Micro-SD-Karten-Modul mit Arduino (SPI): Dateien schreiben, lesen & verwalten

Warum überhaupt eine SD-Karte?

Sensordaten über Tage sammeln, eine Konfiguration speichern, die den Neustart überlebt, oder Messreihen als CSV exportieren und in Excel auswerten – all das braucht mehr Platz, als der Mikrocontroller selbst bietet. Eine handelsübliche Micro-SD-Karte bringt Gigabytes mit und behält die Daten auch ohne Strom. Und weil die Dateien im FAT-Dateisystem liegen, steckst du die Karte danach einfach in den PC und liest sie wie einen USB-Stick.

Wie SPI und das Dateisystem zusammenspielen

Das SD-Modul kommuniziert über SPI – einen schnellen Bus mit vier Leitungen: MOSI (Daten zum Modul), MISO (Daten zurück), SCK (Takt) und CS (Chip Select, die „Sprich-jetzt-mit-dir“-Leitung). Auf dem Arduino UNO liegen MOSI, MISO und SCK fest auf D11, D12 und D13; CS wählst du frei – wir nehmen D10.

Die SD-Bibliothek (bei der Arduino IDE bereits dabei) kümmert sich um alles Weitere: Sie versteht das FAT16/FAT32-Dateisystem, verwaltet Ordner und Dateien und gibt dir vertraute Befehle wie open(), print(), read() und close() – fast wie das Arbeiten mit dem Seriellen Monitor, nur eben auf die Karte.

Das brauchst du

1Verkabelung

Sechs Kabel, dann steht die Verbindung. Achte auf die Spannung: Die meisten Module haben einen eigenen Spannungsregler und laufen an 5 V – prüfe die Beschriftung deines Moduls.

2Karte erkennen: der Verbindungstest

Bevor wir schreiben, prüfen wir, ob die Karte überhaupt gefunden wird. Dieser Sketch initialisiert die Karte und meldet Erfolg oder Fehler – der wichtigste erste Schritt bei jedem SD-Projekt:

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

const int CS_PIN = 10;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  while (!Serial) { ; }              // bei Boards mit USB-Chip warten

  Serial.print("Initialisiere SD-Karte... ");
  if (!SD.begin(CS_PIN)) {
    Serial.println("FEHLGESCHLAGEN!");
    Serial.println("Karte, Verkabelung und CS-Pin pruefen.");
    return;                          // hier ist Schluss
  }
  Serial.println("OK - Karte bereit.");
}

void loop() {
  // nichts zu tun
}

Erscheint „OK“, ist die halbe Miete geschafft. Kommt „FEHLGESCHLAGEN“, prüfe zuerst die CS-Leitung an D10 und ob die Karte in FAT32 formatiert ist. Sehr große Karten (128 GB+) macht die alte SD-Bibliothek manchmal Probleme – eine 8- oder 16-GB-Karte läuft am zuverlässigsten.

3Eine Datei schreiben

Jetzt legen wir eine Datei an und schreiben Text hinein. Wichtig ist das Muster öffnen – schreiben – schließen: Erst close() stellt sicher, dass die Daten wirklich auf der Karte landen und nicht im Zwischenspeicher verloren gehen.

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

const int CS_PIN = 10;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!SD.begin(CS_PIN)) {
    Serial.println("SD-Init fehlgeschlagen");
    return;
  }

  // Datei zum Schreiben oeffnen (wird angelegt, wenn nicht vorhanden)
  File datei = SD.open("daten.txt", FILE_WRITE);
  if (datei) {
    datei.println("Hallo von MAKEROO!");
    datei.println("Zeile zwei");
    datei.print("Messwert: ");
    datei.println(42);
    datei.close();                   // erst jetzt sicher gespeichert
    Serial.println("Geschrieben.");
  } else {
    Serial.println("Datei konnte nicht geoeffnet werden");
  }
}

void loop() {}

4Eine Datei zeilenweise lesen

Das Gegenstück: die Datei öffnen und ihren Inhalt ausgeben. Mit available() prüfst du, ob noch Zeichen kommen, und liest sie bis zum Ende:

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

const int CS_PIN = 10;

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!SD.begin(CS_PIN)) { Serial.println("SD-Init fehlgeschlagen"); return; }

  File datei = SD.open("daten.txt");   // ohne FILE_WRITE = lesen
  if (datei) {
    Serial.println("--- Inhalt von daten.txt ---");
    while (datei.available()) {
      Serial.write(datei.read());       // Zeichen fuer Zeichen
    }
    datei.close();
    Serial.println("\n--- Ende ---");
  } else {
    Serial.println("Datei nicht gefunden");
  }
}

void loop() {}

Willst du einzelne Zeilen statt einzelner Zeichen verarbeiten – etwa um eine CSV-Spalte zu lesen – nutzt du datei.readStringUntil('\n'). Das liefert dir jede Zeile als String, den du dann an den Kommas auftrennst.

5Anhängen: fortlaufendes CSV-Log

Das eigentliche Superkraft-Feature: FILE_WRITE hängt automatisch ans Ende der Datei an, statt sie zu überschreiben. Damit baust du ein Log, das bei jedem Durchlauf eine neue Zeile bekommt – ideal als CSV mit Zeitstempel und Messwert:

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

const int CS_PIN = 10;
unsigned long zaehler = 0;

void schreibeZeile(unsigned long id, int wert) {
  File log = SD.open("log01.csv", FILE_WRITE);
  if (log) {
    log.print(id);
    log.print(",");
    log.print(millis());          // Zeit seit Start in ms
    log.print(",");
    log.println(wert);            // z. B. ein Sensorwert
    log.close();
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!SD.begin(CS_PIN)) { Serial.println("SD-Init fehlgeschlagen"); return; }

  // Kopfzeile nur einmal schreiben, wenn Datei neu ist
  if (!SD.exists("log01.csv")) {
    File log = SD.open("log01.csv", FILE_WRITE);
    log.println("id,zeit_ms,wert");
    log.close();
  }
}

void loop() {
  int wert = analogRead(A0);        // Beispielmesswert
  schreibeZeile(zaehler++, wert);
  Serial.print("Zeile geschrieben: ");
  Serial.println(zaehler);
  delay(5000);                      // alle 5 Sekunden
}

6Verzeichnis auflisten & Dateien verwalten

Zum Abschluss die Dateiverwaltung: Ordner durchlaufen, Dateigrößen anzeigen und Dateien löschen. So behältst du den Überblick, was auf der Karte liegt:

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

const int CS_PIN = 10;

void listeVerzeichnis(File dir) {
  while (true) {
    File eintrag = dir.openNextFile();
    if (!eintrag) break;              // keine weiteren Dateien
    Serial.print(eintrag.name());
    if (eintrag.isDirectory()) {
      Serial.println("/  (Ordner)");
    } else {
      Serial.print("\t");
      Serial.print(eintrag.size());
      Serial.println(" Bytes");
    }
    eintrag.close();
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  if (!SD.begin(CS_PIN)) { Serial.println("SD-Init fehlgeschlagen"); return; }

  Serial.println("Dateien auf der Karte:");
  File root = SD.open("/");
  listeVerzeichnis(root);
  root.close();

  // Beispiel: eine Datei loeschen
  if (SD.exists("alt.txt")) {
    SD.remove("alt.txt");
    Serial.println("alt.txt geloescht");
  }
}

void loop() {}

Mit SD.mkdir("logs") legst du außerdem Unterordner an und schreibst dann in "logs/log01.csv" – so bleibt die Karte auch bei vielen Dateien aufgeräumt.

Troubleshooting