怎樣用Arduino讀取和寫入外部EEPROM的數(shù)據(jù)

您需要的東西

EEPROM - 24LC512

ATmega328P-PU

16 MHz Crystal

面包板

電阻器4.7k Ohmx 2

電容器22 pFx 2

故事

EEPROM 代表 E lectrically E rasable P 可編程 R ead- O nly M emory。

EEPROM非常重要且有用，因?yàn)樗且环N非易失性的內(nèi)存形式。這意味著即使電路板斷電，EEPROM芯片仍然保留寫入的程序。因此，當(dāng)您關(guān)閉電路板然后重新打開電源時(shí)，可以運(yùn)行寫入EEPROM的程序。所以基本上，無論如何，EEPROM都存儲(chǔ)并運(yùn)行程序。這意味著您可以關(guān)閉設(shè)備，將其關(guān)閉3天，然后返回并打開設(shè)備，它仍然可以運(yùn)行其中編程的程序。這就是大多數(shù)消費(fèi)電子設(shè)備的工作方式。

該項(xiàng)目由LCSC贊助。我一直在使用LCSC.com的電子元件。 LCSC致力于以最優(yōu)惠的價(jià)格提供各種真正的高品質(zhì)電子元件，并通過遍布200多個(gè)國家的全球運(yùn)輸網(wǎng)絡(luò)。

EEPROM也非常高效傳統(tǒng)EEPROM中的各個(gè)字節(jié)可以獨(dú)立讀取，擦除和重寫。在大多數(shù)其他類型的非易失性存儲(chǔ)器中，這是不可能做到的。

像Microchip 24系列EEPROM這樣的串行EEPROM器件允許您為任何可以說I2C的器件添加更多存儲(chǔ)器。

EEPROM基礎(chǔ)知識

Microchip 24LC2512芯片可以采用8引腳DIP封裝。 24LC512上的引腳非常直接，包括電源（8），GND（4），寫保護(hù)（7），SCL/SDA（6，5）和三個(gè)地址引腳（1，2，3）。

ROM的簡史

早期的“存儲(chǔ)程序”類型的計(jì)算機(jī) - 例如桌面計(jì)算器和鍵盤解釋器 - 開始以二極管矩陣ROM的形式使用ROM。這是一個(gè)由分散的半導(dǎo)體二極管組成的存儲(chǔ)器，放置在特殊組織的PCB上。隨著集成電路的出現(xiàn)，這讓位于Mask ROM。掩模ROM很像二極管矩陣ROM，只是它的實(shí)現(xiàn)規(guī)模要小得多。然而，這意味著你不能只用烙鐵移動(dòng)幾個(gè)二極管并重新編程。掩模ROM必須由制造商編程，此后不可更改。

不幸的是，Mask ROM價(jià)格昂貴并且需要很長時(shí)間才能生產(chǎn)，因?yàn)槊總€(gè)新程序都需要一個(gè)由鑄造廠生產(chǎn)的全新設(shè)備。然而，在1956年，這個(gè)問題通過PROM（可編程ROM）的發(fā)明得以解決，PROM允許開發(fā)人員自己編寫芯片。這意味著制造商可以生產(chǎn)數(shù)百萬個(gè)相同的未編程設(shè)備，使其更便宜，更實(shí)用。但是，PROM只能使用高壓編程設(shè)備寫入一次。在編程PROM器件之后，無法將器件恢復(fù)到未編程狀態(tài)。

1971年隨著EPROM（可擦除可編程ROM）的發(fā)明而改變了 - 除了在首字母縮寫詞中添加另一個(gè)字母 - 帶有擦除設(shè)備的能力，并使用強(qiáng)大的紫外光源將其恢復(fù)到“空白”狀態(tài)。那是對的，你必須在IC上發(fā)出明亮的光線才能重新編程，這有多酷？好吧，事實(shí)證明它非常酷，除非你是一個(gè)開發(fā)固件的開發(fā)人員，在這種情況下，你真的希望能夠使用電子信號重新編程設(shè)備。隨著EEPROM（電可擦除可編程ROM）的發(fā)展，這終于在1983年成為現(xiàn)實(shí)，我們到達(dá)了當(dāng)今笨拙的首字母縮略詞。

EEPROM的怪癖

EEPROM作為一種方法存在兩個(gè)主要缺點(diǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。在大多數(shù)應(yīng)用中，優(yōu)點(diǎn)超過了缺點(diǎn)，但在將EEPROM納入下一個(gè)設(shè)計(jì)之前，您應(yīng)該了解它們。

首先，使EEPROM工作的技術(shù)也限制了它的可用次數(shù)被重寫。這與電子被困在構(gòu)成ROM的晶體管中并累積直到“1”和“0”之間的電荷差異無法識別有關(guān)。但不用擔(dān)心，大多數(shù)EEPROM的最大重寫次數(shù)為100萬或更多。只要你沒有連續(xù)寫入EEPROM，你就不可能達(dá)到這個(gè)最大值。

其次，如果你從中斷電源，EEPROM將不會(huì)被刪除，但它不能保留在你的數(shù)據(jù)無限期。電子可以漂移出晶體管并通過絕緣體，隨著時(shí)間的推移有效地擦除EEPROM。也就是說，這通常會(huì)在幾年內(nèi)發(fā)生（雖然它可以通過加熱加速）。大多數(shù)制造商表示，在室溫下，您的數(shù)據(jù)在EEPROM上安全10年或更長時(shí)間。

在為項(xiàng)目選擇EEPROM器件時(shí)，還應(yīng)記住一件事。 EEPROM容量以位而不是字節(jié)來度量。 512K EEPROM將保存512K位數(shù)據(jù)，換句話說，只有64KB。

Arduino硬件連接

好了，現(xiàn)在我們知道了什么是EEPROM，讓我們掛起來看看它能做些什么！為了讓我們的設(shè)備說話，我們需要連接電源和I2C串行線。該器件特別在5VDC下運(yùn)行，因此我們將它連接到Arduino UNO的5V輸出。此外，I2C線路需要上拉電阻才能正常通信。這些電阻的值取決于線路的電容和您想要通信的頻率，但非關(guān)鍵應(yīng)用的一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則就是將其保持在kΩ范圍內(nèi)。在本例中，我們將使用4.7kΩ上拉電阻。

此器件上有三個(gè)引腳用于選擇I2C地址，這樣就可以在總線上有多個(gè)EEPROM，并以不同的方式對它們進(jìn)行尋址。您可以將它們?nèi)拷拥?，但我們將對它們進(jìn)行布線，以便我們可以在本教程的后面部分使用更高容量的設(shè)備。

我們將使用面包板將所有內(nèi)容連接在一起。下圖顯示了大多數(shù)I2CEEPROM器件的正確連接，包括我們銷售的Microchip 24系列EEPROM。

閱讀和寫作

大多數(shù)情況下，當(dāng)您將EEPROM與微控制器結(jié)合使用時(shí)，您實(shí)際上不需要同時(shí)查看存儲(chǔ)器的所有內(nèi)容。您只需根據(jù)需要在此處讀取和寫入字節(jié)。但是，在這個(gè)例子中，我們要將整個(gè)文件寫入EEPROM，然后將其全部讀回，以便我們可以在計(jì)算機(jī)上查看。這應(yīng)該讓我們對使用EEPROM的想法感到滿意，并讓我們感覺有多少數(shù)據(jù)可以真正適合小型設(shè)備。

寫點(diǎn)東西

我們的示例草圖將簡單地取出任何字節(jié)串行端口并將其寫入EEPROM，跟蹤我們寫入內(nèi)存的字節(jié)數(shù)。

將一個(gè)字節(jié)的內(nèi)存寫入EEPROM通常分三步進(jìn)行：

發(fā)送要寫入的內(nèi)存地址的最高有效字節(jié)。

發(fā)送要寫入的內(nèi)存地址的最低有效字節(jié)。

發(fā)送您想要存儲(chǔ)在此位置的數(shù)據(jù)字節(jié)。

可能有一些關(guān)鍵詞可以解釋：

記憶地址

如果你想象512 Kbit EEPROM中的所有字節(jié)從0開始排成一行到64000 - 因?yàn)橐粋€(gè)字節(jié)有8位，因此你可以在512 Kbit EEPROM上安裝64000字節(jié) - 然后一個(gè)存儲(chǔ)器地址就是你找到一個(gè)特定字節(jié)的位置。我們需要將該地址發(fā)送到EEPROM，以便它知道放置我們發(fā)送的字節(jié)的位置。

最重要和最不重要的字節(jié)

因?yàn)?56 Kbit EEPROM中有32000個(gè)可能的位置 - 并且因?yàn)?55是可以在一個(gè)字節(jié)中編碼的最大數(shù)字 - 我們需要以兩個(gè)字節(jié)發(fā)送該地址。首先，我們發(fā)送最高有效字節(jié)（MSB） - 在這種情況下的前8位。然后我們發(fā)送最低有效字節(jié)（LSB） - 第二個(gè)8位。為什么？因?yàn)檫@是設(shè)備期望接收它們的方式，所以就是這樣。

頁面寫作

一次寫一個(gè)字節(jié)很好，但是大多數(shù)EEPROM設(shè)備都有一個(gè)叫做“頁面寫緩沖區(qū)”的東西，可以讓你寫多個(gè)每次字節(jié)的方式與單個(gè)字節(jié)的方式相同。我們將在示例草圖中利用這一點(diǎn)。

EEPROM使用內(nèi)部計(jì)數(shù)器，它會(huì)在接收到的每個(gè)后續(xù)數(shù)據(jù)字節(jié)時(shí)自動(dòng)增加內(nèi)存位置。一旦發(fā)送了內(nèi)存地址，我們就可以使用最多64個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)。 EEPROM（正確地）假定地址312后跟10個(gè)字節(jié)將在地址312處記錄字節(jié)0，在地址313處記錄字節(jié)1，在地址314處記錄字節(jié)2，依此類推。

讀取東西

從EEPROM讀取基本上遵循與寫入EEPROM相同的三步過程：

發(fā)送要寫入的存儲(chǔ)器地址的最高有效字節(jié)。

發(fā)送要寫入的內(nèi)存地址的最低有效字節(jié)。

詢問該位置的數(shù)據(jù)字節(jié)。