ESP32与SD卡交互实现：文件读写实战与初始化详解及引脚定义

本代码实现ESP32与SD卡的交互，包括定义SPI引脚、创建自定义SPI类实例、编写WriteFile与ReadFile函数进行文件读写。setup函数初始化串口、SPI、SD卡，向“/test.txt”写入“myfirstmessage”，读取并打印其内容。loop函数留空待扩展。

1. 需要准备的软硬件：

1.1 硬件：

1. ESP32开发板
2. SD卡模块（如下图），可以是单独的TF卡模块也可以是集成到TFT屏幕的SD模块，TF卡与SD卡的硬件逻辑是一样，这主里不做区分
3. SD卡，Arduino 库仅支持 FAT16 和 FAT32 文件系统。 确保您的 SD 卡仅使用这两种格式进行格式化，否则将初始化错误。 写本文时，在电脑上将SD卡以FAT32格式来格式化 对于不同卡格式如下：

• 对于SDSC卡: 容量介于 16 MB 和 32 MB 之间 - FAT 16 容量大于32 MB-FAT 16B
• 对于SDHC卡 容量小于 7.8 GB- FAT 32 容量大于 7.8 GB- FAT 32
• 对于SDXC卡 exFAT

1.2 软件

1. Arduino IDE或者在VS Code里的PlatformIO

1.3 连线方式一及代码

1.3.1 连接方式一如下表，本连线方式是用的ESP32的默认SPI接线方式，注意1.1的引脚图里23脚是VSPI MISO, 19脚是VSPI MOSI, 18脚是VSPI CLK 因此在接下来的代码中没有单独定义MISO、MOSI和CLK引脚。

引脚名称描述引脚编号CSChip Select5SCKClock18MISOMaster In Slave Out19MOSIMaster Out Slave In23

1.3.2 代码一：

/*
  SD Card Interface code for ESP32
  SPI Pins of ESP32 SD card as follows:
  CS    = 5;
  MOSI  = 23;
  MISO  = 19;
  SCK   = 18; 
*/#include<SPI.h>#include<SD.h>

File myFile;constint CS =5;/**
 * @brief 将指定消息写入到文件中。
 * 
 * @param path 指向要写入的文件路径的字符指针。
 * @param message 指向要写入文件的消息的字符指针。
 * 该函数尝试打开指定路径的文件以进行写操作。如果文件成功打开，它将写入给定的消息，
 * 然后关闭文件，并通过串口打印一条完成消息。如果无法打开文件，它将打印错误消息和文件路径。
 */voidWriteFile(constchar*path,constchar*message){// 尝试打开文件以写入
  myFile = SD.open(path, FILE_WRITE);if(myFile){// 文件打开成功
    Serial.printf("Writing to %s ", path);// 打印正在写入的文件路径
    myFile.println(message);// 写入消息到文件
    myFile.close();// 关闭文件
    Serial.println("completed.");// 打印写入完成信息}else{// 文件打开失败
    Serial.println("error opening file ");// 打印错误信息
    Serial.println(path);// 打印文件路径}}/**
 * 读取指定路径的文件
 * 
 * @param path 指向要打开的文件路径的字符指针
 * 
 * 该函数尝试打开指定路径的文件，如果成功打开，则逐字节读取文件内容并通过串口打印。
 * 如果无法打开文件，将打印错误信息。
 */voidReadFile(constchar*path){
  myFile = SD.open(path);// 尝试打开文件if(myFile){// 如果文件成功打开
     Serial.printf("Reading file from %s\n", path);// 打印读取文件的路径信息while(myFile.available()){// 循环，直到文件没有更多可用数据
      Serial.write(myFile.read());// 读取并打印文件的一个字节}
    myFile.close();// 关闭文件}else{
    Serial.println("error opening test.txt");// 如果无法打开文件，打印错误信息}}voidsetup(){
  Serial.begin(9600);delay(500);while(!Serial){;}
  Serial.println("Initializing SD card...");if(!SD.begin(CS)){
    Serial.println("initialization failed!");return;}
  Serial.println("initialization done.");WriteFile("/test.txt","ElectronicWings.com");ReadFile("/test.txt");}voidloop(){// nothing happens after setup}

1.4 连线方式二及代码

1.4.1 连接方式二如下表，本连线方式并没有使用ESP32默认的引脚，而是对SPI各个引脚进行了重定义

引脚名称描述引脚编号CSChip Select23SCKClock16MISOMaster In Slave Out2MOSIMaster Out Slave In17

1.4.2 代码二：

与代码一的主要不同只有下面几行：

constint MOSI_PIN =17;// 定义SPI通信中MOSI（Master Out Slave In）信号的常量constint MISO_PIN =2;// 定义SPI通信中MISO（Master In Slave Out）信号的常量constint SCK_PIN =16;// 定义SPI通信中SCK（Serial Clock）信号的常量// 定义一个自定义的SPI类实例
SPIClass CustomSPI;voidsetup(){// 初始化自定义SPI通信，传入SCK、MISO、MOSI引脚及CS控制信号
  CustomSPI.begin(SCK_PIN, MISO_PIN, MOSI_PIN, CS);// 初始化SD卡，如果初始化失败则打印错误信息并返回if(!SD.begin(CS, CustomSPI,1000000)){
    Serial.println("initialization failed!");return;}}

完整代码如下：

#include<Arduino.h>/*
  SD Card Interface code for ESP32
  SPI Pins of ESP32 SD card as follows:
  CS    = 23;
  MOSI  = 17;
  MISO  = 2;
  SCK   = 16;
*/#include<SPI.h>#include<SD.h>// 定义一个文件对象
File myFile;constint CS =23;// 定义SPI通信中CS（Chip Select）信号的常量constint MOSI_PIN =17;// 定义SPI通信中MOSI（Master Out Slave In）信号的常量constint MISO_PIN =2;// 定义SPI通信中MISO（Master In Slave Out）信号的常量constint SCK_PIN =16;// 定义SPI通信中SCK（Serial Clock）信号的常量// 定义一个自定义的SPI类实例
SPIClass CustomSPI;/**
 * @brief 将指定消息写入到文件中。
 * 
 * @param path 指向要写入的文件路径的字符指针。
 * @param message 指向要写入文件的消息的字符指针。
 * 说明：函数不返回任何值，但会在串口打印操作的结果。
 */voidWriteFile(constchar*path,constchar*message){// 尝试打开文件以便写入
  myFile = SD.open(path, FILE_WRITE);if(myFile){// 打印正在写入的文件路径
    Serial.printf("Writing to %s ", path);// 写入消息到文件，并在末尾添加换行符
    myFile.println(message);// 关闭文件
    myFile.close();// 打印写入操作完成的通知
    Serial.println("completed.");}else{// 打印打开文件失败的通知
    Serial.println("error opening file ");// 打印失败的文件路径
    Serial.println(path);}}/**
 * 读取指定路径的文件
 * 
 * @param path 指向要打开的文件路径的字符指针
 * 
 * 该函数尝试打开指定路径的文件，如果成功打开，则逐字节读取文件内容并通过串口打印。
 * 如果无法打开文件，将打印错误信息。
 */voidReadFile(constchar*path){
  myFile = SD.open(path);// 尝试打开文件if(myFile)// 如果文件成功打开{
    Serial.printf("Reading file from %s\n", path);// 打印读取文件的路径信息while(myFile.available())// 循环读取文件中的所有内容{
      Serial.write(myFile.read());// 将读取到的每个字节通过串口发送}
    myFile.close();// 关闭文件}else// 如果文件打开失败{
    Serial.println("error opening test.txt");// 打印错误信息}}/**
 * @brief 初始化设置函数
 * 该函数主要完成以下初始化工作：
 * 1. 初始化串口通信，设置波特率为9600；
 * 2. 初始化自定义SPI通信，并传入SCK、MISO、MOSI引脚及CS控制信号；
 * 3. 等待串口完全初始化；
 * 4. 初始化SD卡，如果初始化失败则打印错误信息并返回；
 * 5. 写入测试文件"/test.txt"；
 * 6. 读取测试文件"/test.txt"的内容。
 * 
 * 该函数没有参数和返回值。
 */voidsetup(){// 初始化串口通信，设置波特率为9600，并延迟500ms
  Serial.begin(9600);delay(500);// 初始化自定义SPI通信，传入SCK、MISO、MOSI引脚及CS控制信号
  CustomSPI.begin(SCK_PIN, MISO_PIN, MOSI_PIN, CS);// 等待直到串口完全初始化while(!Serial){;}// 打印初始化SD卡的开始信息
  Serial.println("Initializing SD card...");// 初始化SD卡，如果初始化失败则打印错误信息并返回if(!SD.begin(CS, CustomSPI,1000000)){
    Serial.println("initialization failed!");return;}// 打印SD卡初始化成功的消息
  Serial.println("initialization done.");// 写入测试文件"/test.txt"WriteFile("/test.txt","myfirstmessage");// 读取测试文件"/test.txt"的内容ReadFile("/test.txt");//打印读取到的内容
  Serial.println("Reading from test.txt");}voidloop(){}