AVR开发 Arduino方法 内存子系统

Posted 2020-10-07 Lets_Blu

　　Arduino UNO R3主处理器ATMega328P的芯片内部拥有3种存储器：数据存储器，程序存储器和电可擦写可编程存储器；它们各自有不同的用途。

1. 数据存储器

　　数据存储器是一块2KB大小的静态随机存储器（SRAM）。其中一部分空间分配给了通用寄存器和I/O寄存器，其余部分一般用于存储全局变量，堆栈数据和支持动态内存分配。它的存取速度快，但掉电后数据会丢失。

2. 程序存储器

　　程序存储器是一块32KB大小的闪存（Flash），其中0.5KB用于引导程序。它可以多次擦写，掉电后数据不会丢失，一般用于存储程序。

3. 电可擦可编程只读存储器

　　电可擦写可编程只读存储器（EEPROM）是一块1KB大小的独立数据存储空间。它和程序存储器一样可以用于保存程序运行中的数据，但在掉电后数据不会丢失。

Arduino IDE提供了几个EEPROM的示例，eeprom_write示例将0引脚上的模拟信号转换为数字信号，并将转换结果以字节的形式保存到EEPROM中：

 

 1 // eeprom_write.ino
 2 #include <EEPROM.h>
 3 
 4 int addr = 0;
 5 
 6 void setup() {
 7 }
 8 
 9 void loop() {
10   int val = analogRead(0) / 4;
11 
12   EEPROM.write(addr, val);
13 
14   addr = addr + 1;
15   if (addr == EEPROM.length()) {
16     addr = 0;
17   }
18 
19   delay(100);
20 }

 

和eeprom_write示例相反，eeprom_read示例将EEPROM中的数据以字节的形式读出，并打印到串口0上：

 

 1 // eeprom_read.ino
 2 #include <EEPROM.h>
 3 
 4 int address = 0;
 5 byte value;
 6 
 7 void setup() {
 8   Serial.begin(9600);
 9   while (!Serial) {
10     ;
11   }
12 }
13 
14 void loop() {
15   value = EEPROM.read(address);
16 
17   Serial.print(address);
18   Serial.print("\t");
19   Serial.print(value, DEC);
20   Serial.println();
21 
22   address = address + 1;
23   if (address == EEPROM.length()) {
24     address = 0;
25   }
26 
27   delay(500);
28 }

 

　　与EEPROM相关的Arduino库函数有：

 

　　EEPROM.write(address, val)：向EEPROM指定地址写入一个字节的数据

　　address：指定数据写入的地址

　　val：写入的数据

　　EEPROM.read(address)：从EEPROM指定地址读出一个字节的数据

　　address：指定数据读取的地址

　　函数返回读取的一个字节数据

　　EEPROM.length()：获取EEPROM大小

　　函数返回EEPROM的大小

 

　　ATMega328P的EEPROM由3个寄存器控制，EEPROM地址寄存器（EEARH和EEARL）和EEPROM数据寄存器EEDR分别用于在写入或读取EEPROM时保存地址信息和数据信息。EEPROM控制寄存器EECR的结构如下图所示：

EEPM1

EEPM0

EERIE

EEMPE

EEPE

EERE

将EEPROM主机写使能位EEMPE置1后，4个时钟周期内将EEPROM写使能位EEPE置1，就可以数据写入EEPROM的指定地址中；向EEPROM读使能位EERE写入1，则可以将EEPROM指定地址的数据读入EEDR寄存器中。

　　通过直接访问寄存器改写以上程序为：

 1 // eeprom_write_reg.ino
 2 #include <EEPROM.h>
 3 
 4 int addr = 0;
 5 void eeprom_write(int address, byte val);
 6 
 7 void setup() {
 8 }
 9 
10 void loop() {
11   int val = analogRead(0) / 4;
12 
13   eeprom_write(addr, val);
14 
15   addr = addr + 1;
16   if (addr == EEPROM.length()) {
17     addr = 0;
18   }
19 
20   delay(100);
21 }
22 
23 void eeprom_write(int address, byte val) {
24   while (EECR & (1 << EEPE));
25   EEAR = address;
26   EEDR = val;
27   EECR |= (1 << EEMPE);
28   EECR |= (1 << EEPE);
29 }
30 
31 // eeprom_read.ino
32 #include <EEPROM.h>
33 
34 int address = 0;
35 byte value;
36 byte eeprom_read(int address);
37 
38 void setup() {
39   Serial.begin(9600);
40   while (!Serial) {
41     ;
42   }
43 }
44 
45 void loop() {
46   value = eeprom_read(address);
47 
48   Serial.print(address);
49   Serial.print("\t");
50   Serial.print(value, DEC);
51   Serial.println();
52 
53   address = address + 1;
54   if (address == EEPROM.length()) {
55     address = 0;
56   }
57 
58   delay(500);
59 }
60 
61 byte eeprom_read(int address) {
62   while (EECR & (1 << EEPE));
63   EEAR = address;
64   EECR |= (1 << EERE);
65   return EEDR;
66 }