Переходник с microsd на usb распиновка
Обновлено: 05.07.2024
Добрый день уважаемому сообществу. Я хотел бы продолжить свой рассказ о бокс-устройстве, а именно о том, как ей удалось обзавестись картой micro-SD, подключенной к порту USB 2.
Корень всей проблемы был в том, что USB 2, и даже не один, свой процессорный модуль имеет, а QSPI (QuadSPI) или карточный интерфейс - увы, нет. Как этот печальный факт связан с SD-картами? Очень просто, любая SD-карта в физической основе своего подключения имеет интерфейс SPI (SerialPeripheral). Классический SPI для передачи и приема последовательных данных использует одну физическую линию. Простой и экономичный, как по деньгам, так и по миллиамперам. Однако недостатки, как известно, являются продолжением достоинств, и для SPI в первую очередь ими стала относительно невысокая скорость обмена данными. Для решения этой проблемы был разработан четырехбитный режим обмена данными с SD-картой, который является близким родственником протокола QSPI.
Что делать, если железо напрямую не поддерживает четырехбитный протокол, но нужен ли ему быстрый обмен? Очевидный ответ — оснастить проект мостом «быстрого интерфейса» — «четырехбитной SD-картой».
Для решения этой проблемы была закуплена и подвергнута подготовке пара переходников USB-SD (вивисекция не применялась - не какие мы монстры). Перед повторным нагревом паяльником и феном была сделана очень важная проверка, видит ли процессорный модуль Debian предложенный адаптер свистка. Тест прошел на ура, добро пожаловать в операционную. Купленный свисток выглядит так:
После разборки корпуса стало возможным разглядеть печатную плату (со всех двух ее сторон).
Схема проста, в основе ее лежит ИМС GL823F - микроконтроллер с системой 8051 команд и с маскированной памятью, оснащенный аппаратным блоком интерфейса USB 2, видимо не очень высокого качества (почему я говорю, что - Точно аналогового резистора смещения и кварцевого генератора я не вижу, что означает восстановление частоты принимаемого сигнала на основе внутреннего калиброванного генератора). Будет работать, но не HiFi, нет. Все остальное - минимальный комплект: блокировочные конденсаторы, подтягивающий и токоограничивающий резисторы, светодиод и разъемы, вот и вся инженерия.
Сдуйте компоненты феном и посмотрите на печатную плату. Во многих отношениях плата двусторонняя с металлизированными отверстиями. После краткого осмотра платы в микроскоп, составления монтажной схемы и сравнения ее с даташитом на родственные ИС фирмы GL восстанавливаем принципиальную схему.
И здесь мы начинаем видеть одну небольшую заминку. Что именно? Наша коробка питается от гарантированного напряжения 3,3В, а схема GL823 требует 5 вольт. Ну как требует - она так привыкла, ведь столько ей дает USB. Сама микро SD питается от 3,3В, поэтому в GL823 добавлен встроенный стабилизатор LDO. Отсюда вопрос - а если схема питается от 3,3В, то может ли она работать? Если LDO не может слишком сильно снизить напряжение, то может, но не все LDO одинаково полезны. Небольшая подсказка дается в техническом описании — выход, питающий SD-карту, называется PMOS. Такая аббревиатура не может не радовать - можно предположить, что используется схема HighSide PMOS, в которой падение напряжения на регулирующем элементе может быть очень небольшим. Однако все это рассуждения, а единственный решающий аргумент – опыт, он сын трудных ошибок.
Так какой же опыт мы будем ставить? Попробуем запитать ИМС двумя переключаемыми напряжениями - от 5 В USB или от 3,3 В, получаемых отдельным стабилизатором. Теперь у нас достаточно знаний, чтобы нарисовать принципиальную схему.
Нумерация компонентов на схеме несколько странная по той причине, что на заводе печатных плат был заказан мультишток с еще несколькими тестовыми схемами, и все они имели нумерацию компонентов. Готовя статью, концепцию я привел в соответствие с фото, и получилось то, что получилось.
Что мы видим на диаграмме? Ясно, что ядро GL823F. Разъем micro-SD, очевидно, связан с ним. Единственное замечу, что пин 9 у разъема это скользящий контакт наличия карты в слоте, когда карта на месте он замыкается на массу. С7-С10 - блокировочные конденсаторы по питанию. Если вы хотите немного улучшить помехоустойчивость, то выводы 2 и 16 DD1 можно соединить через ферритовый дроссель. R4 ограничивает ток через HL1, R5 подтягивает линию GPIO до единицы при отсутствии карты в слоте. DA2, C11 и C12 образуют линейный стабилизатор напряжения 3,3 В.
Поскольку на тот момент, когда рисовалась схема, с одной стороны было непонятно, сколько она будет потреблять, а с другой был неприятный опыт использования некоторых флешек (не указал бы с палец), который при записи потреблял 400мА, было решено добавить R6. В общем, это стандартный прием - при заметном потреблении в схеме линейного LDO (ключевые слова здесь - LowDropout) поставить на вход низкоомный мощный резистор и отводить часть тепла на него, а не на стабилизатор. Однако опыт показал, что необходимости в R6 нет, и вы все равно увидите его на фото ниже.
XS4 как раз и предназначен для проведения опыта - переключения питания DD1 между 5 и 3,3 вольтами. XS2 — это стандартный разъем USBB, чтобы можно было поставить перед собой, а не лазить по свободным USB-портам под столом к ПК.
Вот что получилось после трассировки, изготовления и монтажа ПП:
Как видите, нижняя сторона платы совершенно несложная, да и верхняя ненамного сложнее.
Не буду затягивать с сюжетной развязкой, скажу сразу опыт показал, что питать GL823F от источника 3,3В можно без проблем, переключение XS4 ни на что кроме энергопотребления не влияет (не актуально).
Чтобы убедиться, что изготовленная плата работает нормально, было проведено измерение скорости записи и потребляемого тока для трех разных карт памяти micro SD. Фото конкурсантов - в студию!
Оценка потребляемого тока (путем измерения проделанного мой язык не назовешь голым) производилась с помощью вот такого комбинированного вольтметра-количества заряда аккумулятора. Честно говоря, меня несколько удивило, что он также передает данные USB.
Использовалось только показание потребляемого тока, цена деления этого, если можно так сказать, прибора 0,01А, плюс как минимум погрешность выборки на 1 младший разряд - 0,01А. Поэтому в таблице указаны только те диапазоны показаний, между которыми прыгала цифра потребления тока. Надеюсь, однако, что для тех, кому было бы интересно применить GL823 в своих решениях, все же будет возможность оценить верхнюю планку потребления.
Помимо тестирования платы, для повышения объективности было проведено несколько контрольных замеров с использованием другого устройства чтения SD-карт. Вот это:
Этот образец не был подготовлен, я одолжил его у дочери на 5 минут, и если бы я его выпотрошил, меня бы тут же выпотрошили. Одно можно сказать точно - чип в нем не принадлежит к семейству GL823, представители которого умеют так работать со стандартом SD, что мультистандарт не по зубам.
Скорость чтения-записи измерялась самым простым способом: на тестовую карту записывался и читался один и тот же файл размером 1058268 Кбайт. Контрольный эксперимент (на другом ридере) проводился только для того, чтобы исключить системные ошибки по тому или иному десятичному разряду, данные по нему не обрабатывались, просто убедился, что примерно времена и токи потребления совпадают с полученными на предыдущий этап.
Если вы хотите применить описанную схему в своем проекте, то при оценке потребления сделайте поправку на то, что ток питания шел от USB напряжением 5 Вольт, а вот GL823 питался от напряжение 3,3 В и разница была 5-3,3=1,7 (а это 50 % от 3,3) просто терялось на DA2. При питании от централизованного (и, надеюсь, импульсного) источника 3,3 вольта получается приличная экономия.
Читайте также: