ПРИМЕР:
const byte ADDR[24] = ; //24-битный адрес 0x2000h в двоичном виде и в массиве
for(byte b=0; b = 24; b++) //предаём 24-битный адрес побитно, вставлял его вместо ADDR1. ADDR3

И ещё вопрос не по теме:
В ардуино к сожалению не работает оператор round с указанием количества знаков после запятой.
То есть, выражение:
float number = 1,674938;
float VOLT = round(number,2); //округление до двух знаков после запятой.
НЕ РАБОТАЕТ. Оператор "round" в ардуино умеет округлять только до целых чисел.

Работает следующий вариант:
float number = 1,674938;
int NUM = round(number * 100); //умножаем на 100 и округляем до целых чисел. Получаем 167.
float VOLT = float(NUM / 100); //167 делим на 100 и получаем 1.67

Это я проверял. Это правда или я что-то не так делаю?

Сергей, что касается записи ПЗУшек, то в двух словах, ADDR1. ADDR3 - это 24-разрядный адрес, который следует читать как одно большое число. Например, адрес 8192 будет записываться как 0x002000 - теми же 24-мя битами (3 байта). Судя по тому, что я вижу в даташите, в вашем случае адрес передаётся аналогично - 3-мя байтами. Адресное пространство ПЗУшки состоит из 64-х блоков по 64 кб, т.е. в каждом блоке адреса с 0x000000 по 0x00ffff.

А что касается округления чисел. В штатной библиотеке ардуино функция round() умеет округлять только до целого числа, так и есть. Ваш вариант с умножением и потом делением рабочий. Можно ещё вот так сделать:

double p = 3.14159265359;

void setup()
Serial.begin(9600);
Serial.println(p, 10); // выводим с точностью до 10 знаков
Serial.println(roundTo(p, 2), 10); // округляем до 2-х знаков и выводим 10 после запятой
Serial.println(roundTo(p, 3), 10); // округляем до 3-х и выводим 10
Serial.println(roundTo(p, 4), 10); // округляем до 4-х и выводим 10
>

double roundTo(double value, int decimal)
double pwr = pow(10, decimal);
return (round(value * pwr) / pwr);
>

Вывод данного скетча будет:
3.1415927410
3.1400003433
3.1420006752
3.1416006088
Если обратите внимание, даже вывод числа с такой большой точностью в первой строчке уже некорректен. Микроконтроллер не очень дружит с точной математикой.

В большинстве проектов с Ардуино необходимо устанавливать вспомогательное хранилище для медиафайлов, будь это видео или аудио. Если возникает необходимость хранить и обрабатывать информацию, а стоковой флеш-памяти плат вам не хватает, то есть несколько решений.

Можно докупить специальную плату, обеспечивающую быстрый доступ к данным, но и стоящую не малых денег. Если же у вас нет желания тратиться, то расширить стоковую память платы можно и с arduino card SD, дабы не было проблем с записью и стиранием стоковых утилит с чипов. Однако далеко не все новички знают, как правильно подключать флешку к чипу и что для этого нужно. Давайте разберёмся во всех нюансах и узнаем, какие подводные камни такого решения вас поджидают.

Что необходимо знать при подключении SD card к Arduino

Прежде чем подсоединять что-либо, следует изучить нюансы, которые будут подстерегать вас на каждом шагу. Первое, с чем вам придётся столкнуться, это вольтаж карт памяти, ведь они рассчитаны на 3.3 В, что является стандартом.

Неудобство заключается в том, что для записи данных необходима и соответствующая сила тока, вплоть до 100 мА, если речь о действительно больших массивах информации. Соответственно, необходимо обеспечить всю систему хорошим источником питания, но основная проблема заключается в том, что карты крайне привередливы. Если вы будете пользоваться резисторами и длинными проводниками, то скорость записи и чтения может упасть в разы ниже средних показателей, поэтому следует обзавестись небольшими коннекторами и убрать, по возможности, всё сопротивление из цепочки для питания логики.

Чтобы не сжечь всю плату, достаточно прикупить преобразователи переменного и постоянного тока, лучше всего подойдут приборы под HEF4050 и 74FHC125 базу.

Далее, учтите, что система предоставляет несколько режимов записи данных. У вас в распоряжении:

SPI. Универсален, и подойдёт для любого микроконтроллера, а подключение требует всего четыре пина.
SDIO. Хороший выбор, если необходима высокая скорость передачи информации, но с arduino microsd реализуется крайне тяжело.

Учитывайте и формат карты, он не влияет ровным счётом ни на что, кроме размера вашей конечной поделки. Если необходимо серьёзно урезать габариты, то хорошим выбором станет microSD.

Сама по себе флешка – это небольшой чип со специально выделенными секторами, а соответственно, структур, обязательных к использованию, вы здесь не найдёте. Такой подход удобен для быстрого форматирования и сохранения данных в подходящей файловой системе.

Большинство устройств на сегодняшний день пользуются форматами NTFS, FAT32 и FAT16. Но чем сложнее система, тем больше памяти для работы arduino SD придётся выделить, что чревато последствиями в виде подлагиваний и плохой скорости отклика.

Схема подключения SD card к Arduino

Предварительно отформатировав карту памяти, приступайте к её подключению.

Платы расширений облегчат задачу, ведь они позволят урегулировать напряжение до необходимых нам 3.3 В, а контроллеры уровня преобразуют питание логики в подходящие для флешки.

Плата расширений потребуется под микроконтроллеры до 5 В, учитывайте это при её выборе. Главное достоинство Ардуино – простота, и подключение вспомогательных модулей не стало исключением. Лучшим выбором станет именно структура запуска через hardware SPI пины, дабы не усложнять новичкам жизнь. Нам потребуются 13, 12 и 11 цифровые пины, а также четвёртые, чтобы наладить «chip\slave select» цепь. Под это, зачастую, берётся 10 пин, но если вы знаете, что делаете, можете выбрать и более подходящий.

Распиновка подключения Arduino Uno к SD

Обратите внимание на то, что в зависимости от форм-фактора и типа платы Ардуино, точки подключения могут варьироваться. Например, для меги необходимо соединить цепь с 50, 51, 52 и 53 слотом.

Модуль SD card	Arduino Uno	Arduino Mega
VCC	3.3V или 5V (проверьте описание платы)	3.3V или 5V (проверьте описание платы)
CS	4	53
MOSI	11	51
CLK	13	52
MISO	12	50
GND	GND	GND

В последующие разы вы можете поэкспериментировать с последними пинами на обеих картах, но поначалу лучше выбрать именно те, что указаны выше. Так вы сможете отработать код, избавившись от нежелательных поломок и осечек, что значительно упростит задачу в будущем. Оставшиеся 5 В и GND подсоединяйте к соответствующим портам, здесь никаких особых инструкций нет.

Еще один вариант наглядной схемы:

В конце процедуры необходимо замкнуть CD в заземление, так система не сможет инициализировать карту памяти. Но, в случае необходимости, всегда можно применить резисторы в 10 кОм и вспомогательные порты, однако мы не будем останавливаться на этом пине, так как сейчас он нам не нужен.

Загрузка библиотек и запуск SD card на Arduino

Чтобы подсоединиться к SD карте и свободно передавать на неё данные, потребуется написать немало кода, однако здесь нам поможет встроенная библиотека SD.

Открыв подменю «образцов», найдите заготовку «cardinfo», именно её мы не будем использовать в качестве прописной функции при загрузке информации. Скетч пригодится лишь для проверки, опознаётся ли дополнительная память на устройстве. Проверяйте chipSelect, учитывая, что подключение идёт через 10 пин.

Если всё прошло удачно, то на экран выведется информация о типе файловой системы и объёме вашей SD-карты. Если же производитель подсунул вам не лучший продукт, могут возникнуть ошибки. Здесь проще купить новую флешку, чем бороться с ошибками файловой системы, изначально заложенными в девайс.

Когда вы получите отклик от системы, можете начинать подгружать библиотеки и нужные вам файлы. SD-карта полностью работает и подключена, однако не забудьте протестировать несколько типов файловых систем, дабы подобрать оптимальный вариант по скорости и потреблению ресурсов. В каждом конкретном случае эти параметры будут разными, поэтому не бойтесь экспериментировать.

Заключение

SD-карта – необходимый элемент любой системы, в которой вы собираетесь использовать медиафайлы. Это будет хорошим решением как для приборов под «умный дом», так и для самодельных плееров. Однако не забывайте, что качество конечного продукта приравнивается к качеству его худшего компонента, и не стоит экономить на SD-картах.

Читайте также: