EEPROM
Наш контроллер печи почти готов – однако пока он остаётся контроллером-«золотой рыбкой», который помнит все настройки только пять минут до первого выключения питания. Чтобы запомнить наши настройки, значение заданной температуры и точки калибровки даже после отключения питания, нужно использовать энергонезависимую память – EEPROM.
Очень хорошо о работе с EEPROM написано у наших товарищей тут и тут.
Главное, что нам нужно знать – что память EEPROM лучше рассматривать не как «просто память», а как отдельное внутреннее устройство в микросхеме.
У EEPROM отдельное адресное пространство, не имеющее никакого отношения к адресному пространству процессора (FLASH и SRAM); для того, чтобы получить доступ к данным по определённому адресу в энергонезависимой памяти, нужно выполнить определённую последовательность действий с использованием целого ряда регистров (регистров адреса EEARH и EEARL, регистра данных EEDR и регистра управления EECR).
Согласно даташиту, для записи байта по определённому адресу в EEPROM нужно выполнить следующее:
- ждём готовности EEPROM к записи данных (сброса бита EEPE регистра EECR);
- ждём окончания записи в FLASH-память (сброса бита SELFPRGEN регистра SPMCSR) – нужно выполнить, если в программе присутствует загрузчик;
- записываем новый адрес в регистр EEAR (при необходимости);
- записываем байт данных в регистр EEDR (при необходимости);
- устанавливаем в единицу бит EEMPE регистра EECR;
- в течение четырёх тактов после установки флага EEMPE записываем в бит EEPE регистра EECR логическую единицу.
После этого процессор пропускает 2 такта перед выполнением следующей инструкции.
Второй пункт нужно выполнять при наличии загрузчика в программе – дело в том, что запись в EEPROM не может выполняться одновременно с записью во FLASH-память, поэтому перед записью в EEPROM нужно убедиться, что программирование FLASH-памяти завершено; если же микроконтроллер не имеет загрузчика, то он никогда не изменяет содержимое FLASH-памяти (помним, что avr имеет гарвардскую архитектуру: память программ (FLASH) и память данных (SRAM) разделены).
Длительность цикла записи зависит от частоты внутреннего RC-генератора микросхемы, напряжения питания и температуры; обычно для моделей ATmega48x/88x/168x это составляет 3.4 мс (!), для некоторых старых моделей – 8.5 мс (!!!).
Кроме того, при записи в EEPROM могут возникнуть проблемы с вызовом прерываний в процессе выполнения последовательности действий выше – так что прерывания в процессе записи в EEPROM лучше запретить.
Чтение энергонезависимой памяти происходит чуть проще:
- ждём готовности EEPROM к чтению данных (сброса бита EEWE регистра EECR);
- записываем адрес в регистр EEAR;
- устанавливаем в единицу бит EERE регистра EECR;
- считываем данные из регистра EEDR (на самом деле, когда запрошенные данные будут перемещены в регистр данных, происходит аппаратный сброс бита EERE; но отслеживать состояние этого бита не требуется, так как операция чтения из EEPROM всегда выполняется за один такт).
После установки бита в EERE в единицу процессор пропускает 4 такта перед началом выполнения следующей инструкции.
Как мы видим, работа с энергонезависимой памятью – процесс времязатратный; если мы часто будем записывать-считывать данные с EEPROM – программа может начать тормозить.
Однако мы пишем программу в среде IAR, и нам повезло: всю работу с чтением-записью из EEPROM будет выполнять среда разработки – в iar есть модификатор «__eeprom», который создает переменные в энергонезависимой памяти – а далее нам нужно будет просто или считывать из «постоянных» переменных в «текущие» (при инициализации контроллера), или записывать из «текущих» переменных в «постоянные» – то есть, при изменении текущего значения нужно изменять и значение переменной в энергонезависимой памяти.
Выглядеть новые переменные будут вот так:
__eeprom uint16_t EEP_MinTemperature;
Ещё пару общих слов: и хотя указатели на eeprom-переменные у нас не предполагаются, нужно помнить, что eeprom – отдельное адресное пространство, и чтобы создать указатель на eeprom (и это позволяет нам сделать компилятор), необходимо указывать, что это указатель на адрес в eeprom:
uint16_t __eeprom *EEP_MinTemperatureAdr;
Возвращаемся к контроллеру печки и EEPROM. В нашем случае, для EEPROM никакой виртуальной машины, конечно, не предполагается; более того, стоит подумать, нужна ли отдельная библиотека для работы с энергонезависимой памятью – уж больно «разбросаны» по программе записи важных настроек; если пытаться сделать отдельную библиотеку, то придётся делать перекрестные ссылки: в библиотеке для EEPROM подключать библиотеки АЦП, нагревательного элемента, глобальных настроек; а в этих библиотеках периферии подключать библиотеку EEPROM – такой подход не очень хорош.
Другой вариант – дописать в каждую библиотеку, где нужно сохранять настройки, eeprom-переменную, и сохранять соответствующие настройки прямо в виртуальных машинах. Мы реализуем этот вариант.
Сначала перечислим, какие переменные нам нужно сохранять в EEPROM:
- точки калибровки
- значения максимальной-минимальной задаваемой температуры и шага настройки температуры
- значение заданной температуры
- коэффициенты ПИД-регулятора
Значение кухонного таймера не сохраняем – будем считать, что пользователь после выключения питания должен сам каждый раз настраивать таймер печки.
Все эти настройки задаются пользователем посредством поворотов энкодера и дальнейшего краткого нажатия на пользовательскую кнопку. При этом помним, что количество циклов чтения-записи EEPROM все-таки ограничено, поэтому лишний раз одну и ту же информацию (например, если пользователь выбрал то же самое значение какой-то настройки, что и было) не перезаписывать. Поэтому перед каждым изменением __eeprom-переменной проверяем, а нужно ли её переписывать:
//если значение изменилось - перезаписываем в энергонезависимой памяти
if (ADCTemperature.atMinTemperatureValue != (uint16_t)VMEncoderCounter.ecntValue)
{
ADCTemperature.atMinTemperatureValue = (uint16_t)VMEncoderCounter.ecntValue;
EEP_MinTemperature = ADCTemperature.atMinTemperatureValue;
}
С чтением настроек из EEPROM тоже все просто – при инициализации «текущих» настроек мы просто считываем значение из энергонезависимой памяти:
ADCTemperature.atMinTemperatureValue = EEP_MinTemperature;
Для того, чтобы наше устройство с самого начала имело какие-нибудь настройки в EEPROM, проект для первой загрузки можно скомпилировать с инициализацией этих переменных:
__eeprom uint16_t EEP_MinTemperature = 20;
…
//массив для хранения точек калибровки в энергонезависимой памяти
__eeprom TCalibrationData EEP_CalibrationData[2] = {{20, 1300}, {300, 4092}};
В этом случае компилятор инициализирует __eeprom переменные до начала работы с основной функцией. Чтобы получить файл с энергонезависимой памятью (.eep), нужно залезть в следующие настройки:
Project->Options..->Linker->Extra Options
Если галочка «Use command line options» не стоит, поставьте её и добавьте строку
-Ointel-standard,(XDATA)=.eep
Компилируем сначала проект с инициализированными переменными, сохраняем eep-файл отдельно; затем убираем инициализацию при создании переменных.
Вот файл "с памятью", проект и прошивка.
Вот и все – наша печка готова!
Автор - Moriam =ˆˆ=