L’écosystème d’extensions Raspberry Pi 5 s’enrichit d’une solution de stockage particulièrement avant-gardiste développée par un maker passionné. Comme le rapporte cnx-software, le RPI5-SDEXPRESS-HAT de Will Whang exploite le connecteur PCIe FFC du Pi 5 pour ajouter un slot MicroSD Express promettant des performances SSD via interface PCIe et commandes NVMe. Cette extension compacte intègre un microcontrôleur STM8S003 pour gérer la logique de protocole, bouton d’éjection et deux connecteurs QWIIC pour expansion I2C. Motivé par l’arrivée de la Nintendo Switch 2 qui démocratisera ce format de stockage, ce projet open-source atteint 630+ MB/s en lecture mais révèle les limitations économiques actuelles avec des cartes MicroSD Express 256 Go coûtant 59,99 $ contre 25 $ pour un SSD M.2 équivalent.
Microcontrôleur STM8S003 et interface PCIe Gen3 X1 : gestion protocole contre adaptateurs passifs M.2
L’architecture du RPI5-SDEXPRESS-HAT révèle une complexité technique inattendue avec l’intégration d’un microcontrôleur STM8S003 8 bits dédié à la gestion du protocole MicroSD Express. Cette logique active s’avère indispensable car les cartes MicroSD Express nécessitent une séquence d’initialisation spécifique incluant réponse CMD8 avec indicateurs PCIe pour activer et réinitialiser le côté PCIe du contrôleur.
Sans cette intelligence embarquée, l’hôte SD ne peut pas basculer du mode SD traditionnel vers le mode PCIe haute performance. Cette complexité explique pourquoi les adaptateurs passifs simples ne fonctionnent pas, contrairement aux solutions M.2 NVMe qui utilisent exclusivement le protocole PCIe dès l’initialisation.
L’interface hôte exploite le connecteur PCIe Gen3 X1 FFC du Raspberry Pi 5, permettant théoriquement un débit maximum de 1 GB/s bidirectionnel. La gestion énergétique combine alimentation 5V via header GPIO 40 broches (6 broches utilisées) avec régulateurs TI LP5907 pour 3,3V et PAM2306 pour conversion DC-DC vers 1,8V, tensions requises par la norme MicroSD Express.
Les fonctionnalités additionnelles incluent bouton d’éjection mécanique, LED d’alimentation et montage, plus deux connecteurs QWIIC pour expansion I2C sans soudure. Cette approche modulaire facilite ajout de capteurs ou écrans compatibles avec l’écosystème SparkFun/Adafruit.
https://www.youtube.com/watch?v=_k-chcizxty
Benchmarks 630 MB/s lecture et 200 MB/s écriture : performances contre SSD M.2 traditionnel
Les tests de performance via PiBenchmarks.com révèlent un compromis intéressant entre capacité de stockage compacte et performances réelles. La vitesse de lecture séquentielle atteint effectivement 630+ MB/s, dépassant largement les cartes microSD UHS-I traditionnelles plafonnées à 100 MB/s et même les meilleures cartes UHS-II atteignant ~300 MB/s.
Cependant, les performances d’écriture soutenue restent décevantes à moins de 200 MB/s, similaires aux cartes microSD de classe A1/A2 haut de gamme. Cette asymétrie suggère que les contrôleurs MicroSD Express actuels privilégient la lecture sur l’écriture, probablement pour optimiser consommation et gestion thermique dans le format ultra-compact.
Les performances d’I/O aléatoires montrent des améliorations significatives comparées aux cartes SD traditionnelles, bénéficiant de l’architecture PCIe et des commandes NVMe pour réduire la latence d’accès. Cette caractéristique s’avère particulièrement pertinente pour les systèmes d’exploitation et applications nécessitant accès fréquent à de petits fichiers.
Problématique coût 59,99 $ vs 25 $ SSD M.2 : open-source MIT sans commercialisation prévue
L’analyse économique révèle le principal obstacle à l’adoption massive des cartes MicroSD Express. La carte Samsung 256 Go utilisée dans la démonstration coûte 59,99 $ sur Amazon, soit plus du double d’un SSD M.2 NVMe équivalent à ~25 $. Cette disparité tarifaire rend le format peu attractif pour les utilisateurs rationnels privilégiant le rapport performance/prix.
Cette réalité économique explique pourquoi Will Whang ne commercialisera pas le HAT, préférant libérer la conception sous licence MIT permissive sur GitHub. Les schémas KiCad et BOM permettent fabrication par des tiers si nécessaire, approche caractéristique de la communauté maker privilégiant partage de connaissance sur profit commercial.
Le projet s’inspire du RPI5-CFI-HAT précédent de Will pour cartes CFexpress Type B, dont le firmware STM8S est disponible. Cette base de code facilite adaptation pour MicroSD Express, bien que le firmware spécifique ne soit pas encore publié.
L’avenir du format dépend largement de la Nintendo Switch 2 qui introduira les cartes MicroSD Express dans un dispositif grand public. Cette adoption massive pourrait stimuler production et réduire coûts, rendant le format viable pour Raspberry Pi et autres plateformes embarquées. En attendant, les SSD M.2 via HAT dédiés restent l’option optimale pour stockage haute performance abordable sur Pi 5.
La conception open-source préserve néanmoins l’innovation pour un éventuel Raspberry Pi 6 où un slot MicroSD Express natif pourrait avoir du sens économique, démontrant la vision prospective des makers face aux contraintes commerciales actuelles.
Retrouvez l’histoire de Raspberry Pi dans cette vidéo :
