Arduino-совместимые платы имеют небольшое ПЗУ (EEPROM), размер которого зависит от используемого микроконтроллера. Для ATmega168 это 512 байт, для ATmega328 – 1024 байта.
Библиотека EEPROM
Для работы с EEPROM существует стандартная библиотека EEPROM, позволяющая записать байт в EEPROM по нужному адресу, и прочесть его оттуда.
Рассмотрим простой пример. Пусть в самом первом байте EEPROM (по адресу 0) хранится счетчик числа сбросов микроконтроллера. При каждом сбросе будет вызываться функция setup(), в которой мы будем считывать счетчик, увеличивать его на единицу и записывать обратно. Также, чтобы увидеть значение счетчика в мониторе последовательного порта, будем выводить число туда.
//подключаем заголовочный файл библиотеки EEPROM
void setup()
{
uint8_t counter; //Здесь будем хранить счетчик
//uint8_t - тип данных, занимающий 1 байт,
//и хранящий значение от 0 до 255
//Инициализируем последовательный порт на 9600бит/сек:
Serial.begin(9600);
//Читаем счетчик из EEPROM:
counter = EEPROM.read(0);
counter++; // увеличиваем его на единицу
//Записываем значение счетчика
EEPROM.write(0, counter);
//Выводим счетчик в порт:
Serial.print("It's reset #");
Serial.println(counter, DEC);
}
void loop()
{
}
Поэкспериментируйте с программой, и убедитесь, что значение счетчика сохраняется и после пропадания питания. Фирма ATMEL – производитель микроконтроллеров ATmega, декларирует порядка 100’000 (ста тысяч) успешных циклов записи в EEPROM и хранение данных до 100 лет при температуре 25 градусов по Цельсию.
Библиотека EEPROM2
Рассмотренная программа имеет один недостаток, связанный с тем, что для хранения счетчика используется всего один байт. После достижения счетчиком значения 255 следующее увеличение даст значение 0, из-за переполнения разрядной сетки.
Таким образом, требуется применение счетчика большего размера – 2 байта дадут верхнюю границу в 65’535, а 4 байта – 4’294’967’295.
Стандартная библиотека имеет функции только для работы с однобайтными данными типа uint8_t, и чтение 4-байтного числа будет выглядеть примерно так:
*((uint8_t*)&counter + 1) = EEPROM.read(1);
*((uint8_t*)&counter + 2) = EEPROM.read(2);
*((uint8_t*)&counter + 3) = EEPROM.read(3);
Такой исходный код, конечно, будет понятен компилятору, но далеко не каждому начинающему программисту, и поэтому мы написали свою версию библиотеки для работы с EEPOM:
http://www.freeduino.ru/arduino/files/EEPROM2.zip
Как и в большинстве случаев, установка библиотеки сводится к распаковке архива в подпапку \hardware\libraries\ папки с ПО Arduino.
Теперь рассмотрим аналогичную первому примеру программу, хранящую счетчик в 4-байтном числе с помощью библиотеки EEPROM2:
//подключаем заголовочный файл библиотеки EEPROM2
void setup()
{
unsigned long counter; //Здесь будем хранить счетчик
//unsigned long - тип данных, занимающий 4 байта,
//и хранящий значение от 0 до 4'294'967'295
//следующие 2 строчки нужны только при первом запуске,
//чтобы обнулить значение счетчика:
counter = 0;
EEPROM_write(0, counter);
//Инициализируем последовательный порт на 9600бит/сек:
Serial.begin(9600);
//Читаем счетчик из EEPROM:
EEPROM_read(0, counter);
counter++; // увеличиваем его на единицу
//Записываем значение счетчика
EEPROM_write(0, counter);
//Выводим счетчик в порт:
Serial.print("It's reset #");
Serial.println(counter, DEC);
}
void loop()
{
}
Загрузите программу в микроконтроллер, удалите строчки, обнуляющие счетчик, и загрузите программу еще раз.
Комментариев в исходном коде вполне достаточно для понимания программы, а синтаксис работы с библиотекой отличается от оригинальной незначительно.
Работа с EEPROM через boot-loader
Процесс старта Arduino-совместимой платы начинается со старта загрузчика, часто называемого boot-loader. Он занимает последние 2 К памяти программ (начиная с UNO - 512 байт), и именно из-за него Ваши проекты ограничены размером 14 К для ATmega168 и 30 K для ATmega328, при объеме памяти программ у микроконтроллеров 16 К и 32 К соответственно.
После старта загрузчик некоторое время ожидает, что управляющий ПК начнет передачу новой программы, и если этот процесс начинается, то именно загрузчик и «прошивает» Вашу программу в микроконтроллер. Если загрузка программы не началась, то загрузчик передает управление на ранее загруженную Вами в микроконтроллер программу, в результате чего выполняется функция setup(), а затем в бесконечном цикле функция loop().
Кстати, именно загрузчик мигает светодиодом на 13 выводе при сбросе микроконтроллера.
При обмене данными с ПК загрузчик использует протокол stk500v1, и может работать, в том числе и с EEPROM.
Для чтения содержимого EEPROM в файл "0.bin" необходимо в командной строке
- Перейти в подпапку \hardware\tools\avr\bin\ папки с ПО Arduino;
- Выполнить команду (в одну строку):
avrdude -q -C ..\etc\avrdude.conf -p m168 -c stk500v1 -P COM3 -b 19200 -U eeprom:r:0.bin:r
Для записи содержимого файла 0.bin в EEPROM команда такая:
avrdude -q -C ..\etc\avrdude.conf -p m168 -c stk500v1 -P COM3 -b 19200 -U eeprom:w:0.bin
Параметр «COM3» нужно заменить на Ваш номер порта.