Arduino SDカード完全ガイド：セットアップ、接続、活用法

多数のArduinoプロジェクトを実行し、大量の重要情報とログデータを保存する必要があるなら、Arduino SDカードが解決策です。どのように動作するのか？

本記事では、SDカードとは何か、接続方法、使用方法など、知っておくべき全てを解説します。読み進めて全知識を習得してください。

ArduinoにおけるSDカードとは？

Arduino SDカード

画像出典：Pixlr

SDカードまたはマイクロSDカードは、2つの主要コンポーネントを持つデバイス。これらによりArduinoプロジェクトへのデータロギングを容易に実現。ほとんどのマイクロSDカードの動作電圧は3.3V。

したがって、5Vロジック回路への直接接続は不可能。3.6V以上で動作させるとSDカードが破損します。そのため、モジュールにはレギュレーター（オンボード超低ドロップアウト）が搭載され、3.3〜6Vを約3.3Vに変換。

さらに、モジュール上のチップ（74LVC125A）が接続ロジックを3.3〜5Vから3.3Vに変換。これを「ロジックレベルシフト」と呼び、3.3Vと5Vの2種類のマイコン（Arduino等）と接続可能にしています。

マイコンの構成要素

標準SDカードをArduinoとインターフェースするには、SDIOモードとSPIモードの2方式。ほとんどのSDカードモジュールはSPIモードベース（オーバーヘッド少、速度低）で、多くのマイコンで扱いやすい方式です。

メモリーカードモジュール

高速なのはSDIOモードで、携帯電話、カメラ等に適用。ただし機密文書への署名が必要でより複雑です。

Arduino SDカードモジュールのピンアウト

SDカードモジュールのアダプターには6ピンがあります：

• MOSI — SPI入力
• CS — チップセレクト信号ピン（ラインのイネーブル/ディセーブル）
• GND — グランドピン
• MISO — SPI出力
• VCC — +5V電源
• SCK — データ同期用クロックパルス受信

マイクロSDカードの準備方法

まずSDカードモジュールを入手し、マイクロSDカードを挿入。モジュールをArduinoに配置してカードを適切にフォーマット。Arduinoライブラリに基づきFAT32またはFAT16でフォーマットすること。新品SDカードでもメーカーがFATファイルシステムでプリフォーマットしている場合がありますが、フォーマット問題が発生する可能性があるため、新品/中古問わず再フォーマットを推奨。

SDカードをArduinoに接続する方法

ArduinoカードとSDカード接続

画像出典：Wikimedia Commons

SDカード準備完了後、SDブレイクアウトボードに接続。マイクロSDカードモジュールをブレッドボードに配置。モジュールのVCCピンをArduinoの5Vに、GNDピンをグランドに接続。残るはSPI通信用ピン。

マイクロSDカードは大量データ転送を要しますが、マイコンのハードウェアSPIピンに接続すると最高性能を発揮。SPIピンは「ビットバンディング」でインターフェースコードを別ピンセットで制御するより高速だからです。

ArduinoボードごとにSPIピンが異なるため、適切に接続する必要があります。例：Arduino Nanoはピン11（MOSI）、12（MISO）、13（SCK）。さらにSSライン「チップセレクト」用の第4ピンが必要。ピン10をSSピンとして使用可能（任意ピンでも可）。Arduino Megaの場合はピン53（SS）、50（MISO）、51（MOSI）、52（SCK）。他ボードは公式ドキュメント参照。これでデータログ準備完了。

ArduinoコードでCardInfoを使ってSDカードモジュールをテストする方法

SDカードとの通信は面倒ですが、Arduino IDEに標準搭載の「SD」ライブラリが読み書きを簡素化。スケッチを実行し、ファイル→スケッチ例→SD→CardInfoをクリック。スケッチがSDカードを認識すればデータ表示。スケッチに戻り「chipSelect」が正しいデジタルピンを使用しているか確認。違えばピン10に変更。全て問題なければSDカードをモジュールに挿入しスケッチをアップロード。シリアルモニタを開くと即座にプロンプト表示。ボリュームタイプFAT32、サイズ、カードタイプSDHC（SD High Capacity）と表示されるはず。

Arduinoスケッチからのスクリーンショット

クローンや不良SDカードの場合、カードタイプSD1、製品ID/メーカーIDなしと表示されることも。再フォーマットを試み、同じ結果なら廃棄推奨。

Arduinoスケッチからのスクリーンショット

SDカードなしでスケッチ再実行。SDカード初期化されず。カード破損や配線エラーでも同様のプロンプト表示。

Arduinoスケッチからのスクリーンショット

正しくフォーマットされ配線も正しければ、「wiring is correct, and a card is present.」と表示。

Arduino SDカードでのデータ読み書き

SDカード初期化成功後、次のステップへ。スケッチのコードをアップロード。全て正しければ「initialization done.」表示。さらに「writing to test done.」表示。Arduinoをリセットしてスケッチ再実行すると、前回データは上書きされず、新データが追記されます。

コードの意味

パート1

スケッチにはSPIライブラリと標準SDライブラリを含む。これによりSDカードでSPIインターフェースと容易に通信可能。

CSピンがモジュールピンに接続するArduinoピンを選択（CSピンは固定ではない）。ハードウェアSPIライブラリ使用時はピン指定不要（固定のため）。

myFileオブジェクトを作成し、SDカードへの情報格納に活用。

setup()セクションでシリアル通信開始し、シリアルモニタに結果表示。SD.begin()関数でカード初期化。初期化成功なら「if」文が真となり「initialization done」表示。失敗なら「initialization failed」表示でプログラム終了。

SD.open()関数でファイル「test.txt」を開く。存在しなければ作成。FILE_WRITEで読み書きモードオープン。

ファイルオープン時、シリアルモニタに「Writing to test.txt..」表示。myFile.println()で「testing 1, 2, 3」書き込み。close()関数でデータ保存。

パート2

書き込み成功確認のためファイルチェック。SD.open()で「test.txt」を開き、myFile.read()でファイルから読み取りシリアルモニタ表示。whileループとmyFile.available()で文字単位読み取り（read()は1文字ずつ読取）。その後ファイルクローズ。

デモスケッチのため複数回実行不要。全コードはsetup()内にあり1回のみ実行。

重要な注意点

1. ファイル名は大文字小文字を区別しない。WriteLog.Txt = writelog.txt = WRITELOG.TXT
2. ディレクトリ内でのファイルオープン可能
3. 変数、文字列等をprintln()とprint()で書き込み可能
4. read()は行/数値全体を読まない。1文字ずつ返す
5. ファイル名は短く保つこと（SDライブラリは「長いファイル名」非対応）

よくある質問（FAQ）

Arduino SDカードの最大サイズは？
最大2GB。

Arduino SDカードが破損することは？
あり得ます。物理的損傷、不適切な使用、製造欠陥、マルウェアが原因。

結論

Arduino SDカードはデータログ用の実用的なストレージデバイス。正確な配線さえすればセットアップは簡単。データの読み書きも便利に行えます。

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