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怎样用Arduino读取和写入外部EEPROM的数据

2019-07-30 11:32:00

您需要的东西

EEPROM - 24LC512

ATmega328P-PU

16 MHz Crystal

面包板

电阻器4.7k Ohmx 2

电容器22 pFx 2

故事

EEPROM 代表 E lectrically E rasable P 可编程 R ead- O nly M emory。

EEPROM非常重要且有用，因为它是一种非易失性的内存形式。这意味着即使电路板断电，EEPROM芯片仍然保留写入的程序。因此，当您关闭电路板然后重新打开电源时，可以运行写入EEPROM的程序。所以基本上，无论如何，EEPROM都存储并运行程序。这意味着您可以关闭设备，将其关闭3天，然后返回并打开设备，它仍然可以运行其中编程的程序。这就是大多数消费电子设备的工作方式。

该项目由LCSC赞助。我一直在使用LCSC.com的电子元件。 LCSC致力于以最优惠的价格提供各种真正的高品质电子元件，并通过遍布200多个国家的全球运输网络。

EEPROM也非常高效传统EEPROM中的各个字节可以独立读取，擦除和重写。在大多数其他类型的非易失性存储器中，这是不可能做到的。

像Microchip 24系列EEPROM这样的串行EEPROM器件允许您为任何可以说I²C的器件添加更多存储器。

EEPROM基础知识

Microchip 24LC2512芯片可以采用8引脚DIP封装。 24LC512上的引脚非常直接，包括电源（8），GND（4），写保护（7），SCL/SDA（6，5）和三个地址引脚（1，2，3）。

ROM的简史

早期的“存储程序”类型的计算机 - 例如桌面计算器和键盘解释器 - 开始以二极管矩阵ROM的形式使用ROM。这是一个由分散的半导体二极管组成的存储器，放置在特殊组织的PCB上。随着集成电路的出现，这让位于Mask ROM。掩模ROM很像二极管矩阵ROM，只是它的实现规模要小得多。然而，这意味着你不能只用烙铁移动几个二极管并重新编程。掩模ROM必须由制造商编程，此后不可更改。

不幸的是，Mask ROM价格昂贵并且需要很长时间才能生产，因为每个新程序都需要一个由铸造厂生产的全新设备。然而，在1956年，这个问题通过PROM（可编程ROM）的发明得以解决，PROM允许开发人员自己编写芯片。这意味着制造商可以生产数百万个相同的未编程设备，使其更便宜，更实用。但是，PROM只能使用高压编程设备写入一次。在编程PROM器件之后，无法将器件恢复到未编程状态。

1971年随着EPROM（可擦除可编程ROM）的发明而改变了 - 除了在首字母缩写词中添加另一个字母 - 带有擦除设备的能力，并使用强大的紫外光源将其恢复到“空白”状态。那是对的，你必须在IC上发出明亮的光线才能重新编程，这有多酷？好吧，事实证明它非常酷，除非你是一个开发固件的开发人员，在这种情况下，你真的希望能够使用电子信号重新编程设备。随着EEPROM（电可擦除可编程ROM）的发展，这终于在1983年成为现实，我们到达了当今笨拙的首字母缩略词。

EEPROM的怪癖

EEPROM作为一种方法存在两个主要缺点数据存储。在大多数应用中，优点超过了缺点，但在将EEPROM纳入下一个设计之前，您应该了解它们。

首先，使EEPROM工作的技术也限制了它的可用次数被重写。这与电子被困在构成ROM的晶体管中并累积直到“1”和“0”之间的电荷差异无法识别有关。但不用担心，大多数EEPROM的最大重写次数为100万或更多。只要你没有连续写入EEPROM，你就不可能达到这个最大值。

其次，如果你从中断电源，EEPROM将不会被删除，但它不能保留在你的数据无限期。电子可以漂移出晶体管并通过绝缘体，随着时间的推移有效地擦除EEPROM。也就是说，这通常会在几年内发生（虽然它可以通过加热加速）。大多数制造商表示，在室温下，您的数据在EEPROM上安全10年或更长时间。

在为项目选择EEPROM器件时，还应记住一件事。 EEPROM容量以位而不是字节来度量。 512K EEPROM将保存512K位数据，换句话说，只有64KB。

Arduino硬件连接

好了，现在我们知道了什么是EEPROM，让我们挂起来看看它能做些什么！为了让我们的设备说话，我们需要连接电源和I²C串行线。该器件特别在5VDC下运行，因此我们将它连接到Arduino UNO的5V输出。此外，I²C线路需要上拉电阻才能正常通信。这些电阻的值取决于线路的电容和您想要通信的频率，但非关键应用的一个好的经验法则就是将其保持在kΩ范围内。在本例中，我们将使用4.7kΩ上拉电阻。

此器件上有三个引脚用于选择I²C地址，这样就可以在总线上有多个EEPROM，并以不同的方式对它们进行寻址。您可以将它们全部接地，但我们将对它们进行布线，以便我们可以在本教程的后面部分使用更高容量的设备。

我们将使用面包板将所有内容连接在一起。下图显示了大多数I²CEEPROM器件的正确连接，包括我们销售的Microchip 24系列EEPROM。

阅读和写作

大多数情况下，当您将EEPROM与微控制器结合使用时，您实际上不需要同时查看存储器的所有内容。您只需根据需要在此处读取和写入字节。但是，在这个例子中，我们要将整个文件写入EEPROM，然后将其全部读回，以便我们可以在计算机上查看。这应该让我们对使用EEPROM的想法感到满意，并让我们感觉有多少数据可以真正适合小型设备。

写点东西

我们的示例草图将简单地取出任何字节串行端口并将其写入EEPROM，跟踪我们写入内存的字节数。

将一个字节的内存写入EEPROM通常分三步进行：

发送要写入的内存地址的最高有效字节。

发送要写入的内存地址的最低有效字节。

发送您想要存储在此位置的数据字节。

可能有一些关键词可以解释：

记忆地址

如果你想象512 Kbit EEPROM中的所有字节从0开始排成一行到64000 - 因为一个字节有8位，因此你可以在512 Kbit EEPROM上安装64000字节 - 然后一个存储器地址就是你找到一个特定字节的位置。我们需要将该地址发送到EEPROM，以便它知道放置我们发送的字节的位置。

最重要和最不重要的字节

因为256 Kbit EEPROM中有32000个可能的位置 - 并且因为255是可以在一个字节中编码的最大数字 - 我们需要以两个字节发送该地址。首先，我们发送最高有效字节（MSB） - 在这种情况下的前8位。然后我们发送最低有效字节（LSB） - 第二个8位。为什么？因为这是设备期望接收它们的方式，所以就是这样。

页面写作

一次写一个字节很好，但是大多数EEPROM设备都有一个叫做“页面写缓冲区”的东西，可以让你写多个每次字节的方式与单个字节的方式相同。我们将在示例草图中利用这一点。

EEPROM使用内部计数器，它会在接收到的每个后续数据字节时自动增加内存位置。一旦发送了内存地址，我们就可以使用最多64个字节的数据。 EEPROM（正确地）假定地址312后跟10个字节将在地址312处记录字节0，在地址313处记录字节1，在地址314处记录字节2，依此类推。

读取东西

从EEPROM读取基本上遵循与写入EEPROM相同的三步过程：

发送要写入的存储器地址的最高有效字节。

发送要写入的内存地址的最低有效字节。

询问该位置的数据字节。

读取数据可编程代表