ESP32-S3 работа с двумя SPI одновременно Arduino

enjoynering · Воскресенье в 18:35

Как мы знаем у ESP32-S3 три SPI шины. К первой подключена флешка и не доступна для пользователя. Вторая FSPI имеет независимый DMA. В Arduino используется по умолчанию и висит на GPIO 10, 11, 12, 13. Третья HSPI тоже имеет DMA, который совместно используется другими перифериями. Может быть проброшена к любыми GPIO через "GPIO Matrix". Теперь к сути...

На FSPI у меня экран, который раз в секунду обновляет время. Чтобы ему не мешать, хочу повесить SD карточку на HSPI. Код компилируется, но SD карточка не стартует - "SD.begin()" постоянно возвращает false. Что я делаю не так?

Весь код не выкладываю. Вот основные моменты:

Код:

#include <Arduino.h>
#include <SD.h>
#include <FS.h>
#include <SPI.h>


#define AUDIO_SPI_SD_CS  39  //GPIO5  for ESP32
#define AUDIO_SPI_SCK    40  //GPIO18 for ESP32
#define AUDIO_SPI_MOSI   41  //GPIO23 for ESP32
#define AUDIO_SPI_MISO   42  //GPIO19 for ESP32


SPIClass sdSPI(HSPI); //FSPI, HSPI


void setup()
{
  pinMode(AUDIO_SPI_SD_CS, OUTPUT);
  digitalWrite(AUDIO_SPI_SD_CS, HIGH);                        //disables SPI interface for SD card

  sdSPI.begin(AUDIO_SPI_SCK, AUDIO_SPI_MISO, AUDIO_SPI_MOSI); //start SPI bus
  if (SD.begin(AUDIO_SPI_SD_CS, sdSPI, 4000000) != true)      //start SD card, SPI3(HSPI), 10MHz (default 4MHz)
  {
    Serial.printf_P(PSTR("Oops! unable to set SPI3(HSPI) GPIO%u -> CS, GPIO%u -> SCK, GPIO%u -> MOSI, GPIO%u -> MISO\n"), AUDIO_SPI_SD_CS, AUDIO_SPI_SCK, AUDIO_SPI_MOSI, AUDIO_SPI_MISO);
  }

}

void loop()
{
  vTaskDelay(1); //non-blocking delay allowing other threads to continue running
}

pvvx · Воскресенье в 21:07

DeepSeek: Подключение MicroSD Card к ESP32-S3 через HSPI в Arduino IDE
...
Вот как использовать HSPI (SPI2) для работы с SD-картой.

Пример кода для ESP32-S3 с HSPI

C:

#include <SPI.h>
#include <SD.h>

// Конфигурация пинов HSPI (SPI2) для ESP32-S3
#define HSPI_SCK 12 // SCK
#define HSPI_MISO 13 // MISO
#define HSPI_MOSI 11 // MOSI
#define HSPI_CS 10 // Chip Select (любой GPIO)

// Создаем экземпляр SPI для HSPI (SPI2)
SPIClass hspi(HSPI);

void setup() {
Serial.begin(115200);
while(!Serial); // Ждем готовности Serial

Serial.println("Инициализация SD карты через HSPI...");

// Инициализируем HSPI с пользовательскими пинами
hspi.begin(HSPI_SCK, HSPI_MISO, HSPI_MOSI, HSPI_CS);

// Инициализация SD карты с HSPI
if(!SD.begin(HSPI_CS, hspi)) {
Serial.println("Ошибка инициализации SD карты!");
while(1);
}
Serial.println("SD карта инициализирована успешно!");

// Тест записи/чтения
File file = SD.open("/test.txt", FILE_WRITE);
if(file) {
file.println("Тест HSPI на ESP32-S3");
file.close();
Serial.println("Данные записаны в test.txt");
} else {
Serial.println("Ошибка открытия файла!");
}
}

void loop() {
// Чтение и вывод содержимого файла
File file = SD.open("/test.txt");
if(file) {
Serial.println("Содержимое test.txt:");
while(file.available()) {
Serial.write(file.read());
}
file.close();
}
delay(5000);
}

Схема подключения для ESP32-S3

Код:

ESP32-S3 -> SD Card
----------------------
GPIO10 (CS) -> Pin 1 (CS)
GPIO12 (SCK) -> Pin 5 (SCK)
GPIO11 (MOSI) -> Pin 2 (MOSI)
GPIO13 (MISO) -> Pin 7 (MISO)
GND -> Pin 3 (GND)
3.3V -> Pin 4 (VCC)

Особенности HSPI на ESP32-S3

Доступные SPI контроллеры:
- SPI2 (HSPI) - более гибкий в выборе пинов
- SPI3 (VSPI) - также доступен для использования
Гибкость выбора пинов:
- Для HSPI можно использовать различные комбинации GPIO

Рекомендуемые пины:

Код:

// Альтернативная конфигурация пинов
#define HSPI_SCK 36
#define HSPI_MISO 37
#define HSPI_MOSI 35
#define HSPI_CS    34

Оптимизация скорости:

C:

// Установка высокой скорости (до 80 MHz)
hspi.beginTransaction(SPISettings(80000000, MSBFIRST, SPI_MODE0));

Отладка проблем:
- Если SD карта не определяется, попробуйте:
  - Добавить подтягивающий резистор 10kΩ на линию CS
  - Уменьшить частоту SPI (начать с 1 MHz)
  - Проверить питание SD карты (некоторые требуют стабильного 3.3V)

Для максимальной производительности рекомендуется использовать 4-битный режим SDIO, но HSPI в SPI режиме обеспечивает хороший баланс между простотой подключения и скоростью работы.

pvvx · Воскресенье в 21:17

@enjoynering - вас забанили в поисковиках?

ESP32-S3 failed to mount SD on HSPI · espressif arduino-esp32 · Discussion #7565

I am at a bit of a loss. I'm trying to mount a SD card with the ESP32-S3 DEVKIT for days, unfortunately without success. With past ESP32 I never had this problem. Has anyone already been able to su...

github.com

pvvx · Воскресенье в 21:22

DeepSeek: Как мы знаем у ESP32-S3 три SPI шины. К первой подключена флешка и не доступна для пользователя. Вторая FSPI имеет независимый DMA. В Arduino используется по умолчанию и висит на GPIO 10, 11, 12, 13. Третья HSPI тоже имеет DMA, который совместно используется другими перифериями. Может быть проброшена к любыми GPIO через "GPIO Matrix". Теперь к сути... На FSPI у меня экран, который раз в секунду обновляет время. Чтобы ему не мешать, хочу повесить SD карточку на HSPI. Код компилируется, но SD карточка не стартует - "SD.begin()" постоянно возвращает false. Что я делаю не так?

Проблема инициализации SD на HSPI ESP32-S3

Проблема с инициализацией SD-карты на HSPI у ESP32-S3 может быть вызвана несколькими причинами. Давайте разберём возможные решения:
1. Правильная настройка пинов HSPI
У ESP32-S3 HSPI использует GPIO Matrix, поэтому нужно явно указать пины в SD.begin(). По умолчанию HSPI использует:

MOSI: GPIO13 (но может быть переназначен)
MISO: GPIO12
SCK: GPIO14
CS: Любой GPIO (например, GPIO5)

Попробуйте явно указать пины:
cpp

Copy

Download
#include <SPI.h>
#include <SD.h>

#define HSPI_CS 5 // Любой свободный GPIO
#define HSPI_MISO 12
#define HSPI_MOSI 13
#define HSPI_SCK 14

SPIClass hspi(HSPI); // Создаём объект HSPI

void setup() {
Serial.begin(115200);
hspi.begin(HSPI_SCK, HSPI_MISO, HSPI_MOSI, HSPI_CS); // Настраиваем HSPI

if (!SD.begin(HSPI_CS, hspi)) { // Инициализируем SD с HSPI
Serial.println("SD Card Mount Failed");
return;
}
Serial.println("SD Card Initialized");
}
2. Проблема с питанием SD-карты

Убедитесь, что SD-карта получает 3.3V (не 5V!).
Проверьте, что линия CS правильно подключена и не "плавает".
Некоторые SD-карты требуют подтяжки MOSI и MISO к 3.3V (резисторы 10–50 кОм).

3. Скорость SPI
Попробуйте снизить скорость SPI для SD-карты:
cpp

Copy

Download
hspi.beginTransaction(SPISettings(1000000, MSBFIRST, SPI_MODE0)); // 1 MHz
if (!SD.begin(HSPI_CS, hspi)) { ... }
4. Форматирование SD-карты

Убедитесь, что карта отформатирована в FAT16/FAT32.
Попробуйте другую SD-карту (некоторые карты SDHC/SDXC могут требовать инициализации по-другому).

5. Конфликт с другими перифериями

Убедитесь, что DMA HSPI не используется другими устройствами (например, Wi-Fi/Bluetooth).
Если у вас включен Wi-Fi, попробуйте временно отключить его в menuconfig (если используете PlatformIO/Arduino-ESP32).

6. Проверка соединений

MISO SD-карты должен быть подключён к MISO ESP32-S3 (GPIO12 для HSPI).
MOSI → GPIO13, SCK → GPIO14.
CS должен быть уникальным для каждого SPI-устройства.

Альтернативный вариант: Software SPI
Если HSPI не работает, можно попробовать Software SPI:
cpp

Copy

Download
#include <SD.h>
#define SD_MISO 2
#define SD_MOSI 3
#define SD_SCK 4
#define SD_CS 5

void setup() {
if (!SD.begin(SD_CS, SD_MOSI, SD_MISO, SD_SCK)) {
Serial.println("SD Card Mount Failed");
}
}
Если проблема остаётся, попробуйте логировать ошибки с помощью SD.errorCode() и SD.errorData() для диагностики.

pvvx · Воскресенье в 21:29

Напряжение питания 3.3 В для большинства SD, но некоторые UHS-II могут требовать 1.8 В.
Пиковый ток (при инициализации или высокоскоростной записи):
- До 200–300 мА (особенно для UHS-II и высокоскоростных карт).

enjoynering · Сегодня в 02:30

спасибо, я gpt chat пользоваться умею. кстати он копипастит неправильную инфу. у s3 нету VSPI (пробуйте откомпилировать с таким макросом).

теперь по делу. карточка 2ГБ (года этак 2010), отформатирована в FAT16. пользуюсь microSD card adapter от catalex (схему прикрепил).

pvvx · Сегодня в 03:40

При 3.3 кОм и правильной разводке короткими проводниками (емкость входа пусть будет 20 пф, но скорее всего у этих чипов и ESP она больше)
- Постоянная времени RC-цепи 66 нс.
Заряд/разряд на 99.2% (3В) – 0.33 мкс.
Предельная частота по уровням срабатывания логики ~10МГц.
Так что если проводками соединили через 3.3 кОм - выйдет фигвам
Входная емкость хороших неактивных щупов у осла - 6..16 пФ. К примеру, при 3.3 кОм подтяжках на I2C щуп убивает работу этой шины в 1МГц.

enjoynering · Сегодня в 03:43

я пробовал и 4мгц. не работает

pvvx · Сегодня в 03:53

enjoynering написал(а):
я пробовал и 4мгц. не работает

На проводках? -> надо ниже 500 кГц

А с резисторами в 3.3 кОм -ещё раз в десять ниже.

DeepSeek:

Уменьшить частоту SPI (начать с 1 MHz)

Есть ещё такое:
SPIClass hspi(HSPI); // Создаём объект HSPI
если этот-же экземпляр объекта задействуется в другом коде, то будет бардак с пинами...

enjoynering · Сегодня в 04:06

другой (для экрана) я не задаю - использую то, что arduino автоматом в классе прописывает. если я правильно прочитал исходники, там для s3 автоматический FSPI.

pvvx · Сегодня в 04:12

Ещё на большинстве отладочных плат на SD стоят резисторы подтяжки к + питанию карты.

В данной плате - 47 кОм и никаких буферов или последовательных резисторов (но там в чипе есть установки скорости нарастания сигнала для выходов GPIO, т.е. ограничение тока).
А на быстрых чипах, с полным SDIO до 50 MHz часто стоят последовательные резисторы в 22 Ом.

enjoynering · Сегодня в 05:00

1 MHz не взлетел

pvvx · Сегодня в 07:05

Во время инициализации устройства SDIO обычно поддерживают только режим одной шины с тактовой частотой до 400 кГц.
После инициализации хост обычно инициирует переключение на работу с низким напряжением и в то же время увеличивает тактовую частоту до максимальной, которую могут принять как микроконтроллер, так и устройство SDIO.

Вот воткнул SD карту в CH32V307 devboard, и немного скорректировал пример для SD в SDK. Включил DMA и мульти-чтение по 8 секторов (сектор 512 байт, чтение по 4КБ).
Получил такие время исполнения чтений по 1MB:

Код:

SystemClk:144 MHz
ChipID:30700528
Card Type:SDHC V2.0
Card ManufacturerID:18
Card RCA:1
Card Capacity:59638 MB
Card BlockSize:512
SD Card OK
Set DMA mode, SDIO_CK 48 MHz
Start reading 1MB blocks...
0 124536 us
1 123801 us
2 123756 us
3 123684 us
4 123551 us
5 123858 us
6 123480 us
7 123705 us
8 123703 us
9 123860 us
...

Что-то хило - всего 8 Мегабайт в секунду

pvvx · Сегодня в 07:12

SD карта становиться теплой. Понижений напряжения на плате нет, но и нет полной CLK более 48MHz у данного MCU для пониженного напряжения...

pvvx · Сегодня в 08:51

В итоге такая зависимость от чтения за раз кол-ва секторов:

Read 16MB, buffer 1 sector(s): Average 1402 kbytes per sec
Read 16MB, buffer 2 sector(s): Average 2679 kbytes per sec
Read 16MB, buffer 4 sector(s): Average 5024 kbytes per sec
Read 16MB, buffer 8 sector(s): Average 8141 kbytes per sec
Read 16MB, buffer 16 sector(s): Average 12128 kbytes per sec
Read 16MB, buffer 32 sector(s): Average 15785 kbytes per sec

enjoynering · Сегодня в 13:59

спасибо конечно, но причем здесь CH32V307? вопрос был - ESP32-S3 работа с двумя SPI одновременно Arduino.

ESP32-S3 работа с двумя SPI одновременно Arduino

enjoynering

Well-known member

pvvx

Активный участник сообщества

pvvx

Активный участник сообщества

ESP32-S3 failed to mount SD on HSPI · espressif arduino-esp32 · Discussion #7565

pvvx

Активный участник сообщества

pvvx

Активный участник сообщества

enjoynering

Well-known member

Вложения

pvvx

Активный участник сообщества

enjoynering

Well-known member

pvvx

Активный участник сообщества

enjoynering

Well-known member

pvvx

Активный участник сообщества

enjoynering

Well-known member

pvvx

Активный участник сообщества

pvvx

Активный участник сообщества

pvvx

Активный участник сообщества

enjoynering

Well-known member