AVR 内部EEPROM读写式例

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本程序简单的示范了如何使用ATMEGA16的EERPOM
EEPROM的简介
EEPROM的写操作
EEPROM的读操作
出于简化程序考虑,各种数据没有对外输出,学习时建议使用JTAG ICE硬件仿真器
在打开调试文件到JTAG后,
打开Debug -> JTAG ICE Options菜单,
然后在JTAG ICE Properties中点击Dbug页面,将preserve eeprom选项选中。
在每次仿真调试时候,就保护EEPROM内容了。
否则,会按照默认设置擦除EEPROM的内容。

由于定义了EEPROM变量,JTAG调试时会询问是否初始化EEPROM,请选择[否]

EEPROM的数据也可以在view->memory,选Eeprom窗口下察看
*/
#include <avr/io.h>
#include <avr/eeprom.h>
////时钟定为内部1MHz,F_CPU=1000000 时钟频率对程序的运行没什么影响
/*
GCCAVR(avr-libc)里面自带了EEPROM的读写函数。
下面列举部分常用函数(原型)
#define eeprom_is_ready() bit_is_clear(EECR, EEWE)
检测EEPROM是否准备好。OK返回1(返回EEWE位)
#define eeprom_busy_wait() do {} while (!eeprom_is_ready())
等待EEPROM操作完成
extern uint8_t eeprom_read_byte (const uint8_t *addr);
读取指定地址的一个字节8bit的EEPROM数据
extern uint16_t eeprom_read_word (const uint16_t *addr);
读取指定地址的一个字16bit的EEPROM数据
extern void eeprom_read_block (void *buf, const void *addr, size_t n);
读取由指定地址开始的指定长度的EEPROM数据
extern void eeprom_write_byte (uint8_t *addr, uint8_t val);
向指定地址写入一个字节8bit的EEPROM数据
extern void eeprom_write_word (uint16_t *addr, uint16_t val);
向指定地址写入一个字16bit的EEPROM数据
extern void eeprom_write_block (const void *buf, void *addr, size_t n);
由指定地址开始写入指定长度的EEPROM数据
但不支持部分AVR,原文如下:
\note This library will \e not work with the following devices since these
devices have the EEPROM IO ports at different locations:
- AT90CAN128
- ATmega48
- ATmega88
- ATmega165
- ATmega168
- ATmega169
- ATmega325
- ATmega3250
- ATmega645
- ATmega6450
*/
/*
在程序中对EEPROM 操作有两种方式
方式一:直接指定EERPOM 地址
即读写函数的地址有自己指定,用于需要特定数据排列格式的应用中
方式二:先定义EEPROM 区变量法
在这种方式下变量在EEPROM 存储器内的具体地址由编译器自动分配。
相对方式一,数据在EEPROM 中的具体位置是不透明的。
为EEPROM 变量赋的初始值,编译时被分配到.eeprom 段中,
可用avr-objcopy 工具从.elf文件中提取并产生ihex 或binary 等格式的文件,
从而可以使用编程器或下载线将其写入到器件的EEPROM 中。
实际上WINAVR 中MFILE 生成的MAKEFILE 已经为我们做了这一切。
它会自动生成以 “.eep” 为后缀的文件,通常它是iHex 格式
(这次测试发现 分配地址是从0x0000开始的,故增加了一个EEPROM变量Evalvoid[16])

如果同时使用方式1和2,请注意防止地址重叠,自己指定的地址应该选在后面。
*/
//全局变量
unsigned char EDATA;
unsigned char ORGDATA[16]={0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0A,0x0C,0x0E,
0x01,0x03,0x05,0x07,0x09,0x0B,0x0D,0x0F}; //原始数据
unsigned char CMPDATA[16]; //比较数据
//仿真时在watch窗口,监控这些全局变量。
//EEPROM 变量定义
unsigned char Evalvoid[16] __attribute__((section(".eeprom"))); //这个没用到
unsigned char Eval[16] __attribute__((section(".eeprom")));
int main(void)
{
eeprom_write_byte (0x40,0xA5); //向EEPROM的0x40地址写入数据 0xA5
EDATA=eeprom_read_byte (0x40); //读出,然后看看数据对不对?
//上面两句编译是有如下警告,但不必理会
//EEPROM_main.c:103: warning: passing arg 1 of `eeprom_write_byte' makes pointer from integer without a cast
//EEPROM_main.c:104: warning: passing arg 1 of `eeprom_read_byte' makes pointer from integer without a cast

eeprom_write_block (&ORGDATA[0], &Eval[0], 16); //块写入
//看看EEPROM数据是否是能失电永久保存,可以注释上面这句程序(不写入,只是读出),然后编译,烧写,断电(一段时间),上电,调试。
eeprom_read_block (&CMPDATA[0],&Eval[0], 16); //块读出,然后看看数据对不对?

while (1);
}
/*
ATmega16 包含512 字节的EEPROM 数据存储器。
它是作为一个独立的数据空间而存在的,可以按字节读写。
EEPROM的寿命至少为100,000 次擦除周期。
EEPROM的访问由地址寄存器EEAR、数据寄存器EEDR和控制寄存器EECR决定。
也可以通过ISP和JTAG及并行电缆来固化EEPROM数据
EEPROM数据的读取:
当EEPROM地址设置好之后,需置位EERE以便将数据读入EEDR。
EEPROM数据的读取需要一条指令,且无需等待。
读取EEPROM后CPU 要停止4 个时钟周期才可以执行下一条指令。
注意:用户在读取EEPROM 时应该检测EEWE。如果一个写操作正在进行,就无法读取EEPROM,也无法改变寄存器EEAR。
EEPROM数据的写入:
1 EEPROM的写访问时间(自定时时间,编程时间)
自定时功能可以让用户软件监测何时可以开始写下一字节。(可以采用中断方式)
经过校准的1MHz片内振荡器用于EEPROM定时,不倚赖CKSEL熔丝位的设置。
改变OSCCAL寄存器的值会影响内部RC振荡器的频率因而影响写EEPROM的时间。
EEPROM自定时时间约为8.5 ms 即1MHz片内振荡器的8448个周期
注意:这个时间是硬件定时的,数值比较保险,其实真正的写入时间根本就用不了8.5mS那么长,而且跟电压有关,但芯片没有提供其他的检测编程完成的方法
这个问题表现在旧版的AT90S系列上面,由于没有自定时,数值定得太短,ATMEL给人投诉到头都爆,呵呵!
参考: 《用ATmega8535替换AT90S8535》文档里面的
写EEPROM定时的改进
在AT90S8535中写EEPROM的时间取决于供电电压,通常为2.5ms@VCC=5V,4ms@VCC=2.7V。
ATmega8535中写EEPROM的时间为8448个校准过的RC振荡器周期 (与系统时钟的时钟源和频率无关)。
假定校准过的RC振荡器为1.0MHz,则写时间的典型值为8.4ms,与VCC 无关。

2 为了防止无意识的EEPROM 写操作,需要执行一个特定的写时序
(如果使用编译器的自带函数,无须自己操心)
写时序如下( 第3 步和第4 步的次序并不重要):
1. 等待EEWE 位变为零
2. 等待SPMCSR 中的SPMEN 位变为零
3. 将新的EEPROM 地址写入EEAR( 可选)
4. 将新的EEPROM 数据写入EEDR( 可选)
5. 对EECR 寄存器的EEMWE 写"1",同时清零EEWE
6. 在置位EEMWE 的4 个周期内,置位EEWE
经过写访问时间之后,EEWE 硬件清零。
用户可以凭借这一位判断写时序是否已经完成。
EEWE 置位后,CPU要停止两个时钟周期才会运行下一条指令。

注意:
1:在CPU 写Flash 存储器的时候不能对EEPROM 进行编程。
在启动EEPROM 写操作之前软件必须检查 Flash 写操作是否已经完成
步骤(2) 仅在软件包含引导程序并允许CPU对Flash 进行编程时才有用。
如果CPU 永远都不会写Flash,步骤(2) 可省略。

2:如果在步骤5 和6 之间发生了中断,写操作将失败。
因为此时EEPROM 写使能操作将超时。
如果一个操作EEPROM的中断打断了另一个EEPROM操作,EEAR 或EEDR寄存器可能被修改,引起EEPROM 操作失败。
建议此时关闭全局中断标志I。
经过写访问时间之后,EEWE 硬件清零。用户可以凭借这一位判断写时序是否已经完成。
EEWE 置位后,CPU要停止两个时钟周期才会运行下一条指令。

在掉电休眠模式下的EEPROM写操作
若程序执行掉电指令时EEPROM 的写操作正在进行, EEPROM 的写操作将继续,并在指定的写访问时间之前完成。
但写操作结束后,振荡器还将继续运行,单片机并非处于完全的掉电模式。因此在执行掉电指令之前应结束EEPROM 的写操作。

防止EEPROM数据丢失
若电源电压过低,CPU和EEPROM有可能工作不正常,造成EEPROM数据的毁坏(丢失)。
**这种情况在使用独立的EEPROM 器件时也会遇到。因而需要使用相同的保护方案。
由于电压过低造成EEPROM 数据损坏有两种可能:
一是电压低于EEPROM 写操作所需要的最低电压;
二是CPU本身已经无法正常工作。
EEPROM 数据损坏的问题可以通过以下方法解决:
当电压过低时保持AVR RESET信号为低。
这可以通过使能芯片的掉电检测电路BOD来实现。如果BOD电平无法满足要求则可以使用外部复位电路。
若写操作过程当中发生了复位,只要电压足够高,写操作仍将正常结束。
(EEPROM在2V低压下也能进行写操作---有可以工作到1.8V的AVR芯片)

掉电检测BOD的误解
AVR自带的BOD(Brown-out Detection)电路,作用是在电压过低(低于设定值)时产生复位信号,防止CPU意外动作.
对EEPROM的保护作用是当电压过低时保持RESET信号为低,防止CPU意外动作,错误修改了EEPROM的内容

而我们所理解的掉电检测功能是指 具有预测功能的可以进行软件处理的功能。
例如,用户想在电源掉电时把SRAM数据转存到EEPROM,可行的方法是
外接一个在4.5V翻转的电压比较器(VCC=5.0V,BOD=2.7V),输出接到外部中断引脚(或其他中断)
一但电压低于4.5V,马上触发中断,在中断服务程序中把数据写到EEPROM中保护起来
注意: 写一个字节的EEPROM时间长达8mS,所以不能写入太多数据,电源滤波电容也要选大一些

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