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