在Proteus中模拟SD卡模块

描述

在本主题中，我们将讨论如何开始使用 Arduino 和 SD 卡（microSD 卡）的简单 proteus 模拟。

我将在本主题的后面部分解释如何阅读有关 SD 卡的信息，以使您熟悉该概念。在本例中，我们将学习如何使用winimage软件创建映像文件，并使用winimage和SD 库选择某些参数，如卷类型、可用空间和其他信息，并通过串行端口发送。然后我们将模仿 proteus 中的示例，以达到类似于实际实验的最佳所需结果。

Arduino 的 SD 卡库非常出色，它使与 SD 卡的交互非常简单。使用 Arduino SD 库可以读取和写入 SD 卡。它基于 William Greiman 的 sdfatlib。在普通 SD 和 SDHC 卡上，该库支持 FAT16 和 FAT32 文件系统。对于文件名，它使用 8.3 短名称。

SPI 用于在微控制器和 SD 卡之间进行通信，它位于数字引脚 11、12 和 13（在大多数 Arduino 板上）或 50、51 和 52（在某些 Arduino 板上）（Arduino Mega）。还需要第二个引脚来选择 SD 卡。可以使用硬件 SS 引脚（大多数 Arduino 板上的引脚 10 或 Mega 上的引脚 53）或 SD.begin() 调用中指定的另一个引脚。

所需组件

硬件

• Arduino板
• 具有 FAT16 或 FAT32 文件系统的 SD 卡
• LM35
• 虚拟终端（作为串行监视器）
• PCF8574 I2C液晶接口模块
• LM016L (LCD) 显示器
• R1 & R2 = 10k 欧姆

软件

• 变形虫
• Arduino IDE
• Winimage

1.先决条件练习

在我们开始进行实际零件仿真之前，我们将通过简单的下载、安装和设置 Arduino IDE 和 Proteus 库的练习来热身。

一世。安装 Winimage

我们的第一步是从 Internet 下载 winimage 并将下载路径设置为便于以后访问。根据系统要求，从官网选择相应的 latest.exe 文件。

 

一世。在 IDE 中添加 SD 卡库

现在我们将从 IDE 下载 SD 库。请按照下图所示的步骤了解有关如何下载适用于 Arduino IDE 的 SD 库的更多信息。我们将使用这个库来为 Arduino 编程 SD 卡模块以存储和检索数据。

第 1 步：打开 Arduino IDE

 

第 2 步：转到“草图”>>“包含库”>>“管理库”

 

第 3 步：在搜索栏中搜索“SD”并从那里“安装”

 

ii. 创建 Winimage 映像文件

下一步是使用 winimge.exe 软件创建图像文件。在这里，我们将从下载的文件夹中打开它，并将创建 2 MB 大小的文件。该文件将用于将 SD 卡模块中的数据存储为 .txt 格式。

使用 WinImage，您可以在硬盘驱动器或其他媒体上重新创建磁盘映像、查看其内容、提取基于映像的文件、添加新文件和目录、更改格式以及对映像进行碎片整理。

按照下面的图像来了解我们如何创建图像文件。

保持 FAT 12/16 和其他参数不受影响，除了图像大小。

对于这个例子，我们将使用 2 MB 的图像文件，因此创建了相同的图像，如下图所示。我们为图像文件命名为“Venuuu.IMG”

注意：保存文件时不要更改任何扩展名 (*.IMG)。

第一步：打开“winimage.exe”文件

 

第 2 步：单击“确定”并继续

 

第 3 步：转到左上角的“文件”

 

第四步：点击“新建”

 

第 5 步：点击“选择自定义图像格式”

 

第 6 步：从下拉列表中选择“4 (2048)”

 

第7步：保持一切原样，然后单击“确定”

 

第8步：现在点击“文件”保存文件

 

第 9 步：现在将文件“另存为”到目标文件夹

 

 

 

1. 模拟与编码

在成功设置了模拟所需的所有先决条件后，现在我们将深入研究在 proteus 中模拟 SD 卡模块的实际部分。现在在 proteus 中打开新文件，然后从软件列表中拖放所需的组件（参考下图），因为我们在上面提到了所有组件的名称。

在这里，我们使用 I2C (PCF8574) 将 LCD 连接到 Arduino，这允许使用较少数量的板上引脚。

在下一部分中，如下图所示分配 SD 卡模块中图像文件的文件路径，并选择文件大小为 2 MB。

 

在这个阶段，我们将在 proteus 模拟中的 SD 卡模块中设置卡映像文件路径（下图相同）。

注意：请选择与您创建的图像文件相同的媒体大小（MB）。您可以根据需要创建任何大小的图像文件。

 

 

 

2. 检查 SD 卡的状态

现在我们在 Arduino 中添加下面的草图来了解 SD 卡模块的状态。

下面的草图用于了解我们的 SD 卡是否正确连接到 Arduino。如果没有找出原因并调试它。

上传下面的草图作为成功运行模拟的主要步骤。如果一切顺利，如下图所示，那么您就在正确的轨道上获得最终结果。

// 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. 串行监视器输出

一旦我们在 Arduino 中上传程序，我们将在串行监视器中看到以下任何状态。

1.如果没有卡或Arduino无法连接到它，串口监视器将显示以下消息：

2.如果我们用 FAT16 文件系统放置一个 2 MB 的图像文件，我得到的结果如下所示：

4. 编程、上传和存储

现在我们将生成代码并将其上传到 Arduino，以从 LM35 传感器获取温度值。带有日期和时间的温度值使用 winimage 存储在 .txt 文件中。我们在这里使用 LCD 为用户显示温度，而无需每次打开图像中的 .txt 文件。

将程序保存在所需位置并上传。作为参考，请使用下面的代码了解更多信息。

上传后运行模拟并等待一段时间在 SD 卡中存储 10-20 个读数。

以下是要上传到 Arduino 板的最终草图。参考以下代码并将其保存在目标文件夹中。

 

#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);
}

 

 

 

5. 导出 SD 卡数据

正如我们在模拟部分所做的那样，现在让我们看看数据是否存储在图像文件中。

让我们打开“Venuuu.IMG”文件来查看图像文件中的内容。

如下图所示，我们可以看到在图像文件中创建了名为“group.txt”的.txt文件。现在我们将通过双击它来导出文件。然后它会自动打开文件，我们可以看到里面存储的温度数据。

按照下图重新创建实验。

 

 

 

 

现在我们打开 excel 将文件转换为 excel 格式，以便根据数据或任何其他我们想要的目的绘制图形。

打开 .txt 文件并将分隔符设置为用逗号分隔以将数据分隔为列，然后根据需要继续分析数据。

 

 

 

 

 

这都是关于使用 SD 卡模块在 Proteus 中进行的简单模拟。

感谢您阅读本文，祝您有美好的一天！