Raspberry Pi Pico で MicroPython を使い SDカードをアクセスする

自作ボードのSDカードスロットの動作確認の備忘録

• 使用した MP Firmware
  MicroPython v1.25.0 on 2025-04-15; Raspberry Pi Pico with RP2040
  　

• 使用したSDカード
  
  　

• SD-Cardフォーマット

  FAT32 format

  # /dev/diskXXを確認　
  diskutil list
  diskutil eraseDisk FAT32 SDCARD MBRFormat /dev/disk4
  diskutil eject /dev/disk4
  

  
  

• Pinout
  _{すべての信号線に 66Ω抵抗をはさんでいます。}

  SD Card Slot	Pico GPIO
  CLK	GP2
  CMD	GP3
  DAT0	GP4
  CD/DAT3	GP5
  VDD	3V3(OUT)
  VSS	GND

• 動作確認コード

  from machine import Pin, SPI
  import os, sdcard
  
  # SDCARD Slot
  sck_pin, mosi_pin, miso_pin, cs_pin = Pin(2), Pin(3), Pin(4), Pin(5)
  
  spi = SPI(0, baudrate=1000000, sck=sck_pin, mosi=mosi_pin, miso=miso_pin)
  sd = sdcard.SDCard(spi, cs_pin)
  vfs = os.VfsFat(sd)
  os.mount(vfs, '/sd')
  
  fp = open('/sd/test.txt', 'w')
  fp.write('test-file')
  fp.close()
  
  print(os.listdir('/sd'))
  
  f = open('/sd/test.txt', 'r')
  print(f.read())
  f.close()
  

  問題なくアクセスできました。
  
  　

• 性能検証
  次に、どこまでクロックを上げられるのか、検証します。

  検証コード

  from machine import Pin, SPI
  import os, time, sdcard
  
  # SDCARD Slot
  sck_pin, mosi_pin, miso_pin, cs_pin = Pin(2), Pin(3), Pin(4), Pin(5)
  
  spi = SPI(0, sck=sck_pin, mosi=mosi_pin, miso=miso_pin)
  sd = sdcard.SDCard(spi, cs_pin)
  spi.init(baudrate=80000000) 
  vfs = os.VfsFat(sd)
  os.mount(vfs, '/sd')
  #os.remove('/sd/test.bin')
  
  # 設定
  chunk_size = 32 * 1024  # 32KB （ブロックサイズ）
  total_mb = 10           # 10MB分
  test_file = '/sd/test.bin'
  
  # 0x00-0xFF の繰り返しデータを作成 (書き込み用)
  cyclic_pattern = bytearray(chunk_size)
  for i in range(chunk_size):
      cyclic_pattern[i] = i % 256
  
  # 読み込み用の固定バッファを事前に確保
  read_buffer = bytearray(chunk_size)
  num_writes = (total_mb * 1024 * 1024) // chunk_size
  
  def test_sd_speed():
      print(f"Target: {total_mb} MB ({num_writes} blocks of {chunk_size//1024} KB)")
  
      # --- 書き込み ---
      print("\n--- Write Test ---")
      start_ms = time.ticks_ms()
      with open(test_file, 'wb') as f:
          for i in range(num_writes):
              f.write(cyclic_pattern)
              if i % 20 == 0: print(".", end="")
              
      write_sec = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start_ms) / 1000
      print(f"\nWrite: {write_sec:.2f}s ({total_mb/write_sec:.2f} MB/s)")
  
      # --- 読み出し ---
      print(f"\n--- Read Test ---")
      start_ms = time.ticks_ms()
      
      with open(test_file, 'rb') as f:
          for i in range(num_writes):
              f.readinto(read_buffer)
              if i % 20 == 0: print(".", end="")
                  
      read_sec = time.ticks_diff(time.ticks_ms(), start_ms) / 1000
      print(f"\nRead: {read_sec:.2f}s ({total_mb/read_sec:.2f} MB/s)")
  
  try:
      test_sd_speed()
  except Exception as e:
      print("\nError:", e)
  

• 結果

  baudrate=10000000

  Target: 10 MB (320 blocks of 32 KB)
  
  --- Write Test ---
  ................
  Write: 18.76s (0.53 MB/s)
  
  --- Read Test ---
  ................
  Read: 40.84s (0.24 MB/s)
  

  baudrate=20000000

  Target: 10 MB (320 blocks of 32 KB)
  
  --- Write Test ---
  ................
  Write: 14.43s (0.69 MB/s)
  
  --- Read Test ---
  ................
  Read: 36.35s (0.28 MB/s)
  

  baudrate=40000000

  Target: 10 MB (320 blocks of 32 KB)
  
  --- Write Test ---
  ................
  Write: 10.18s (0.98 MB/s)
  
  --- Read Test ---
  ................
  Read: 30.64s (0.33 MB/s)
  

  baudrate=80000000

  Target: 10 MB (320 blocks of 32 KB)
  
  --- Write Test ---
  ................
  Write: 10.17s (0.98 MB/s)
  
  --- Read Test ---
  ................
  Read: 30.40s (0.33 MB/s)
  

  • 書き込みより、読み込みの方が遅いとは 驚きです。 sdcard.pyの読み込みロジックの問題でしょう。
  • 40Mbpsと80Mbpsに差がないのは、Picoの限界でしょう。
    
    
    　

• Pico Pinout
  
  　

• 参考にした記事