ESP32 SD 카드의 폴더를 PC에서 직접 보이게

ESP32 데이터 케이블을 사용하여 SD 카드의 폴더를 PC에서 직접 보이게 만드는 것은 가능합니다. 💡

 

다만, 모든 ESP32 모델이 이 기능을 지원하는 것은 아니며, 사용하는 칩의 종류에 따라 구현 방법과 난이도가 크게 달라집니다. 

 

칩 모델별 지원 여부

ESP32 모델 지원 여부설명

ESP32-S2 / S3	완전 지원	하드웨어적으로 USB OTG(On-The-Go) 기능을 내장하고 있어, PC에서 일반 USB 메모리(Mass Storage Class)처럼 인식하게 만들 수 있습니다.
ESP32-C3 / C6	제한적 지원	내장된 USB-Serial/JTAG 컨트롤러를 통해 일부 기능을 구현할 수 있으나, S 시리즈만큼 유연하지 않습니다.
ESP32 (Original)	불가능(직접 연결 시)	하드웨어 USB 컨트롤러가 없습니다. 케이블은 'USB-to-Serial' 칩을 거치기 때문에 PC는 이를 저장 장치가 아닌 **통신 포트(COM Port)**로만 인식합니다.

 

구현 방법 (ESP32-S2/S3 기준)

PC에서 SD 카드를 이동식 디스크로 인식시키려면 USB MSC (Mass Storage Class) 기능을 사용해야 합니다. 

1. Arduino IDE 설정 🛠️

S3 모델을 사용할 경우, 보드 설정에서 다음 옵션을 활성화해야 합니다: 

 

• USB Mode: USB-OTG (TinyUSB)
• Upload Mode: USB-OTG CDC (TinyUSB)

2. TinyUSB 라이브러리 활용

Adafruit TinyUSB 라이브러리나 ESP32 Core에 내장된 USB 예제를 사용하여 SD 카드를 마운트할 수 있습니다.

• 핵심 원리: ESP32가 SD 카드의 데이터를 섹터 단위로 읽어 USB 프로토콜을 통해 PC에 전달합니다.
• 주의사항: PC와 ESP32가 동시에 SD 카드에 쓰기 작업을 하면 파일 시스템이 깨질 수 있습니다. PC가 연결된 동안은 ESP32의 쓰기 기능을 잠시 멈춰야 합니다.

 

대안: 케이블 연결 없이 폴더 보기 🌐

기존 ESP32(WROOM 등)를 사용 중이라 USB 메모리 방식이 불가능하다면, 네트워크를 이용하는 것이 훨씬 간편합니다.

• Web Server: ESP32에 웹 서버를 띄워 브라우저(Chrome 등)에서 파일을 다운로드하거나 폴더를 관리할 수 있습니다.
• FTP Server: FTP 라이브러리를 사용하면 알집이나 FileZilla 같은 프로그램으로 윈도우 탐색기처럼 파일을 관리할 수 있습니다.

 

ESP32-S3를 USB 메모리로 인식시켜도 속도는 약 0.5MB/s ~ 1MB/s 정도로 매우 느립니다. 대용량 파일을 옮기기보다는 설정 파일 수정이나 간단한 로그 확인용으로 적합합니다.  

 

ESP32-S3는 하드웨어 USB 기능을 지원하므로, PC에서 일반 USB 메모리(이동식 디스크)처럼 인식되게 만들어 MP3 파일을 마운트하고 업로드할 수 있습니다.

가장 대중적이고 안정적인 Adafruit TinyUSB 라이브러리를 활용한 예제 코드를 안내해 드립니다.

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1. 사전 준비 (필수 설정)

Arduino IDE에서 다음 설정을 반드시 확인해야 합니다.

• 라이브러리 설치: Adafruit TinyUSB Library 설치
• 보드 설정:
  • Board: ESP32S3 Dev Module (또는 사용 중인 S3 보드)
  • USB Mode: Hardware CDC and JTAG (또는 USB-OTG)
  • Upload Mode: USB-OTG CDC (TinyUSB) 또는 Internal USB

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2. SD 카드 -> USB 메모리 구현 코드 💾

이 코드를 업로드하면 ESP32-S3를 PC에 연결했을 때 '이동식 디스크'가 나타납니다. 여기에 MP3 파일을 드래그 앤 드롭으로 넣을 수 있습니다.

 

 

#include "SdFat.h"
#include "Adafruit_TinyUSB.h"

// SD 카드 핀 설정 (보드에 맞게 수정하세요)
const int SD_CS_PIN = 5; 

SdFat sd;
Adafruit_USBD_MSC usb_msc;

// USB를 통해 들어오는 읽기 요청 처리
int32_t msc_read_cb(uint32_t lba, void* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->readSectors(lba, (uint8_t*)buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}

// USB를 통해 들어오는 쓰기 요청 처리 (파일 업로드 시 실행)
int32_t msc_write_cb(uint32_t lba, uint8_t* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->writeSectors(lba, buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}

// 상태 확인 (PC가 장치를 준비할 때 호출)
void msc_flush_cb(void) {
  sd.card()->syncDevice();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // 1. SD 카드 초기화
  if (!sd.begin(SD_CS_PIN, SD_SCK_MHZ(16))) {
    Serial.println("SD 카드 초기화 실패!");
    return;
  }

  // 2. USB MSC 설정
  usb_msc.setID("ESP32-S3", "SD Card", "1.0");
  usb_msc.setCapacity(sd.card()->sectorCount(), 512);
  usb_msc.setReadWriteCallback(msc_read_cb, msc_write_cb, msc_flush_cb);
  usb_msc.setUnitReady(true);
  usb_msc.begin();

  Serial.println("USB 메모리 모드 시작됨. PC 연결을 확인하세요.");
}

void loop() {
  // USB 처리는 백그라운드에서 실행되므로 루프는 비워두어도 됩니다.
  delay(10); 
}

 

 

⚠️ 주의 사항 및 팁

• 동시 접근 금지: PC가 USB를 통해 SD 카드에 파일을 쓰고 있을 때, ESP32 내부 코드(Arduino 코드)에서 동시에 SD 카드 파일을 열거나 쓰려고 하면 파일 시스템이 손상(Corrupt)될 수 있습니다.
• 파일 포맷: SD 카드는 반드시 FAT32 형식으로 포맷되어 있어야 PC에서 정상적으로 인식됩니다.
• 케이블 체크: 데이터 전송 기능이 있는 데이터 전송용 케이블을 사용해야 합니다 (충전 전용 케이블은 인식 불가).

 

3. MP3 재생 확인용 추가 팁 🎵

파일 업로드 후 ESP32에서 이 파일을 재생하려면 ESP32-audioI2S 라이브러리를 함께 사용하는 것을 추천합니다.

현재 SD 카드의 어떤 핀(CS, MOSI, MISO, SCK)을 사용 중이신가요? 보드마다 핀 번호가 다르므로, 연결이 안 된다면 핀 번호를 알려주세요! 그에 맞춰 코드를 바로 수정해 드릴 수 있습니다.

또한, 파일을 단순히 업로드하는 것 외에 특정 상황에서 재생하는 기능도 필요하신가요? 구체적인 동작 시나리오를 알려주시면 완성된 코드를 만들어 드릴게요.

 

 

ESP32-S3의 내장 USB 기능을 활용하면 별도의 장치 없이 데이터 케이블 하나로 전원 공급(충전)과 USB 메모리 기능을 동시에 구현할 수 있습니다.

PC에 연결했을 때 SD 카드가 이동식 디스크로 나타나게 하려면 Adafruit TinyUSB 라이브러리를 사용하는 것이 가장 효율적입니다.

 

🛠️ 하드웨어 구성 및 준비

1. 연결 방식 (SPI)

일반적인 ESP32-S3 SPI 핀 맵은 다음과 같습니다 (보드 제조사에 따라 다를 수 있으니 확인이 필요합니다).

• CS: 10
• MOSI: 11
• MISO: 13
• SCK: 12
• GND/3.3V: 전원 및 접지 연결

2. 라이브러리 설치 (Arduino IDE)

1. SdFat (by Bill Greiman) 라이브러리 설치
2. Adafruit TinyUSB Library 라이브러리 설치

3. 보드 설정 (매우 중요 ⚠️)

Arduino IDE의 Tools 메뉴에서 다음을 설정하세요:

• USB Mode: USB-OTG (TinyUSB)
• Upload Mode: USB-OTG CDC (TinyUSB)
• MSC 클래스 활성화: TinyUSB 라이브러리를 선택하면 자동으로 적용됩니다.

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💻 구현 코드

이 코드는 PC가 SD 카드의 섹터에 직접 접근할 수 있도록 다리를 놓아주는 역할을 합니다.

 

 

#include "SdFat.h"
#include "Adafruit_TinyUSB.h"

// 1. SPI 및 SD 카드 설정
const int SD_CS_PIN = 10; // 자신의 보드 설정에 맞게 수정
SdFat sd;
Adafruit_USBD_MSC usb_msc;

// 2. USB 디스크 상태 및 콜백 함수
bool scsi_ready = false;

// PC가 SD 카드 데이터를 읽을 때 호출
int32_t msc_read_cb(uint32_t lba, void* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->readSectors(lba, (uint8_t*)buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}

// PC가 SD 카드에 데이터를 쓸 때 호출 (MP3 업로드 시)
int32_t msc_write_cb(uint32_t lba, uint8_t* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->writeSectors(lba, buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}

// 쓰기 완료 후 데이터 동기화
void msc_flush_cb(void) {
  sd.card()->syncDevice();
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // 3. SPI 통신 및 SD 카드 시작
  // S3의 기본 SPI 핀을 사용하거나 지정할 수 있습니다.
  if (!sd.begin(SD_CS_PIN, SD_SCK_MHZ(16))) {
    Serial.println("SD 카드 초기화 실패! 배선을 확인하세요.");
    while (1) delay(1);
  }

  uint32_t block_count = sd.card()->sectorCount();
  Serial.print("SD 카드 연결 성공. 크기: ");
  Serial.print(block_count * 512 / 1024 / 1024);
  Serial.println(" MB");

  // 4. USB MSC(Mass Storage Class) 설정
  usb_msc.setID("ESP32-S3", "SD-Reader", "1.0");
  usb_msc.setCapacity(block_count, 512);
  usb_msc.setReadWriteCallback(msc_read_cb, msc_write_cb, msc_flush_cb);
  usb_msc.setUnitReady(true);
  usb_msc.begin();

  Serial.println("USB 케이블을 통해 PC에서 폴더를 확인할 수 있습니다.");
}

void loop() {
  // USB 처리는 내부 인터럽트로 작동하므로 loop는 비워두어도 됩니다.
  // 나중에 버튼 입력이나 센서 작동 코드를 여기에 넣으세요.
  delay(100);
}

 

 

⚡ 주요 특징 및 주의사항

• 동시 전원 공급: USB 데이터 케이블로 연결하면 PC로부터 5V 전원을 공급받아 충전회로(보드에 있는 경우)와 ESP32-S3를 동시에 작동시킵니다.
• 폴더 자동 인식: 코드를 업로드하고 PC에 연결하면 약 2~3초 후 '이동식 디스크'로 팝업이 뜹니다.
• 충돌 방지: PC가 SD 카드를 점유하고 있을 때 ESP32 코드 내에서 sd.open() 등을 사용하여 파일을 수정하려고 하면 파일 시스템이 깨질 수 있습니다. 파일 업로드 중에는 ESP32가 파일을 건드리지 않도록 주의해야 합니다.
• 속도: SPI 방식 특성상 초당 약 500KB~1MB 내외의 속도가 나옵니다. MP3 파일 몇 개를 옮기기에는 충분한 속도입니다.

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📍 다음 단계 제안:
혹시 업로드한 MP3 파일을 ESP32에서 재생까지 하고 싶으신가요? 그렇다면 I2S DAC(예: MAX98357A) 연결 방법과 재생 라이브러리 사용법을 추가로 알려드릴 수 있습니다. 재생 기능도 필요하신지 말씀해 주세요!

 

 

ESP32-S3와 MAX98357A(I2S DAC)를 연결하여 SD 카드에 저장된 MP3 파일을 재생하는 시스템을 구성해 보겠습니다. 이 시스템은 PC에 연결하면 USB 메모리로 작동하고, 평소에는 MP3 플레이어로 작동합니다.

 

1. 하드웨어 연결 (I2S DAC)

MAX98357A는 디지털 신호를 직접 소리로 바꿔주는 DAC 겸 앰프입니다. ESP32-S3와 다음과 같이 연결하세요.

MAX98357A 핀ESP32-S3 핀설명

LRC (WS)	GPIO 45	왼쪽/오른쪽 채널 구분 신호
BCLK (SCK)	GPIO 47	데이터 비트 클럭 신호
DIN (SD)	GPIO 21	실제 오디오 데이터 신호
VIN	5V	USB 전원 사용 권장
GND	GND	접지

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2. 라이브러리 설치

재생을 위해 가장 강력하고 사용하기 쉬운 라이브러리를 설치해야 합니다.

1. Arduino IDE에서 Library Manager 열기
2. ESP32-audioI2S (작성자: Wolle / schreibfaul1) 설치

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3. 통합 코드 (USB 메모리 + MP3 재생)

이 코드는 USB 메모리 기능과 자동 재생 기능을 통합한 코드입니다. SD 카드 루트 폴더에 있는 music.mp3 파일을 재생합니다.

 

#include "SdFat.h"
#include "Adafruit_TinyUSB.h"
#include "Audio.h"

// [1] 핀 설정
const int SD_CS_PIN = 10;
#define I2S_LRC       45
#define I2S_BCLK      47
#define I2S_DOUT      21

// [2] 객체 선언
SdFat sd;
Adafruit_USBD_MSC usb_msc;
Audio audio;

// [3] USB 관련 콜백 함수 (수정 불필요)
int32_t msc_read_cb(uint32_t lba, void* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->readSectors(lba, (uint8_t*)buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}
int32_t msc_write_cb(uint32_t lba, uint8_t* buffer, uint32_t bufsize) {
  return sd.card()->writeSectors(lba, buffer, bufsize / 512) ? bufsize : -1;
}
void msc_flush_cb(void) { sd.card()->syncDevice(); }

void setup() {
  Serial.begin(115200);

  // 1. SD 카드 초기화
  if (!sd.begin(SD_CS_PIN, SD_SCK_MHZ(16))) {
    Serial.println("SD 초기화 실패!");
    return;
  }

  // 2. USB MSC 설정 (PC 연결용)
  usb_msc.setID("ESP32-S3", "MP3-Player", "1.0");
  usb_msc.setCapacity(sd.card()->sectorCount(), 512);
  usb_msc.setReadWriteCallback(msc_read_cb, msc_write_cb, msc_flush_cb);
  usb_msc.setUnitReady(true);
  usb_msc.begin();

  // 3. 오디오 재생 설정
  audio.setPinout(I2S_BCLK, I2S_LRC, I2S_DOUT);
  audio.setVolume(12); // 볼륨 0~21 설정

  // 4. SD 카드 내 'test.mp3' 파일 재생 시작
  // 실제 파일명에 맞춰 수정하세요 (예: "/music.mp3")
  audio.connecttoFS(SD, "/test.mp3"); 
}

void loop() {
  // 오디오 데이터 처리를 위해 반드시 지속적으로 호출해야 함
  audio.loop();

  // PC에서 파일이 업로드되는 중에는 재생을 잠시 멈추거나 
  // 별도의 제어 로직을 넣을 수 있습니다.
}

// 오디오 재생이 끝났을 때 자동으로 호출되는 함수
void audio_eof_mp3(const char *info){
    Serial.print("재생 종료: ");
    Serial.println(info);
    // 다음 곡을 재생하거나 반복 재생 로직을 여기에 추가하세요.
}

 

🚀 주요 작동 원리

1. 동시 작동: PC에 데이터 케이블을 꽂으면 윈도우 탐색기에 폴더가 뜹니다. 파일을 복사해 넣은 후, 코드를 수정하여 해당 파일명을 재생하게 하면 됩니다.
2. 데이터 무결성: PC가 파일을 쓰고 있을 때 오디오 재생이 끊길 수 있습니다. 이는 SD 카드의 대역폭을 공유하기 때문입니다.
3. 오디오 엔진: audio.loop()가 핵심입니다. 루프 문 안에서 매우 빠르게 실행되면서 SD 카드의 데이터를 DAC로 넘겨줍니다.

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🛠️ 추가 최적화 팁

• 파일 목록 재생: sd.openDir()을 사용하여 폴더 내의 모든 MP3 파일을 검색하고 순차적으로 재생하는 리스트 기능을 추가할 수 있습니다.
• 볼륨 조절: 가변저항(Potentiometer)이나 버튼 두 개를 연결하여 audio.setVolume()을 실시간으로 바꿀 수 있습니다.
• 파일 전송 시 중지: PC가 연결되었음을 감지(usb_msc.ready())하면 재생을 중지하고 전송에만 집중하게 설정하면 더 안정적입니다.

혹시 버튼을 눌러 다음 곡으로 넘기기나 특정 시간에 알람처럼 재생하는 기능 등 원하시는 구체적인 시나리오가 있나요? 말씀해 주시면 코드를 더 고도화해 드릴 수 있습니다.

 

 

 

이 이미지는 다음과 같은 세 가지 핵심 포인트를 강조하고 있습니다:

1. 하드웨어 연결 (Hardware Setup) 🛠️

• ESP32-S3: 시스템의 두뇌 역할을 하며, 데이터 케이블 하나로 PC와 연결됩니다.
• SD 카드 슬롯: SPI 방식으로 연결되어 MP3 파일이 저장되는 공간입니다.
• MAX98357A & 스피커: I2S 통신을 통해 디지털 신호를 고품질 사운드로 출력합니다.

2. 데이터 케이블의 이중 역할 (Dual Function) 🔌

• 충전 및 전원: 별도의 배터리 없이 케이블 하나로 모든 모듈에 전원을 공급합니다.
• 데이터 전송: PC에서 ESP32-S3를 일반 USB 메모리로 인식하여 파일을 자유롭게 업로드/다운로드합니다.

3. 소프트웨어 통합 (Software Integration) 💻

• USB MSC 모드: PC 연결 시 이동식 디스크로 동작하는 모드입니다.
• MP3 재생 모드: 내장된 오디오 엔진이 SD 카드의 파일을 읽어 실시간으로 재생하는 모습입니다.