Программируем Arduino. Основы работы со скетчами
Шрифт:
Содержимое всех переменных, используемых в скетче Arduino, теряется при выключении питания или выполнении сброса. Чтобы сохранить значения, их нужно записать байт за байтом в память ЭСППЗУ. В Arduino Uno имеется 1 Кбайт памяти ЭСППЗУ.
ПРИМЕЧАНИЕ
Это не относится к плате Arduino Due, не имеющей ЭСППЗУ. В этой модели данные следует сохранять на карту microSD.
Для чтения и записи данных в ЭСППЗУ требуется использовать библиотеку, входящую в состав Arduino IDE. Следующий пример демонстрирует, как записать единственный байт в ЭСППЗУ, в данном
#include <EEPROM.h>
void setup
{
byte valueToSave = 123
EEPROM.write(0, valueToSave);
}
В первом аргументе функции write передается адрес в ЭСППЗУ, куда должен быть записан байт данных, а во втором — значение для записи в этот адрес.
Для чтения данных из ЭСППЗУ используется команда read. Чтобы прочитать единственный байт, достаточно выполнить следующую команду:
EEPROM.read(0);
где 0 — это адрес в ЭСППЗУ.
Пример использования ЭСППЗУ
Следующий пример демонстрирует типичный сценарий записи значения в процессе нормального выполнения программы и его чтения в момент запуска. Приложение реализует кодовый замок двери и дает возможность вводить и изменять шифр с помощью монитора последовательного порта. Шифр хранится в ЭСППЗУ, поэтому его можно менять. Если бы шифр должен был сбрасываться при каждом запуске Arduino, не было бы смысла давать пользователю возможность изменять его.
В дискуссии, приведенной далее, будут обсуждаться отдельные фрагменты скетча. Желающие увидеть полный код скетча могут открыть скетч sketch_06_06_EEPROM_example в Arduino IDE, доступный в пакете примеров для этой книги на сайте www.simonmonk.org. Опробуйте этот скетч у себя, чтобы получить более полное представление о его работе. Он не требует подключения дополнительного аппаратного обеспечения к Arduino.
Функция setup содержит вызов функции initializeCode.
void initializeCode
{
byte codeSetMarker = EEPROM.read(0);
if (codeSetMarker == codeSetMarkerValue)
{
code = readSecretCodeFromEEPROM;
}
else
{
code = defaultCode;
}
}
Задача этой функции — записать значение в переменную code (шифр). Это значение обычно читается из ЭСППЗУ, но при этом возникает несколько сложностей.
Содержимое ЭСППЗУ может быть не очищено в момент выгрузки нового скетча; значение, однажды записанное в ЭСППЗУ, может измениться только в результате записи нового значения поверх старого. То есть при первом запуске скетча нет никакой возможности узнать, не было ли значение оставлено в ЭСППЗУ предыдущим скетчем. В результате можно оказаться перед закрытой дверью, не зная, какой шифр хранится в ЭСППЗУ.
Для решения этой проблемы можно написать отдельный скетч, устанавливающий шифр по умолчанию. Этот скетч потребовалось бы установить в плату Arduino перед основным скетчем.
Второй, менее надежный, но более удобный способ — использовать специальный признак, который записывается в ЭСППЗУ и указывает, что шифр действительно был записан. Недостатком этого решения является малая вероятность того, что в ячейке ЭСППЗУ, где должен храниться признак, уже будет записано его значение. Из-за этого обстоятельства данное решение неприемлемо для коммерческих
Функция initializeCode читает первый байт из ЭСППЗУ, и, если он равен переменной codeMarkerValue, которой где-то в другом месте присваивается значение 123, она считает, что ЭСППЗУ содержит установленный пользователем шифр, и вызывает функцию readSecretCodeFromEEPROM:
int readSecretCodeFromEEPROM
{
byte high = EEPROM.read(1);
byte low = EEPROM.read(2);
return (high << 8) + low;
}
Эта функция читает двухбайтный шифр типа int из байтов с адресами 1 и 2 в ЭСППЗУ (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Хранение значения типа int в ЭСППЗУ
Чтобы из двух отдельных байтов получить одно значение int, нужно сдвинуть старший байт влево на 8 двоичных разрядов (high << 8) и затем прибавить младший байт.
Чтение хранимого кода из ЭСППЗУ выполняется только в случае сброса платы Arduino. Но запись шифра в ЭСППЗУ должна выполняться при каждом его изменении, чтобы после выключения или сброса Arduino шифр сохранился в ЭСППЗУ и мог быть прочитан в момент запуска скетча.
За запись отвечает функция saveSecretCodeToEEPROM:
void saveSecretCodeToEEPROM
{
EEPROM.write(0, codeSetMarkerValue);
EEPROM.write(1, highByte(code));
EEPROM.write(2, lowByte(code));
}
Она записывает признак в ячейку ЭСППЗУ с адресом 0, указывающим, что в ЭСППЗУ хранится действительный шифр, и затем записывает два байта шифра. Для получения старшего и младшего байтов шифра типа int используются вспомогательные функции highByte и lowByte из стандартной библиотеки Arduino.
Использование библиотеки avr/eeprom.h
Библиотека EEPROM позволяет писать и читать данные только по одному байту. В предыдущем разделе мы обошли это ограничение, разбивая значение int на два байта перед сохранением и объединяя два байта в значение int после чтения. В качестве альтернативы, однако, можно использовать библиотеку EEPROM, предоставляемую компанией AVR, производящей микроконтроллеры. Она обладает более широкими возможностями, включая чтение и запись целых слов (16 бит) и даже блоков памяти произвольного размера.
Следующий скетч использует эту библиотеку для сохранения и чтения значения int непосредственно, увеличивая его при каждом перезапуске Arduino:
// sketch_06_07_avr_eeprom_int
#include <avr/eeprom.h>
void setup
{
int i = eeprom_read_word((uint16_t*)10);
i++;
eeprom_write_word((uint16_t*)10, i);
Serial.begin(9600);
Serial.println(i);
}
void loop
{
}
Аргумент в вызове eeprom_read_word (10) и первый аргумент в вызове eeprom_write_word — это начальный адрес слова. Обратите внимание на то, что слово состоит из двух байтов, поэтому, если понадобится записать еще одно значение int, нужно будет указать адрес 12, а не 11. Конструкция (uint16_t*) перед 10 необходима, чтобы привести адрес (или индекс) к типу, ожидаемому библиотечной функцией.