EEPROM读写及数据管理

http://bbs.elecfans.com/jishu_452559_1_1.html

有关E2PROM操作、保护、失效等一些问题，（ 才疏学浅，路过的英雄记得补刀）

1） 有关 芯片内部自带的 E2PROM

有的资深的工程师可能不是很愿意用MCU自带的E2PROM，大概是这些家伙上过什么当、受过骗还是什么的。简单说一下优缺点吧：

(1)片内集成的感觉挺便宜的，和MCU一起卖的，对成本要求严格的，写次数很少的场合一般会考虑，至少能省个2、3毛钱吧；

(2)缺点的话，可能擦写次数、稳定性没有外挂的专用芯片厉害；

2） 有关常用的外挂 E2PROM

如果是学生或者刚从学生时代走来的人们，大概也就知道ATMEL 24C0X系列吧，就好像我毕业的时候以为世界只有51和AVR，开个玩笑！

工程师主要考察E2PROM的参数无非就是擦写次数、功耗、稳定性、价格，其中10万次擦写次数和 100万次擦写次数正在较量，至于从工程师的角度考虑 擦写次数自然是没有上限最好，太低的擦写次数会让程序员死很多脑细胞。

3） 有关E2PROM的数据管理

(1) 操作注意事项：分页操作需要有5ms延迟等待时间才可以(以类AT24C04的产品为例)，也就是模块化程序设计中，在写数据之前、写数据完毕后、度数据之前、读数据之后都需要考虑加5ms的延时时间。本来IIC的读写速率就不是很高，外加这些延迟一定会势必影响系统设计的实时性，但也不得不从读写性能的角度出发。

(2) 上拉电阻的选择：出于稳定性考虑，WP、SDA、SCL引脚都会设置上拉电阻，常用的电阻值为 4.7K 、10K电阻，个人比较推荐4.7K。

(3) 硬件IIC与软件模拟IIC的比较：对MCU资源不是很敏感的应用，都会考虑软件模拟的方式，毕竟这个移植起来真的很方便，只有第一做软件部分的时序、保护性设计作为足够好，后面拿过来修改时钟就可以直接，确实方便。

(4) 默认参数的写入：设置新E2PROM的时间戳标志，每次系统启动时检查这个时间戳和MCU自身存储的时间戳是否一致，不一致则初始化整个E2PROM为默认参数；当然软件程序的升级，这个时间戳表示也有必要做更改。

(5) 数据容错和管理：

把数据以有意义的数据块作分类管理,在数据的块的头、位加固定标识和CS/CRC校验 模式，格式如

数据块开始字	数据长度	数据	校验	结束
0xA5	Length	Byte0---ByteN	CS/CRC	0x5A

实际用于产品中，可以挑选这个格式内容里面的部分内容使用，比如去掉结束符等。

个人之所以建立写入开始字、结束字，原因是方便最好读出来的数据做数据格式检查，确认写入、读出的数据可靠性最高。

   为增强实际的可靠性，在需要写入的时候，可以在写入后，再读出来进行数据的比对，确认写入是否正确；或者在需要读出的时候，读两次、或者多次，检查每次的数据是否一致。

   对于出现异常的数据，最好有容错机制，可以回到默认状态值，不至于系统此时因为某个参数改变的崩溃。

(6) 实际底层操作是否需要关闭主程序的中断：一般按照上述（5）操作，有多次冗余操作设计，可以不关闭主程序中断。而且，IIC为等待型操作，一般不会因为系统延迟导致时钟脉宽拉长，影响字节写入、读出。

(7) E2PROM擦写次数的延长： 如果现在手上的E2PROM的擦鞋次数是10万次，项目要求为100万次，且E2PROM内有很多空闲字节的没有使用。

可以这样操作，将数据整理好，以数据块的方式存储，一组数据分10个块地址存储，每次写完后转移到下一块写，即10次写操作中每个物理的数据存储地址只操作了1次。 注意此时的写块数据的指针不能单独存、操作，不然这个字节的操作频率高，也就受到10万次的限制，这个关键的链子在10万次的时候掉了，其他字节也就挂了。这个表征操作哪个块的指针或者说标示符，当然也需要是移动的，至于具体怎么实现，就是见仁见智的事了。

转自：http://blog.chinaunix.net/uid-20589269-id-1622153.html

最近用Mega16做一个步进电机的项目，以后把项目全部的内容贴上来跟大家分享呵呵，现在讨论一个防止EEPROM读写出错的小办法，我编写熔丝位是用AVRstudio里面的Jtag下载功能来烧熔丝位的，连上Jtag，AVRstudio的Jtag功能fuse选项里，把熔丝位中的Preserve EEPROM memory through the Chip Erase cycle钩上，Brown-out detection level at VCC=4.0V钩上，Brown-out detection enabled钩上，就可以解决读写EEPROM时出错的机会了。

      如果再加上用直接地址访问法，而不用变量定义法，会更好的避免EEPROM读写问题，例如我就定义了
//定义eeprom变量的地址
#define eeprom_step_num 0xA0
#define eeprom_step_r_max 0xB0
#define eeprom_step_l_max 0xC0
然后程序就没有再跑飞了！^_^

      在其它论坛上还有一些讨论EEPROM读写错误的贴，我节选了一些，留作参考：

EEPROM掉电丢数据这个特点可不是AVR独有的。很多年前在89C51+24C02的系统里面就遇到过，我不知道铁电有什么比24C02更牛的地方，居然能保证不丢数据。原因很简单，就是掉电过程中，电压降低到MCU无法正常工作的程度，程序跑飞了，单片机引脚状态完全不可控，某次掉电就可能发出错误的写24C02的指令。上电的时候因为RESET处于有效状态，MCU引脚状态完全确定（对于51来说就是全1），是不可能误操作24C02的。解决方案很简单，加一片MAX813L，当电压低于4.6V就锁定89C51，问题彻底解决。这么多年也没见24C02被误改写。 

最早的一批AVR内置了EEPROM却没有BOD，所以EEPROM被误改写是家常便饭，ATMEL很快发现了这个问题，新推出的AVR全都含有BOD乐。AVR的情况比较复杂，振荡方式和复位方式都有多种，所以不仅掉电会改写EEPROM（原因同上），上电也会！RESET过程结束前，必须有若干XTAL，MCU内部寄存器（包括软件不可见的）才会清零，如果RESET结束了才来时钟，上电就是程序乱飞，同样有可能改写EEPROM。用RC振荡方式问题不大，有电就能振起来，用石英晶体就会出问题，我测过89C51的，上电后20ms才振起来，如果电源上有大的滤波电容，VCC的上升斜率变小，晶体起振时间会变得更长！有存储示波器的朋友可以自己测一下，对晶振的起振有个感性认识。

我遇到过的问题，m8里面有写eeprom的程序段，数据已经写入到eeprom了。 
不停的开关电，eeprom里的值有可能随机改变，不见得是0x00,0xFF 
原因是不是上电时，程序指针跑飞到写eeprom那段，导致往eeprom随机地址写了随机数。 
后来，采用isp下载2次程序，最后版本的程序是删除了写eeprom程序段，保留读eeprom段。 
这样的话，开关电很多次，里面的eeprom没见有改动。 
如果系统实际运行时，需要对eeprom写操作，可考虑存多几次数据，用校验方法来处理数据改变。

偶的应用一般要用到EEPROM存储的数据比较少，一般采取反码冗余备份校验的方式，需要存储的数据按照原码和反码存两份，需要读取时分别读取原码和反码，进行校验，若校验不通过，则根据一定的算法恢复数据或者采取缺省值.

我遇到过的问题，m8里面有写eeprom的程序段，数据已经写入到eeprom了。 
不停的开关电，eeprom里的值有可能随机改变，不见得是0x00,0xFF   

我也是一样BOD使能   就OK了 不过我还是不放心，我用两份数据，最后加校验，启动的时候读eeprom数据   如果有异常 检测出错误数据组，然后用正确的恢复。如果两组数据均遭毒手，用flash里面的默认数据覆盖。

一般我在eeprom里间三分拷贝，位置隔的比较远

以下是马潮老师的解决办法：

作为一个正式的系统或产品，当系统基本功能调试完成后，一旦进行现场测试阶段，请注意马上改写熔丝位的配置，启用AVR的电源检测（BOD）功能。 

对于5V系统，设置BOD电平为4.0V；对于3V系统，设置BOD电平为2.7V。然后允许BOD检测。 

这样，一旦AVR的供电电压低于BOD电平，AVR进入RESET（不执行程序了）。而当电源恢复到BOD电平以上，AVR才正式开始从头执行程序。保证了系统的可靠性！ 

原因分析如下： 
AVR是宽电压工作的芯片，当电压跌至2.5V，系统程序还能工作。这是有2个可怕的现象可能出现， 
1。外围芯片工作已经混乱，AVR读到的东西不正确，造成程序的执行发生逻辑错误（不是AVR本身的原因）。 
2。当电源低到临界点，如2.4V时，并且在此互上互下的，AVR本身的程序执行也不正常，取指令、读数据都可能发生错误，或程序乱飞、不稳定（AVR本身的原因，实际任何的单片机都是这样的），非常容易造成EEPROM、FALSH的破坏。有人问51怎么不会？实际上51也是这样，只是51内部没有直接写EEPROM、FLASH的指令，它的程序乱飞留不下痕迹。还有人有疑问：外挂EEPROM，掉电时怎么不会改写？实际是外挂EEPROM，当电压低于4V（2.7V）时，它已经不工作了，程序去改内容也改不了。而AVR内部的东西在临界电压时都能工作，但非常不稳定。 

AVR的BOD功能必须要使用，我早期使用51时，凡是产品外部都要使用电源监测芯片，现在AVR自己本身就有该功能，一定要使用。