Работа с внутренней памятью EEPROM

Все микроконтроллеры семейства Mega имеют в своем составе энергонезависимую память (EEPROM память). Объем этой памяти колеблется от 512 байт в моделях ATmega8x до 4 Кбайт в старших моделях. EEPROM память расположена в своем адресном пространстве и так же, как и ОЗУ, организована линейно. Для работы с EEPROM памятью используются три регистра ввода/вывода: регистр адреса, регистр данных и регистр управления.

Регистр адреса

Регистр адреса EEPROM памяти EEAR (EEPROM Address Register) физически размещается в двух РВВ EEARH:EEARL, расположенных по
адресам $1F ($3F) и $1E ($3E) соответственно. В этот регистр загружается адрес ячейки, к которой будет производиться обращение. Регистр адреса доступен как для записи, так и для чтения. При этом в регистре EEARH задействуются только младшие разряды (количество задействованных разрядов зависит от объема EEPROM памяти). Незадействованные разряды регистра EEARH доступны только для чтения и содержат «0».

Регистр данных

Регистр данных EEPROM памяти EEDR (EEPROM Data Register) расположен по адресу $1D ($3D). При записи в этот регистр загружаются данные, которые должны быть помещены в EEPROM, а при чтении в этот регистр помещаются данные, считанные из EEPROM.

Регистр управления

Регистр управления EEPROM памяти EECR (EEPROM Control Register) расположен по адресу $1C ($3C). Этот регистр используется для
управления доступом к EEPROM памяти. Его описание показано ниже в таблице:

Для записи одного байта в EEPROM необходимо:

1. Дождаться готовности EEPROM к записи данных (ждать пока не сбросится флаг EEWE регистра EECR).

2. Дождаться завершения записи во FLASH память программ (ждать пока не сбросится флаг SPMEN регистра SPMCR).

3. Загрузить байт данных в регистр EEDR, а требуемый адрес — в регистр EEAR (при необходимости).

4. Установить в «1» флаг EEMWE регистра EECR.

5. Записать в разряд EEWE регистра EECR лог. «1» в течение 4-х машинных циклов. После установки этого разряда процессор
пропускает 2 машинных цикла перед выполнением следующей инструкции.

Для чтения одного байта из EEPROM необходимо:

1. Проконтролировать состояние флага EEWE. Дело в том, что пока выполняется операция записи в EEPROM память (флаг EEWE установлен), нельзя выполнять ни чтения EEPROM памяти, ни изменения регистра адреса.

2. Загрузить требуемый адрес в регистр EEAR.

3. Установить в «1» разряд EERE регистра EECR.

Когда запрошенные данные будут помещены в регистр данных EEDR, произойдет аппаратный сброс этого разряда. Однако следить за состоянием разряда EERE для определения момента завершения операции чтения не требуется, т. к. операция чтения из EEPROM всегда выполняется за один машинный цикл. Кроме того, после установки разряда EERE в «1» процессор пропускает 4 машинных цикла перед началом выполнения следующей инструкции.

В среде AVR Studio GCC есть стандартная библиотека для работы с EEPROM которая включается подключением файла <avr/eeprom.h>. Вот некоторые ее функции: 

eeprom_read_byte, eeprom_write_byte - чтение и запись 8-ми битного значения;
eeprom_read_word, eeprom_write_word - чтение и запись 16-ти битного значения.

Также есть функции:

eeprom_update_byte, eeprom_update_word - сначала сравниваются старые данные и данные какие надо записать, если изменений нет запись не производится, если данные изменились функция записывает новое значение. Данная функция позволяет сократить износ EEPROM.

Для примера напишем программу мини-счетчика от 0 до 9, где при нажатии на одну кнопку будет добавляться значение, а на другую кнопку будет сохраняться это значение в памяти. Микроконтроллер Atmega8 работает от внутреннего тактового генератора частотой 8МГц. Одноразрядный семисегментный индикатор с общим анодом через токоограничительные резисторы R1-R7 подключается к порту В, общий анод к плюсу питания. Схема показана ниже:

Для начала подключаем необходимые для работы библиотеки, в том числе EEPROM. Определяем переменные. Переменная "s" хранит значение для вывода на индикатор, при нажатии на кнопку SB1 это значение увеличивается на единицу, но не больше 10. Переменная eeprom_var будет взаимодействовать с EEPROM. При включении питания читается EEPROM, считанные данные присваиваются переменной "s", исходя из этого на индикатор выводится определенная цифра. При нажатии на SB2 данные из переменной "s" записываютя в EEPROM, при этом индикатор мигнет один раз.

#include <avr/io.h>
#include <avr/eeprom.h>
#include <util/delay.h>

#define d0 ~(0x3F) // 0
#define d1 ~(0x06) // 1
#define d2 ~(0x5B) // 2
#define d3 ~(0x4F) // 3
#define d4 ~(0x66) // 4
#define d5 ~(0x6D) // 5
#define d6 ~(0x7D) // 6
#define d7 ~(0x07) // 7
#define d8 ~(0x7F) // 8
#define d9 ~(0x6F) // 9

unsigned char s;
unsigned char eeprom_var EEMEM; // определяем переменную в EEPROM

int main (void)
{
DDRB = 0xFF; // Порт В на выход
PORTB = 0xFF;
DDRD = 0x00; // Порт D на вход
PORTD = 0xFF; // Включаем подтагивающие резисторы

s = eeprom_read_byte(&eeprom_var); // считываем байт из EEPROM и помещаем его в "s"
 
while(1)
{          	    
if((PIND&(1 << PD0)) == 0) // если кнопка SB1 нажата
{   	   	
while((PIND&(1 << PD0)) == 0){} // ждем отпускания кнопки
s++;                          // увеличиваем "s" на единицу
_delay_ms(200);
}

if(s == 10) // Когда дойдет до 10 обнуляем "s"
{
s = 0;
}

if((PIND&(1 << PD1)) == 0) // если кнопка SB2 нажата
{   	   	
while((PIND&(1 << PD1)) == 0){} // ждем отпускания кнопки
DDRB = 0xFF;                  // мигаем индикатором
_delay_ms(200);
DDRB = 0x00;
_delay_ms(200);
DDRB = 0xFF; 
eeprom_write_byte(&eeprom_var, s); // записываем "s" в EEPROM   
_delay_ms(200);
}
		
if(s==0) // Выводим цифры на индикатор
PORTB = d0;
if(s==1)
PORTB = d1;
if(s==2)
PORTB = d2;
if(s==3)
PORTB = d3;
if(s==4)
PORTB = d4;
if(s==5)
PORTB = d5;
if(s==6)
PORTB = d6;
if(s==7)
PORTB = d7;
if(s==8)
PORTB = d8;
if(s==9)
PORTB = d9;

}
}