SPIモードにならないSDカードが流通している件
SDカードでSPI機能を使う界隈
SDカードへのアクセスは通常、SDIOを用いる事が多いですが、マイコンを用いた組込み界隈ではSPIを使ってSDカードにアクセスする事が古くからありました。
しかし、SDカードの高速化と小型化に伴い、SPIモードは一体いつまで対応されるのかと不安になる方も居ましょう・・・
見つけました。SPIモード非対応のＳＤカードを！！
どこのＳＤカード？
Amazonではこういう 16GBx５セット！みたいな売り方をしている商品があります。
1枚あたりは600円くらいか、そんな激安でも無いか。
安価なメモリーは今後SPIモードに非対応になっていくかもしれません。
どうやって見つけたの？
マイコンでSDカードにアクセスしてみたく、FatFsを試している所でした。
プログラムも無事に移植出来、書き込み試験を行おうと思った所、マウントに失敗となりました。
デバック方法が分からず、とりあえずロジアナで見てみようと思い、そこで違和感にあたりました。
ゆっくり説明しましょう。
SDカードをSPIモードにするには、コマンドを何回か送るという作法があります。
この辺を読んで通過したと思って話を進めます。
SDカードをSPIモードにするのに
CMD0やCMD8,ACMD41と言ったコマンドを送る必要があります。
そして、送ったコマンドにはレスポンスが返ってきます。
今回発覚したのは、SPIモードに移行するコマンドのレスポンスが返ってこなかった です
前提条件
ます、通常どうり、USB-SDカードリーダーでSDカードが認識して読み書き出来る事を確認します。
問題無い動作をしています。これでSDカードが正常であることが分かります。
最初は回路のミスやプルアップのミス等も考えました。
ロジアナを繋げた際に、そのミスが無いことが一旦分かりました。
上から順に
CS、MOSI、MISO、CLK
です。
双方向にMOSIを送ってMISOにレスポンスが返ってきているのが分かります。
その為、回路上でも問題が無いという事が分かります。
問題の場所
尺度的に難しいですが、ロジアナで波形を見ていると、初期化の段階でMISOの反応が無くなる箇所があります。随分無反応です。
最初の方ではMISOがピョコピョコとレスポンスを返しています。
最後のMISOを拡大すると
読み方が難しいですが、最初の２個の0xFFはダミーです。
0x48はCMD8 です。その後色々送られて、んで、MISOに0x01がレスポンスと届きます。
0x01の後に0xAAは応答結果として正しい動きとなります。
では、一体どこでMISOが固まってしまったのでしょうか。
次のコマンドは0x77 ACMD41です。
ACMD41はSPIモードで使う特殊コマンドの様な物です。
ACMD41は何回か繰り返すと良いといった話もありますが、繰り返しても0xffのままでレスポンスは帰ってきていません。
このままタイムアウトして、SDカードの認識失敗をしているみたいです。
プログラムが悪いんじゃ無いの？
最初自分もそう思いました。ソースを読み解き、SDカードの仕様を読み解き、コマンドを送ったらレスポンスがあるのが当然なので、この波形は明らかにおかしい気がしていました。
そこで！急ぎ足、秋葉原に他のSDカードを買いに行きました！
https://amzn.asia/d/2JKk9fx
安定のKIOXIA！ 君がダメならお手上げだぁ！
早速同じ状況でロジアナを取りました・・・
レスポンスが返って来てるぅぅぅ！！！
何だよ何だよ！と思いながら、ダッシュで秋葉原に向かったかいがあったみたいです。
無事にSDカードに書き込みも出来ました。
考察
安定のKIOXIAでSPIモードが使えた点はとても嬉しかったです。
安価なSDカードだと、SPIモードを削ってSDモードのみ対応と言った劣化版を出しているかもしれません。
安価なSDカードも、USB-SDリーダーでは問題なくファイルの書き換えが出来ましたので、対応しているコマンドACMD41等の対応が少ないのではと思ったりしています。
KIOXIAを使い続ければSPIモードで使える！！
安価なSDにも対応させたいので標準なSDIOに対応させる！！
どちらも正しいと思います。
とは言え、SPIモードが必ず使えると言った話じゃない事が分かったので、その点を共有する記事となります。
SDIOモードも試してみるかぁ～
ではでは。
追記
やっぱり皆さん、SDカードがSPIで動かないのはおかしい！と思うので、似たような事例にあたった方も見つけました
0x77 ACMD41の動作がおかしい（0xFFで固まる） って点が共通しているかもです。
この話は、SDカードが粗悪である可能性が非常に高いです。
ブランドのSDカードであれば、SPIモードへの対応はされていると思います。
ノーブランドやSDアソシエーションに加盟していないメーカーのSDカードは問題に当たり易と思われます。
KIOXIAを使おう
ArtifactNoise合同会社では技術コンサルタントを行っております。
ご興味があれば是非ご連絡くださいませ。
北神雄太 kitagami(at)artifactnoise.com
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