[TH] ESP8266 MicroSD-Card Reader (Adapter)

บทความนี้เป็นตัวอย่างการใช้โมดูลอ่าน/เขียนการ์ดประเภท SD-Card เพื่อเก็บข้อมูลและอ่านข้อมูลในรูปแบบ JSON ซึ่งเป็นแนวทางสำหรับผู้อ่านบทความสามารถนำไปประยุกต์ใช้งานต่อไปในอนาคต

โมดูล SD-Card

โมดูล SD-Card ที่ทางทีมงานเราเลือกใช้ในครั้งนี้เป็นดังภาพที่ 2 และ 3 โดยโมดูลนี้เป็นบอร์ดที่มี Socket สำหรับเสียบ SD-Card หรือ MMC Card ผ่านทางบัส SPI

ภาพที่ 4 รายชื่อขาเชื่อมต่อของโมดูล MicroSD Card Reader

จากภาพที่ 4 จะพบว่า ขาสำหรับเชื่อมต่อที่ต้องใช้ได้แก่ขา

Vcc สำหรับต่อแหล่งจ่ายไฟให้กับโมดูล ซึ่งโมดูลนี้ต้องการแรงดัน 5VDC
GND สำหรับต่อกราวด์ของโมดูล
CS สำหรับต่อกับขา CS ของบัส SPI เพื่อใช้สำหรับกำหนดให้โมดูลทำงานหรือไม่ทำงาน
MOSI สำหรับต่อเข้ากับขา MOSI ของบัส SPI เพื่อใช้ส่งข้อมูลจากไมโครคอนโทรลเลอร์มาที่โมดูล SD-Card
SCK สำหรับต่อเข้ากับขา SCK ของบัส SPI เพื่อใช้เป็นขาสัญญาณนาฬิกาของบัสสื่อสาร
MISO สำหรับต่อเข้ากับขา MISO ของบัส SPI เพื่อใช้เป็นขาอ่านข้อมูลจากโมดูล SD-Card ไปให้กับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์

การเชื่อมต่อโมดูลกับ ESP8266

การเชื่อมต่อโมดูล SD-Card เข้ากับบอร์ด ESP8266 เป็นดังนี้

Micro SD Card Reader	ESP8266 (NodeMCU)
Vcc	Vin หรือ 5VDC
CD (CS)	D8 (GPIO15)
CMD (MOSI)	D7 (GPIO13)
CLK (SCK)	D5 (GPIO14)
DAT0 (MISO)	D6 (GPIO12)
GND	GND

การใช้งานโมดูล SD-Card ต้องใช้งานไลบรารี sdcard.py ที่ทาง Adafruit ได้พัฒนาเอาไว้ โดยตัวอย่างการใช้งานมีขั้นตอนและเป็นดังโปรแกรม code8-1

#code8-1 : list
import sdcard, os
from machine import Pin, SPI
# กำหนดขา CS
sdCSPin = Pin(15)
# เลือกใช้ SPI พอร์ต 1
spi = SPI(1)
# สร้างวัตถุ sdcard
sd = sdcard.SDCard(spi, sdCSPin)
# เชื่อมต่อการ์ดเข้ากับโฟลเดอร์ /sd
os.mount(sd, '/sd')
# อ่านรายการไฟล์ในโฟลเดอร์ /sd
listFiles = os.listdir('/sd')
if len(listFiles) > 0:
    print("{file(s) in /sd}".format(listFiles))
else:
    print("no file!")
# ยกเลิกการเชื่อมต่อกับการ์ด
os.umount('/sd')
# ยกเลิกการใช้พอร์ต SPI
spi.deinit()

ก่อนรันโปรแกรมจะต้องดาวน์โหลด sdcard.py และอัพโหลดเข้าบอร์ด ESP8266 ก่อน มิฉะนั้นจะเกิดปัญหาการหาไฟล์ไลบรารีไม่พบ

JSON

MicroPython รองรับการใช้งาน JSON ผ่านทางคลังคลาส json โดยในตัวอย่างโปรแกรม code8-2 ทำการสร้างตัวแปรชื่อ devices เป็นตัวแปรประเภท dictionary หลังจากนั้นสร้างข้อมูล id ให้มีค่าเป็น 1 สร้างข้อมูล ‘board’ เป็นสตริงชื่อ ‘esp8266’ และสร้างข้อมูล “ios” สำหรับใช้เก็บหน้าที่ของขา อันได้แก่ ขา 4 ทำหน้าที่ “sda” ขา 5 ทำหน้าที่ “scl” ขา 12 ทำหน้าที่ “MISO” ขา 13 ทำหน้าที่ “MOSI” ขา 14 ทำหน้าที่ “SCK” ขา 15 ทำหน้าที่ “CS” หลังจากนั้นแปลงข้อมูล dictionary ให้เป็นสตริง แล้วแสดงผลสตริง สุดท้ายทดสอบแปลงสตริงให้กลับเป็นรูปของ dictionary อีกครั้งแล้วแสดงผลออกมา

ผลลัพธ์ = json.dumps( วัตถุ ) ทำหน้าที่แปลงวัตถุประเภท dictionary ให้เป็นสตริง
ผลลัพธ์ = json.loads( สตริง ) ทำหน้าที่แปลงสตริงให้เป็นวัตถุประเภท dictionary

# code8-2
import json
# สร้างตัวแปร dictionary เก็บข้อมูล
devices = {}
devices['id'] = 1
devices["board"] = "esp8266"
devices["ios"] = [{4:"sda",5:"scl",12:"MISO",13:"MOSI",14:"SCK",15:"CS"}]
# แปลงข้อมูล dictionary เป็น string
myProject = json.dumps(devices) 
print("myProject type:{},value:{}".format(type(myProject), myProject))
# แปลงสตริงกลับไปเป็น dictionary
data = json.loads(myProject)
print("data type:{},value:{}".format(type(data),data))

ตัวอย่างโปรแกรม

ตัวอย่างโปรแกรม code8-3 เป็นการเขียนโปรแกรมเพื่อนำ code8-2 จัดเก็บลงไฟล์ชื่อ me.json หลังจากนั้น อ่านข้อมูลจากไฟล์ me.json กลับขึ้นมา และแสดงผล

# code8-3
import json
import sdcard, os
from machine import Pin, SPI
# กำหนดขา CS
sdCSPin = Pin(15)
# เลือกใช้ SPI พอร์ต 1
spi = SPI(1)
# สร้างวัตถุ sdcard
sd = sdcard.SDCard(spi, sdCSPin)
# เชื่อมต่อการ์ดเข้ากับโฟลเดอร์ /sd
os.mount(sd, '/sd')
# สร้างตัวแปร dictionary เก็บข้อมูล
devices = {}
devices['id'] = 1
devices["board"] = "esp8266"
devices["ios"] = [{4:"sda",5:"scl",12:"MISO",13:"MOSI",14:"SCK",15:"CS"}]
# แปลงข้อมูล dictionary เป็น string
myProject = json.dumps(devices) 
# เขียน myProject ลง SD-Card
me = open('/sd/me.json','w')
me.write(myProject)
me.close()
# อ่านข้อมูลจากไฟล์
me = open('/sd/me.json','r')
text = me.read()
me.close()
# แปลงเป็น dictionary
data = json.loads(text)
# แสดงผล
print(data)
#สิ้นสุดการทำงาน
# ยกเลิกการเชื่อมต่อกับการ์ด
os.umount('/sd')
# ยกเลิกการใช้พอร์ต SPI
spi.deinit()

สรุป

จากบทความนี้ผู้อ่านจะสามารถเชื่อมต่อโมดูล SD-Card เข้ากับบอร์ด ESP8266 ผ่านทางการสื่อสารบัส SPI และเขียนโปรแกรมเพื่อเชื่อมต่อกับระบบไฟล์ของ SD-Card หรือ microSD-Card และเรียนรู้การใช้งาน JSON ซึ่งเปรียบเสมือนเครื่องมือจัดเก็บข้อมูล ทำให้เราสามารถแปลงข้อมูลแบบโครงสร้างให้เป็นสตริง และแปลงสตริงกลับมาเป็นข้อมูลแบบโครงสร้างได้ ซึ่งรายละเอียดเกี่ยวกับการใช้ dictionary สามารถอ่านเพิ่มเติมได้จากเอกสารเกี่ยวกับการเขียนโปรแกรมภาษาไพธอน

สุดท้ายนี้ทางทีม JarutEx หวังว่าบทความคงมีประโยชน์ต่อผู้ที่สนใจ และสามารถนำไปปรับปรุงใช้งานได้ในขั้นตอนต่อไป และขอให้สนุกกับการเขียนโปรแกรมครับ

(C) 2020, โดย อ.ดนัย เจษฎาฐิติกุล/อ.จารุต บุศราทิจ
ปรับปรุง 2010-10-12
ปรับปรุง 2020-10-20