在Proteus中模擬SD卡模塊

2512947 2022-11-08 | zip | 0.20 MB | 次下載 | 2積分

資料介紹

描述

在本主題中，我們將討論如何開始使用 Arduino 和 SD 卡（microSD 卡）的簡單 proteus 模擬。

我將在本主題的后面部分解釋如何閱讀有關 SD 卡的信息，以使您熟悉該概念。在本例中，我們將學習如何使用winimage軟件創建映像文件，并使用winimage和SD 庫選擇某些參數，如卷類型、可用空間和其他信息，并通過串行端口發送。然后我們將模仿 proteus 中的示例，以達到類似于實際實驗的最佳所需結果。

Arduino 的 SD 卡庫非常出色，它使與 SD 卡的交互非常簡單。使用 Arduino SD 庫可以讀取和寫入 SD 卡。它基于 William Greiman 的 sdfatlib。在普通 SD 和 SDHC 卡上，該庫支持 FAT16 和 FAT32 文件系統。對于文件名，它使用 8.3 短名稱。

SPI 用于在微控制器和 SD 卡之間進行通信，它位于數字引腳 11、12 和 13（在大多數 Arduino 板上）或 50、51 和 52（在某些 Arduino 板上）（Arduino Mega）。還需要第二個引腳來選擇 SD 卡。可以使用硬件 SS 引腳（大多數 Arduino 板上的引腳 10 或 Mega 上的引腳 53）或 SD.begin() 調用中指定的另一個引腳。

所需組件

硬件

Arduino板
具有 FAT16 或 FAT32 文件系統的 SD 卡
LM35
虛擬終端（作為串行監視器）
PCF8574 I2C液晶接口模塊
LM016L (LCD) 顯示器
R1 & R2 = 10k 歐姆

軟件

變形蟲
Arduino IDE
Winimage

1.先決條件練習

在我們開始進行實際零件仿真之前，我們將通過簡單的下載、安裝和設置 Arduino IDE 和 Proteus 庫的練習來熱身。

一世。安裝 Winimage

我們的第一步是從 Internet 下載 winimage 并將下載路徑設置為便于以后訪問。根據系統要求，從官網選擇相應的 latest.exe 文件。

一世。在 IDE 中添加 SD 卡庫

現在我們將從 IDE 下載 SD 庫。請按照下圖所示的步驟了解有關如何下載適用于 Arduino IDE 的 SD 庫的更多信息。我們將使用這個庫來為 Arduino 編程 SD 卡模塊以存儲和檢索數據。

第 1 步：打開 Arduino IDE

第 2 步：轉到“草圖”>>“包含庫”>>“管理庫”

第 3 步：在搜索欄中搜索“SD”并從那里“安裝”

ii. 創建 Winimage 映像文件

下一步是使用 winimge.exe 軟件創建圖像文件。在這里，我們將從下載的文件夾中打開它，并將創建 2 MB 大小的文件。該文件將用于將 SD 卡模塊中的數據存儲為 .txt 格式。

使用 WinImage，您可以在硬盤驅動器或其他媒體上重新創建磁盤映像、查看其內容、提取基于映像的文件、添加新文件和目錄、更改格式以及對映像進行碎片整理。

按照下面的圖像來了解我們如何創建圖像文件。

保持 FAT 12/16 和其他參數不受影響，除了圖像大小。

對于這個例子，我們將使用 2 MB 的圖像文件，因此創建了相同的圖像，如下圖所示。我們為圖像文件命名為“Venuuu.IMG”

注意：保存文件時不要更改任何擴展名 (*.IMG)。

第一步：打開“winimage.exe”文件

第 2 步：單擊“確定”并繼續

第 3 步：轉到左上角的“文件”

第四步：點擊“新建”

第 5 步：點擊“選擇自定義圖像格式”

第 6 步：從下拉列表中選擇“4 (2048)”

第7步：保持一切原樣，然后單擊“確定”

第8步：現在點擊“文件”保存文件

第 9 步：現在將文件“另存為”到目標文件夾

1. 模擬與編碼

在成功設置了模擬所需的所有先決條件后，現在我們將深入研究在 proteus 中模擬 SD 卡模塊的實際部分。現在在 proteus 中打開新文件，然后從軟件列表中拖放所需的組件（參考下圖），因為我們在上面提到了所有組件的名稱。

在這里，我們使用 I2C (PCF8574) 將 LCD 連接到 Arduino，這允許使用較少數量的板上引腳。

在下一部分中，如下圖所示分配 SD 卡模塊中圖像文件的文件路徑，并選擇文件大小為 2 MB。

在這個階段，我們將在 proteus 模擬中的 SD 卡模塊中設置卡映像文件路徑（下圖相同）。

注意：請選擇與您創建的圖像文件相同的媒體大小（MB）。您可以根據需要創建任何大小的圖像文件。

2. 檢查 SD 卡的狀態

現在我們在 Arduino 中添加下面的草圖來了解 SD 卡模塊的狀態。

下面的草圖用于了解我們的 SD 卡是否正確連接到 Arduino。如果沒有找出原因并調試它。

上傳下面的草圖作為成功運行模擬的主要步驟。如果一切順利，如下圖所示，那么您就在正確的軌道上獲得最終結果。

// Interfacing Arduino with SD card example (get SD card info)
// include the SD library:
#include 
#include 
// set up variables using the SD utility library functions:
Sd2Card card;
SdVolume volume;
SdFile root;
void setup() {
// Open serial communications and wait for port to open:
Serial.begin(9600);
while (!Serial) {
; // wait for serial port to connect. Needed for native USB port only
}
Serial.print("\nInitializing SD card...");
// we'll use the initialization code from the utility libraries
// since we're just testing if the card is working!
if (!card.init()) {
Serial.println("initialization failed. Things to check:");
Serial.println("* is a card inserted?");
Serial.println("* is your wiring correct?");
Serial.println("* did you change the chipSelect pin to match your shield or module?");
while (1);
} else {
Serial.println("Wiring is correct and a card is present.");
}
// print the type of card
Serial.println();
Serial.print("Card type:         ");
switch (card.type()) {
case SD_CARD_TYPE_SD1:
Serial.println("SD1");
break;
case SD_CARD_TYPE_SD2:
Serial.println("SD2");
break;
case SD_CARD_TYPE_SDHC:
Serial.println("SDHC");
break;
default:
Serial.println("Unknown");
}
// Now we will try to open the 'volume'/'partition' - it should be FAT16 or FAT32
if (!volume.init(card)) {
Serial.println("Could not find FAT16/FAT32 partition.\nMake sure you've formatted the card");
while (1);
}
Serial.print("Clusters:          ");
Serial.println(volume.clusterCount());
Serial.print("Blocks x Cluster:  ");
Serial.println(volume.blocksPerCluster());
Serial.print("Total Blocks:      ");
Serial.println(volume.blocksPerCluster() * volume.clusterCount());
Serial.println();
// print the type and size of the first FAT-type volume
uint32_t volumesize;
Serial.print("Volume type is:    FAT");
Serial.println(volume.fatType(), DEC);
volumesize = volume.blocksPerCluster();    // clusters are collections of blocks
volumesize *= volume.clusterCount();       // we'll have a lot of clusters
volumesize /= 2;                           // SD card blocks are always 512 bytes (2 blocks are 1KB)
Serial.print("Volume size (Kb):  ");
Serial.println(volumesize);
Serial.print("Volume size (Mb):  ");
volumesize /= 1024;
Serial.println(volumesize);
Serial.print("Volume size (Gb):  ");
Serial.println((float)volumesize / 1024.0);
Serial.println("\nFiles found on the card (name, date and size in bytes): ");
root.openRoot(volume);
// list all files in the card with date and size
root.ls(LS_R | LS_DATE | LS_SIZE);
}
void loop(void) {
}

3. 串行監視器輸出

一旦我們在 Arduino 中上傳程序，我們將在串行監視器中看到以下任何狀態。

1.如果沒有卡或Arduino無法連接到它，串口監視器將顯示以下消息：

2.如果我們用 FAT16 文件系統放置一個 2 MB 的圖像文件，我得到的結果如下所示：

4. 編程、上傳和存儲

現在我們將生成代碼并將其上傳到 Arduino，以從 LM35 傳感器獲取溫度值。帶有日期和時間的溫度值使用 winimage 存儲在 .txt 文件中。我們在這里使用 LCD 為用戶顯示溫度，而無需每次打開圖像中的 .txt 文件。

將程序保存在所需位置并上傳。作為參考，請使用下面的代碼了解更多信息。

上傳后運行模擬并等待一段時間在 SD 卡中存儲 10-20 個讀數。

以下是要上傳到 Arduino 板的最終草圖。參考以下代碼并將其保存在目標文件夾中。

#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#define TIME_HEADER "T" // Header tag for serial time sync message
#define TIME_REQUEST 7 // ASCII bell character requests a time sync message
File myFile;
// initialize the library by associating any needed LCD interface pin
// with the arduino pin number it is connected to
//const int rs = 12, en = 11, d4 = 5, d5 = 4, d6 = 3, d7 = 2;
//LiquidCrystal lcd(rs, en, d4, d5, d6, d7);
LiquidCrystal_I2C lcd(0x20,16,2);
void digitalClockDisplay(){
// digital clock display of the time
lcd.print("Time ");
lcd.print(hour());
Serial.print(hour());
printDigits(minute());
printDigits(second());
lcd.setCursor(0, 1);
lcd.print("Date ");
lcd.print(day());
lcd.print("/");
lcd.print(month());
lcd.print("/");
lcd.print(year());
Serial.print(" ");
Serial.print(day());
Serial.print(" ");
Serial.print(month());
Serial.print(" ");
Serial.print(year());
Serial.println();
}
int printDigits(int digits){
// utility function for digital clock display: prints preceding colon and leading 0
lcd.print(":");
if(digits < 10)
lcd.print('0');
lcd.print(digits);
return digits;
}
void processSyncMessage() {
unsigned long pctime;
const unsigned long DEFAULT_TIME = 1357041600; // Jan 1 2013
if(Serial.find(TIME_HEADER)) {
pctime = Serial.parseInt();
if( pctime >= DEFAULT_TIME) { // check the integer is a valid time (greater than Jan 1 2013)
setTime(pctime); // Sync Arduino clock to the time received on the serial port
}
}
}
time_t requestSync()
{
Serial.write(TIME_REQUEST);
return 0; // the time will be sent later in response to serial mesg
}
void setup() {
lcd.init();
lcd.init();
lcd.backlight();
Serial.begin(9600);
// set up the LCD's number of columns and rows:
if (!SD.begin(10)) {
Serial.println("initialization failed!");
return;
}
else{
Serial.println("initialization Success!");
}
myFile = SD.open("group.txt", FILE_WRITE);
// if the file opened okay, write to it:
if (myFile) {
myFile.print("Date");
myFile.print(",");
myFile.print("Time");
myFile.print(",");
myFile.println("Temperature");
// close the file:
myFile.close();
}
else {
Serial.print("error");
}
while (!Serial) ; // Needed for Leonardo only
pinMode(13, OUTPUT);
setSyncProvider( requestSync); //set function to call when sync required
Serial.println("Waiting for sync message");
lcd.print("Loading.....");
lcd.clear();
}
void loop() {
if (Serial.available()) {
processSyncMessage();
}
if (timeStatus()!= timeNotSet) {
digitalClockDisplay();
}
if (timeStatus() == timeSet) {
digitalWrite(13, HIGH); // LED on if synced
} else {
digitalWrite(13, LOW); // LED off if needs refresh
}
int lm35_pin = A0;
float temperature = analogRead(lm35_pin);
temperature = (temperature*500)/1023;
File data_file = SD.open("group.txt", FILE_WRITE);
if (data_file) {
data_file.print(day());
data_file.print("/");
data_file.print(month());
data_file.print("/");
data_file.print(year());
data_file.print(",");
data_file.print(hour());
data_file.print(":");
// Serial.print(hour());
int p= printDigits(minute());
data_file.print(p);
data_file.print(":");
int m= printDigits(second());
data_file.print(m);
data_file.print(",");
data_file.println(temperature);
data_file.close();
}
else {
Serial.print("error");
}
delay(800);
lcd.setCursor(0, 0);
}