AVR开发 Arduino方法（六） 内存子系统

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

 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

 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：

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

 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

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 }