Raspberry Pi Pico筆記(14)：外接 SD Card 資料寫入與讀取

上一篇實作 RFID 感應相關的應用，如果可以將授權的卡片號碼寫在檔案內，卡片感應時比對檔案內的卡號，允許的才給予放行(綠燈)，這樣會比較接近實際的應用，本篇先實作瞭解如何將 Pico 開發板上的溫度寫入 SD 卡，瞭解檔案開啟、寫入、讀取及列出檔案等功能。

[材料]

• Raspberry Pi Pico x1
• SD Card 模組 x1
• 麵包板 x1
• 排線 n 條

[接線圖]

Pi Pico	SC Card 模組
Pin 36(3.3V)	VCC
Pin 38(GND)	GND
Pin 12(GPIO9)	CS
Pin 14(GPIO10)	SCK
Pin 15(GPIO11)	MOSI
Pin 16(GPIO12)	MISO

[SDCard函式功能]

．開啟檔案
以 mode 模式開啟路徑下的檔案。

open(filename, mode）

filename 是檔案的路徑及檔案名稱。mode 包含以下各種類型：

• 「r」: 讀取(Read) - 預設值.開啟檔案提供讀取，當檔案不存在時，會產生錯誤。
• 「a」: 增加(Append) - 開啟檔案提供資料增加，當檔案不存在時，會建立新檔案。
• 「w」: 寫入(Write) - 開啟檔案提供資料寫入，當檔案不存在時，會建立新檔案。
• 「x」: 建立(Create) - 建立指定的檔案，假使檔案存在時，會產生錯誤。

以下為檔案開啟的幾個範例：

#開啟可寫入的檔案，如檔案已存在，會清空內容
file = open("/sd/pico.txt", "w")
file.write("File opened\r\n")

#開啟檔案，增加資料在檔案最後
file = open("/sd/pico.txt", "a")
file.write("Added last line to file\r\n")
 
#開啟檔案為唯讀模式，不能寫入
file = open("/sd/pico.txt", "r")
print("Only Read file")

．讀取檔案內容
讀取全部檔案內容。如刮號內帶有參數(數字) n，表示僅讀取 n 個位元。

read()
read(n)

．讀取檔案內容，一次一列。
讀取檔案內容, 傳回目前指標所指之內容，一次讀取一列。

readline()

．讀取檔案內容存到陣列中，一次一列。
讀取檔案內容, 將內容放在陣列中傳回，一次讀取一列。

readlines()

．將資料寫入檔案
將字串 string 寫入檔案。

write(string)

．關閉檔案
關閉開啟的檔案。

close()

．列出目錄內的檔案
列出指定目錄內的檔案，需要匯入作業系統(OS)模組，執行 OS模組的 listdir()函式來刪除檔案。

import os
os.listdir()

．刪除檔案
要刪除檔案，需要匯入作業系統(OS)模組，執行 OS模組的 remove()函式來刪除檔案。

import os
os.remove("picofile.txt")

這時如果檔案不存在，會出現錯誤，可以改成以下判斷檔案是否存在後，再刪除檔案。

import os
if os.path.exists("picofile.txt"):
  os.remove("picofile.txt")
else:
  print("The file does not exist")

．刪除目錄
要刪除目錄，需要匯入作業系統(OS)模組，執行 OS模組的 rmdir()函式來刪除檔案。

import os
os.rmdir("folder")

[程式一]

程式會用到 sdcard.py 函式庫，可到 這裡 下載。本程式說明檔案寫入的方法，將開發板的溫度，每 5 秒鐘寫入一筆當時的問度到 SD Card 中，寫入 5 筆資料就結束程式。

from machine import Pin, SPI
from machine import ADC

import utime
import sdcard
import os

#建立 SPI連線
sd_spi = SPI(1, sck = Pin(10, Pin.OUT), mosi = Pin(11, Pin.OUT),
            miso = Pin(12, Pin.OUT))

# 建立SDCard物件
sd = sdcard.SDCard(sd_spi, Pin(9, Pin.OUT))

# 掛載 SD card 到 /SD 資料夾
os.mount(sd, '/sd')
print(os.listdir("/sd"))  #列出SD卡的檔案清單
print("Mounted")

file = open("/sd/data.txt", "w")

# 列出 SD card 容量
print("Size: {} MB".format(sd.sectors/2048))

utime.sleep(2)
to_volts = 3.3 / 65535
temper_sensor = ADC(4)   #從ADC(4)取得溫度感測器的電壓值

count = 0
while count < 5:   #讀取5筆溫度資料
    time = utime.localtime()
    temper_volts = temper_sensor.read_u16() * to_volts  #取得當時溫度的電壓
    celsius_degrees = 27 - (temper_volts - 0.706) / 0.001721    #計算攝氏溫度

    print(celsius_degrees)
    file.write(str(celsius_degrees))  #寫入溫度值
    file.write("\r\n")   #換行
    utime.sleep(5)   #等待 5 秒鐘
    count = count + 1
    
file.close()

[程式二]

本程式將上述寫入 SD Card 的資料，讀取檔案內的溫度值，一次一列，將讀取的值顯示在畫面上。

from machine import Pin, SPI

import utime
import sdcard
import os

#建立 SPI連線
sd_spi = SPI(1, sck = Pin(10, Pin.OUT), mosi = Pin(11, Pin.OUT),
            miso = Pin(12, Pin.OUT))

# 建立SDCard物件
sd = sdcard.SDCard(sd_spi, Pin(9, Pin.OUT))

# 掛載 SD card 到 /SD 資料夾
os.mount(sd, '/sd')
print(os.listdir("/sd"))  #列出SD卡的檔案清單
print("Mounted")

file = open("/sd/data.txt", "r")

# 列出 SD card 容量
print("Size: {} MB".format(sd.sectors/2048))

while True:   #迴圈讀取溫度資料
   line = file.readline()           #讀取一列
   print(line)
   if not line:
       break     #傳回空字串時 (False) 跳出迴圈
 
file.close()

[程式三]

本程式將上述寫入 SD Card 的資料，讀取檔案內的溫度值，一次讀取檔案全部，再將讀取的值顯示在畫面上。

from machine import Pin, SPI

import utime
import sdcard
import os

#建立 SPI連線
sd_spi = SPI(1, sck = Pin(10, Pin.OUT), mosi = Pin(11, Pin.OUT),
            miso = Pin(12, Pin.OUT))

# 建立SDCard物件
sd = sdcard.SDCard(sd_spi, Pin(9, Pin.OUT))

# 掛載 SD card 到 /SD 資料夾
os.mount(sd, '/sd')
print(os.listdir("/sd"))  #列出SD卡的檔案清單
print("Mounted")

# 列出 SD card 容量
print("Size: {} MB".format(sd.sectors/2048))

file = open("/sd/data.txt", "r")
line = file.read()          
print(line)

file.close()

[程式四]

這段程式，列出指定目錄下所有的檔案。

from machine import Pin, SPI
import sdcard
import os

sd_spi = SPI(1, sck = Pin(10, Pin.OUT), mosi = Pin(11, Pin.OUT),
             miso = Pin(12, Pin.OUT))

# 建立SDCard物件
sd = sdcard.SDCard(sd_spi, Pin(9, Pin.OUT))

# 掛載 SD card 到 /SD 資料夾
os.mount(sd, "/SD")
print("Mounted")

# 列出 SD card 容量
print("Size: {} MB".format(sd.sectors/2048))

# 列出 SD card 目錄
print(os.listdir("/SD"))

# 卸載 SD card ("/SD" 目錄就不存在)
os.umount("/SD")

[結果]

程式一在實作的過程中，發生 SD 卡寫入錯誤時，如果將程式中「file = open("/sd/data.txt", "w")」的「/sd/」路徑刪掉，檔案會寫到 Pico 的 2MB 記憶體中，未來的實作中，可多利用版載的記憶體儲存結果加以利用。程式執行結果如下：

在程式執行的過程中，發生 SD 卡讀取的錯誤，檢查程式應該沒有問題，但是還是發生錯誤，最後選了 16MB 的 SD 卡就能正常讀寫。若改用上圖照片中的 8GB SD 卡，出現無法得知 SD 卡版本的問題：

若改用上圖照片中的 256MB SD 卡，出現等待逾時的問題：

程式二的執行結果如下：

程式三的執行結果如下：

程式四的執行結果如下：

[參考資料]

• Github:micropython/sdcard
• Raspberry Pi Forum: Use SDCard with MicroPython on Raspberry Pi Pico