第1部 第 1章 SD カー ド・ マニアの チャレ ンジ 書き込み時間のばらつきに要注意! 音声 / 画像に! 超定番 SD カード SPI モードの実力 森岡 澄夫 CS （カード・セレクト） DI （データ入力） SCLK （クロック） マイコンや FPGA DO （データ出力） SPIモードでは， DAT3端子をCS （カード・セレクト） CMD端子をDI （SDカードへのデータ入力） CLK端子をSCLK （SDカードへのクロック入力） DAT0端子をDO （SDカードからのデータ出力） として使う． 実回路では10kΩ前後でそれぞれプルアップする 図 1 SD カードは SPI モードでアクセスできる ● SD カードの二大インターフェース「SD モー ド」と「SPI モード」 記録メディアとして，SD/SDHC カードが広く使わ れています． 最近は，数十 M バイト /s の書き込み速 度を持つ SD カード（SD スピード・クラスの Class 10 で 10M バイト /s， UHS Speed Class 3 で 30M バイト /s） が安価に手に入るようになりました． SD カードのインターフェースには， 「SD モード」と 「SPI モ ー ド 」が あります．マ イ コ ン や FPGA（Field Programmable Gate Array）から扱う場合には，利用 にライセンスが要らず，回路がシンプルに済む SPI モ ー ド が 広 く 使 わ れ て い ま す．Arduino や mbed と いった入門用マイコン・ボードでは，SD カード・ス ロットの付いたベース・ボードやシールドが売られて いますが，それらも SPI モードを使っています． SPI モードの一つのメリットは，SD アソシエーショ ンからライセンスを取らなくても無償で使え，仕様も 公開されていることです（2）．もう一つのメリットは， カード端子の一部をマイコンの SPI 端子に直接つなぐ だけでよく，複雑な回路が要らないことです（図 1， 写真 1）．3.3V インターフェースさえあれば，マイコ ンのみならず FPGA などとも接続できます． 18 左から DAT3, CMD, GND, VDD , CLK, GND, DAT0 （a）SDカード 左から DAT3, CMD, VDD , CLK, GND, DAT0 （b）マイクロSD 写真 1 SPI モードで使用する端子 SPI モード入門 ● 2M バイト / 秒書き込みはいける SPI モードでは，SD カードが本来持つ性能をフル に出せるわけではありません．それでも最近の SD カードを使うことで，従来品の 1.5 〜 4 倍に相当する 2M バイト /s 程度の高速書き込みや（SD スピード・ク ラスの Class 2 相当） ，変動が少ない安定した書き込み 速度，消費電力の削減など，かなりメリットが得られ ます． 例えば音声であれば，高サンプリング・レートのリ ニア PCM での記録ができると期待できます（写真 2， 写真 3） ．また，動画像であれば，Motion JPEG を出 力 可 能 な カ メ ラ・ モ ジ ュ ー ル を 使 う こ と に よ り， VGA（640 × 480）画像を 10 〜 20 フレーム /s 程度で記 録できるかもしれません 注 1．状況にもよりますが， VGA 画像 1 フレームの JPEG サイズはおおむね 50K バ イト前後なので（1），30 フレーム /s ならば 1.5M バイト /s ほどのレートになります．2M バイト /s というのは， リアルタイム HD 動画像といった高速記録用途を除け ば，幅広い用途で活用できる速度といえます． 注 1：実際には，速度がぎりぎりであるため，FAT ファイル・ システムを使わずにセクタに直接アクセスする，マイコン でなく FPGA を使うなどの実装上の工夫を併用する必要が あると思われる． 2015 年 2 月号
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