Will Whang ha desarrollado el RPI5-SDexpress-Hat, un microSD Express HAT compacto y eficiente para el Raspberry Pi 5 que integra una ranura para tarjetas microSD Express junto a un botón de expulsión y dos conectores Qwiic. Estos últimos se añaden aprovechando el espacio disponible en la placa, mejorando así las opciones de expansión para los usuarios. Las tarjetas microSD Express ofrecen un rendimiento comparable al de un SSD, ya que utilizan la interfaz PCIe combinada con protocolos NVMe. Aunque el estándar microSD Express se lanzó en 2019 —y antes para tarjetas SD de tamaño completo en 2018— el hardware compatible todavía es bastante escaso en el mercado. Un punto interesante este año es el lanzamiento de la Nintendo Switch 2, que incluye una ranura microSD Express, hecho que seguramente inspiró a Will para crear este HAT para el Raspberry Pi 5.
El microSD Express HAT incorpora un microcontrolador WCH CH32V003 basado en RISC-V dedicado a funciones de hotplug y desmontaje seguro. Su interfaz principal usa un conector PCIe Gen3 x1 tipo FFC, complementado con dos conectores Qwiic para ampliar sus posibilidades. Además incluye un botón para expulsar la tarjeta, LEDs que indican estado de alimentación y un LED indicador de montaje. La alimentación se suministra desde el header GPIO de 40 pines del Raspberry Pi 5 mediante un conector de 6 pines, que ofrece salidas de voltajes fijos a 1.8V y 3.3V gestionados por un regulador LP5907 y un convertidor DC-DC step-down PAM2306.
MicroSD Express HAT: rendimiento y tecnología aplicada
Las pruebas de rendimiento, hechas con PiBenchmarks.com en un Raspberry Pi 5 conectado por PCIe Gen3 x1, arrojan velocidades de lectura sostenidas de 631,68 MB/s, con lecturas en caché alcanzando los 699,12 MB/s. En escritura secuencial, se mide 169 MB/s, mientras que las operaciones aleatorias despuntan con 48.761 IOPS para lecturas 4k y 26.290 IOPS en escrituras 4k aleatorias. Estas cifras superan notablemente las velocidades típicas de una microSD, especialmente en lectura, quedando la escritura en niveles similares a modelos microSD A1 o A2 de gama alta.
El papel del microcontrolador es fundamental, dado que el protocolo SD necesita un correcto handshake para gestionar la conexión PCIe, respondiendo al comando CMD8 con indicadores PCIe. Aunque hay quien discute si esta lógica es estrictamente necesaria, el diseño actual opta por integrar el MCU para controlar esta interacción de forma fiable y evitar problemas con el enlace PCIe en el host.
Proyecto abierto y futuro del microSD Express HAT
El proyecto RPI5-SDexpress-Hat es completamente open source. En GitHub están disponibles los esquemas de KiCad, la lista de materiales y el firmware para el microcontrolador CH32V003. El código fuente del firmware todavía no se ha liberado, pero se espera pronto, dado que Will ya ha publicado fuente en su anterior proyecto para el RPi5 con el RPi5-CFE-Hat, basado en CFexpress.
Sin embargo, a pesar del potencial técnico, la forma microSD Express no termina de ser práctica por el alto coste de las tarjetas. Por ejemplo, la Samsung de 256 GB microSD Express usada en las demostraciones cuesta 59,99 dólares (56 euros), mientras que un SSD similar ronda los 25 dólares (24 euros), y las CFexpress Type B son una opción incluso más barata. Por este motivo, Will no tiene planes de fabricar el HAT comercialmente, aunque la licencia MIT permite a cualquiera producirlo si la demanda crece. Con una posible bajada de precios en el futuro, esta tecnología podría acabar integrándose en próximas revisiones del Raspberry Pi con más sentido práctico.