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第1部
第
1章
SD カー
ド・
マニアの
チャレ
ンジ
書き込み時間のばらつきに要注意!
音声 / 画像に!
超定番 SD カード SPI モードの実力
森岡 澄夫
CS
（カード・セレクト）
DI
（データ入力）
SCLK
（クロック）
マイコンや
FPGA
DO
（データ出力）
SPIモードでは，
DAT3端子をCS
（カード・セレクト）
CMD端子をDI
（SDカードへのデータ入力）
CLK端子をSCLK
（SDカードへのクロック入力）
DAT0端子をDO
（SDカードからのデータ出力）
として使う．
実回路では10kΩ前後でそれぞれプルアップする
図 1　SD カードは SPI モードでアクセスできる
● SD カードの二大インターフェース「SD モー
ド」と「SPI モード」
記録メディアとして，SD/SDHC カードが広く使わ
れています． 最近は，数十 M バイト /s の書き込み速
度を持つ SD カード（SD スピード・クラスの Class 10
で 10M バイト /s，
UHS Speed Class 3 で 30M バイト /s）
が安価に手に入るようになりました．
SD カードのインターフェースには，
「SD モード」と
「SPI モ ー ド 」が あります．マ イ コ ン や FPGA（Field
Programmable Gate Array）から扱う場合には，利用
にライセンスが要らず，回路がシンプルに済む SPI
モ ー ド が 広 く 使 わ れ て い ま す．Arduino や mbed と
いった入門用マイコン・ボードでは，SD カード・ス
ロットの付いたベース・ボードやシールドが売られて
いますが，それらも SPI モードを使っています．
SPI モードの一つのメリットは，SD アソシエーショ
ンからライセンスを取らなくても無償で使え，仕様も
公開されていることです（2）．もう一つのメリットは，
カード端子の一部をマイコンの SPI 端子に直接つなぐ
だけでよく，複雑な回路が要らないことです（図 1，
写真 1）．3.3V インターフェースさえあれば，マイコ
ンのみならず FPGA などとも接続できます．
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左から
DAT3, CMD, GND, VDD ,
CLK, GND, DAT0
（a）SDカード
左から
DAT3, CMD, VDD ,
CLK, GND, DAT0
（b）マイクロSD
写真 1　SPI モードで使用する端子
SPI モード入門
● 2M バイト / 秒書き込みはいける
SPI モードでは，SD カードが本来持つ性能をフル
に出せるわけではありません．それでも最近の SD
カードを使うことで，従来品の 1.5 〜 4 倍に相当する
2M バイト /s 程度の高速書き込みや（SD スピード・ク
ラスの Class 2 相当）
，変動が少ない安定した書き込み
速度，消費電力の削減など，かなりメリットが得られ
ます．
例えば音声であれば，高サンプリング・レートのリ
ニア PCM での記録ができると期待できます（写真 2，
写真 3）
．また，動画像であれば，Motion JPEG を出
力 可 能 な カ メ ラ・ モ ジ ュ ー ル を 使 う こ と に よ り，
VGA（640 × 480）画像を 10 〜 20 フレーム /s 程度で記
録できるかもしれません 注 1．状況にもよりますが，
VGA 画像 1 フレームの JPEG サイズはおおむね 50K バ
イト前後なので（1），30 フレーム /s ならば 1.5M バイト
/s ほどのレートになります．2M バイト /s というのは，
リアルタイム HD 動画像といった高速記録用途を除け
ば，幅広い用途で活用できる速度といえます．
注 1：実際には，速度がぎりぎりであるため，FAT ファイル・
システムを使わずにセクタに直接アクセスする，マイコン
でなく FPGA を使うなどの実装上の工夫を併用する必要が
あると思われる．
2015 年 2 月号