Módulo de Cartão SD para Raspberry Pi Pico

Referência da Biblioteca de Sistema de Ficheiros:

FatFs - Generic FAT Filesystem Module

1. Arquitetura e API do Módulo SD Card

1.1. Arquitetura de Software em Camadas

O projeto foi desenhado com uma arquitetura de três camadas para separar as responsabilidades e facilitar a manutenção e reutilização:

1. Módulo de Abstração (sd_card.c e sd_card.h):
   • Serve como uma "fachada" ou API (Interface de Programação de Aplicações) simplificada
   • Fornece funções fáceis de usar, como sd_card_init() e sd_card_append_json(), escondendo a complexidade das camadas inferiores.
2. Camada de Sistema de Ficheiros (FatFs):
   • Utiliza a biblioteca FatFs (ff.c, ffunicode.c), uma solução robusta que implementa o sistema de ficheiros FAT/FAT32.
   • É responsável por gerir a estrutura de ficheiros, diretórios e a alocação de espaço no cartão.
3. Camada de Interface de Disco (diskio.c):
   • É a "ponte" entre a FatFs e o hardware.
   • Implementa as funções de baixo nível para ler e escrever setores físicos de dados no cartão SD, utilizando o barramento SPI do Raspberry Pi Pico.

1.2. Descrição da API (Funções Públicas)

A interface do módulo é definida em inc/sd_card.h e oferece as seguintes funções:

• bool sd_card_init(void);
  • Descrição: Inicializa a comunicação SPI com o cartão SD e monta o sistema de ficheiros. Esta função deve ser chamada uma vez no início do programa.
  • Retorna: true se a inicialização for bem-sucedida, false caso contrário.
• sd_status_t sd_card_write_text(const char* filename, const char* text);
  • Descrição: Escreve (anexa) uma string de texto simples ao final de um ficheiro. Se o ficheiro não existir, ele é criado. Ideal para logs.
  • Parâmetros:
    • filename: O nome do ficheiro a ser escrito (ex: "log.txt").
    • text: O conteúdo a ser salvo.
  • Retorna: SD_OK em caso de sucesso, ou um código de erro.
• sd_status_t sd_card_append_json(const char* filename, const char* json_string);
  • Descrição: Anexa um objeto JSON a um array num ficheiro, mantendo a formatação JSON válida. Gere automaticamente a adição de [ ] e vírgulas.
  • Parâmetros:
    • filename: O nome do ficheiro JSON (ex: "dados.json").
    • json_string: A string do objeto JSON a ser salvo (ex: "{\"valor\":123}").
  • Retorna: SD_OK em caso de sucesso, ou um código de erro.
• sd_status_t sd_card_read_text(const char* filename, char* buffer, int buffer_size);
  • Descrição: Lê o conteúdo completo de um ficheiro (seja texto ou JSON) para um buffer de memória.
  • Parâmetros:
    • filename: O nome do ficheiro a ser lido.
    • buffer: Buffer para armazenar o conteúdo lido.
    • buffer_size: O tamanho máximo do buffer.
  • Retorna: SD_OK em caso de sucesso, ou um código de erro.

2. Guia de Utilização e Integração

Esta secção é um guia prático para integrar o módulo de cartão SD num novo projeto do Raspberry Pi Pico.

2.1. Conexão de Hardware

O módulo utiliza a interface SPI. A conexão entre o Raspberry Pi Pico e um módulo de leitor de cartão SD padrão deve seguir a pinagem definida no projeto:

Componente (Módulo SD)	Pino no Pico	GPIO	Observação
VCC	3V3 (OUT)	Pino 36	Tensão de alimentação de 3.3V para o módulo.
GND	GND	Pino 38	O terra (GND) deve ser comum entre o Pico e o módulo.
MISO (DO)	SPI0 RX	GPIO 16	Master In, Slave Out.
MOSI (DI)	SPI0 TX	GPIO 19	Master Out, Slave In.
SCK (CLK)	SPI0 SCK	GPIO 18	Pino de clock do barramento SPI.
CS	-	GPIO 17	Chip Select. Essencial para selecionar o dispositivo.

Ponto Importante: Se optar por utilizar um conjunto de pinos diferente, é imprescindível que atualize as definições de pinagem no ficheiro diskio.h para garantir o funcionamento correto.mCertifique-se de que os GPIOs escolhidos para MISO, MOSI e SCK correspondem a um periférico de hardware SPI válido no Pico (por exemplo, SPI0 ou SPI1).

2.2. Integração de Software

Para utilizar este módulo no seu próprio projeto, siga os passos abaixo.

Configurar o Ficheiro CMakeLists.txt

Adicione os ficheiros fonte do módulo e o diretório de cabeçalhos (inc) ao seu CMakeLists.txt para que o compilador os encontre.

# Adicione os ficheiros .c à sua lista de executáveis
add_executable(seu_projeto
    main.c
    sd_card.c
    diskio.c
    ff.c
    ffunicode.c
)

# Certifique-se de que a biblioteca hardware_spi está ligada
target_link_libraries(seu_projeto pico_stdlib hardware_spi)

Utilizar o Módulo no main.c

Agora, no seu main.c, inclua o cabeçalho do módulo e utilize as suas funções, como demonstrado no projeto de exemplo.

Documentações Relacionados

• https://elm-chan.org/docs/mmc/mmc_e.html
• https://github.com/igordev23/Sd-card-bitdog
• http://www.technoblogy.com/show?3XEP

Documentação por @Nicolas Rafael