【15系列】SYK-0806-A2S1 工业自动化控制之【17-EEPROM实现数据掉电保存】
大家好，我是『芯知识学堂』的SingleYork，前一篇文章给大家介绍了“【STC15系列】SYK-0806-A2S1 工业自动化控制之【16-自定义协议通信】”，这一篇中，笔者将会给大家介绍“EEPROM的基本操作”。
在实际应用中，很多时候我们需要对一些设置参数实现掉电保持，以免每次上电都需要重新设置参数，
或者产品在运行过程中，需要实时保存一些数据，下次开机后还能查询到。
像这种应用场合，就需要用到单片机的EEPROM功能了，当然，也可以用到外部FLASH、EEPROM等芯片，
只是，单片机本身自带EEPROM，又何必去另外花钱呢，对吧？
那么，本例笔者就来跟大家介绍一下这款IAP15W413AS控制板的掉电存储功能吧。
首先，什么是EEPROM相信大家都应该知道了，不知道的也可以自行百度，
毕竟这不是笔者要讲的重点，还是直接切入正题吧，
从芯片手册上我们可以知道，IAP15W413AS这款单片机是没有专门的EEPROM的，纳尼？
刚才不是说有EEPROM的么？怎么现在又说没有了呢，你是在逗我玩么？
哈哈，别急，IAP15W413AS虽然没有专门的EEPROM，但是我们可以将用户程序区的FLASH当EEPROM来使用，
也就是说，芯片的存储空间有多大，EEPROM就可以有多大，
当然咯，这是比较理想的状况，实际上，我们的程序大小不可能为零！
从上面表格中，我们可以知道，IAP15W413AS单片机的EEPROM最多可以分为26个扇区，每个扇区的大小为512个字节，
如果我们需要同时操作的数据不大的话，一般只用一个扇区应该就够了，
关于这部分详细的知识点，大家可以看芯片手册，笔者在此就不再赘述。
本例中，笔者以一个电子钟的程序为例来进行讲解，需要保存的数据就是时、分、秒，很显然只有三个数，一个扇区足矣！
那么我们就用使用最后一个扇区吧。
首先，我们定义用于EEPROM功能的扇区的起始地址：
#define IAP_ADDRESS 0x3200 //0x3200-0x33FF 512BYTE
然后，我们定义几个变量，用于电子钟的时、分、秒、毫秒：
u16 time_hour = 0;//时间-时
u16 time_min = 0;//时间-分
u16 time_sec = 0;//时间-秒
u16 time_msec = 0;//时间-毫秒
另外定义两个数组，用于EEPROM数据读写的缓存：
u8EEPROM_ReadTable = {0};
u8EEPROM_WriteTable= {0};
电子钟的计时，还是用定时器0来实现，我们将定时器0的中断频率设置在1k Hz：
#define Timer0_Fre500UL //timer0中断频率 500*2Hz
Timer0_config(Timer0_Fre);//定时器0配置
/************************ 定时器配置 ****************************/
void Timer0_config(u32 TIM0_Fre)
{
TIM_InitTypeDef TIM_InitStructure; //结构定义
TIM_InitStructure.TIM_Mode = TIM_16BitAutoReload; //指定工作模式, TIM_16BitAutoReload,TIM_16Bit,TIM_8BitAutoReload,TIM_16BitAutoReloadNoMask
TIM_InitStructure.TIM_Polity = PolityHigh; //指定中断优先级(低到高) Polity_0,Polity_1,Polity_2,Polity_3
TIM_InitStructure.TIM_Interrupt = ENABLE; //中断是否允许, ENABLE或DISABLE
TIM_InitStructure.TIM_ClkSource = TIM_CLOCK_1T; //指定时钟源, TIM_CLOCK_1T,TIM_CLOCK_12T,TIM_CLOCK_Ext
TIM_InitStructure.TIM_ClkOut = DISABLE; //是否输出高速脉冲, ENABLE或DISABLE
TIM_InitStructure.TIM_Value = 65536UL - (MAIN_Fosc / TIM0_Fre/2); //初值,
TIM_InitStructure.TIM_Run = ENABLE; //是否初始化后启动定时器, ENABLE或DISABLE
Timer_Inilize(Timer0,&TIM_InitStructure); //初始化Timer0 Timer0,Timer1,Timer2,Timer3,Timer4
}
app初始化程序中，在芯片上电后，除了对定时器、串口、GPIO做一些初始化之后，我们从EEPROM中读取7个数据，分别为：电子钟-时（2byte）、电子钟-分（2byte）、电子钟-秒（2byte）、时间更新标志，具体代码如下：
/********************* APP初始化 ***********************/
void app_init(void)
{
Timer0_config(Timer0_Fre); //定时器0配置
UART_config(); //UART初始化
GPIO_Config(); //GPIO初始化
TI = 1;
EA = 1;//开启总中断
EEPROM_read_n(IAP_ADDRESS,EEPROM_ReadTable,7);//从EEPROM中一次性读取7个数据
time_hour = EEPROM_ReadTable*256 + EEPROM_ReadTable;
time_min= EEPROM_ReadTable*256 + EEPROM_ReadTable;
time_sec= EEPROM_ReadTable*256 + EEPROM_ReadTable;
if(EEPROM_ReadTable != 0x01)//如果是第一次上电，初始化变量
{
time_hour= 0;//时间-时
time_min = 0;//时间-分
time_sec = 0;//时间-秒
time_msec= 0;//时间-毫秒
printf("This is First Power On!\r\n");//串口打印结果
}
else
{
printf("EEPROM Test Start!\r\n");//串口打印
}
}
电子钟的基础定时，是由timer0来实现：
/********************* Timer0中断函数************************/
void timer0_int (void) interrupt TIMER0_VECTOR //频率可变
{
time_msec ++;
}
电子钟功能的主要代码在app_run()中实现，每秒会通过printf()函数打印一次当前时间：
/********************* APP运行 ***********************/
void app_run(void)
{
//计时：时、分、秒、毫秒
if(time_msec>=1000)
{
time_msec = 0;
printf("Time = %02d:%02d:%02d\r\n",time_hour,time_min,time_sec);//串口打印输出时间
EEPROM_SectorErase(IAP_ADDRESS);//扇区擦除,为写EEPROM做准备
EEPROM_WriteTable = time_hour/256;
EEPROM_WriteTable = time_hour%256;
EEPROM_WriteTable = time_min /256;
EEPROM_WriteTable = time_min %256;
EEPROM_WriteTable = time_sec /256;
EEPROM_WriteTable = time_sec %256;
EEPROM_WriteTable = 0x01; //参数更新标志
EEPROM_write_n(IAP_ADDRESS,EEPROM_WriteTable,7);//将数据写到EEPROM
if(++time_sec>=60)
{
time_sec = 0;
if(++time_min>=60)
{
time_min= 0;
time_hour ++ ;
}
}
}
}
关于printf()函数的用法，网上一查一大把，笔者就不在这赘述了，这里需要提醒大家的是，在使用printf()函数时一定要注意一下两点：
必须包含stdio.h文件，即：
#include<stdio.h>
在调用printf()函数之前需要先将TI置“1”，即：
TI = 1;
程序下载到板子中，第一次上电时回打印如下信息：
This is First Power On!
Time = 00:00:00
Time = 00:00:01
Time = 00:00:02
Time = 00:00:03
断电后再重新上电，会打印如下信息：
EEPROM Test!
Time = 00:00:03
Time = 00:00:04
Time = 00:00:05
Time = 00:00:06
说明我们的时间是按照我们设定的“每秒”自动写到的EEPROM中了，EEPROM读写都是OK的。
另外有一点笔者需要提醒大家，我们都知道，芯片的擦写次数是有上限的，一般都是在10万次或者100万次，
不管是多少次，都意味着他是有寿命的，而我们进行EEPROM写操作的时候，每次都会需要先进行擦除操作，才能成功写入数据，
既然这样，如果我们每秒来操作一次EEPROM的话，一天就需要擦写86400次，即使EEPROM的寿命有100万次，也就不到12天可能就要挂逼了。
因此，在实际应用中，我们对EEPROM的擦写操作，不能这么频繁。
因此，如果我们要实时存储运行过程中的一些数据，比较理想的方式是，我们搭建专门的掉件检测电路来检测外部电源是否掉电，
如果掉电这个时候才保存参数即可。
关于这个掉电检测电路，实际上STC芯片手册也给出了一种比较容易实现的方案，如下图所示：
当然咯，由于笔者这个板子上没有做这块的电路，所以我们暂时就没办法演示了，
但是笔者也有在别的板子上用到这个电路，效果还不错，感兴趣的小伙伴们可以自己搭建电路去试下。
另外，在一些不太方便搭建外部掉电检测电路的情况下，我们也可以通过操作不同的扇区来延长实现，
比如，当某个扇区擦写次数达到某一数值后，我们可以切换另外的扇区来存储数据。
好了，关于本讲的内容就简单介绍到这里了，有疑问的小伙伴们可以给笔者留言或者直接参与评论，
下一节笔者将给大家介绍“单片机ADC的应用”，详见“SYK-0806-A2S1 工业自动化控制之【18-内部AD采集外部电压】”，感谢大家的支持！
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【15系列】SYK-0806-A2S1 工业自动化控制之【17-EEPROM实现数据掉电保存】技术解析
大家好，我是『芯知识学堂』的SingleYork。在上一篇文章中，我们探讨了“【STC15系列】SYK-0806-A2S1 工业自动化控制之【16-自定义协议通信】”，今天我们将深入探讨“EEPROM的基本操作”及其在工业自动化控制中的应用。
一、EEPROM在工业自动化中的重要性
在实际的工业自动化应用中，系统参数的掉电保持是一个关键需求。例如，设备在运行过程中需要实时保存一些关键数据，以便在下次开机时能够继续使用这些数据，而不需要重新设置。这种情况下，EEPROM（电可擦可编程只读存储器）就显得尤为重要。
二、IAP15W413AS单片机的EEPROM特性
虽然IAP15W413AS单片机没有专门的EEPROM，但我们可以利用其用户程序区的FLASH来模拟EEPROM的功能。这种方法不仅节省了成本，还充分利用了芯片的存储资源。
1. FLASH模拟EEPROM的原理
FLASH存储器通常用于存储程序代码，但其特性与EEPROM相似，都可以进行多次擦写操作。通过特定的编程方法，我们可以将FLASH的一部分空间用作EEPROM，实现数据的掉电保存。
2. EEPROM的分区与使用
根据芯片手册，IAP15W413AS单片机的EEPROM最多可以分为26个扇区，每个扇区的大小为512字节。在实际应用中，如果数据量不大，通常只需要使用一个扇区即可满足需求。
三、EEPROM的基本操作
1. 数据写入
在将数据写入EEPROM之前，需要先擦除目标扇区。擦除操作会将整个扇区的数据清零，因此在进行写入操作时，需要确保数据已经备份或不再需要。
2. 数据读取
读取EEPROM中的数据相对简单，只需通过特定的地址访问即可。需要注意的是，读取操作不会影响存储的数据。
3. 数据更新
当需要更新EEPROM中的数据时，通常需要先擦除目标扇区，然后再写入新的数据。这一过程需要谨慎操作，以避免数据丢失。
四、实际应用案例
以SYK-0806-A2S1工业自动化控制板为例，我们可以通过以下步骤实现数据的掉电保存：
1. 初始化EEPROM：在系统启动时，初始化EEPROM相关寄存器，确保其处于可操作状态。
2. 数据存储：在设备运行过程中，将需要保存的数据写入指定的EEPROM扇区。
3. 数据读取：在设备重新启动时，从EEPROM中读取之前保存的数据，恢复系统状态。
五、注意事项
1. 擦写次数限制：FLASH存储器的擦写次数有限，通常为10万次左右。因此，在设计时应尽量减少不必要的擦写操作，以延长芯片寿命。
2. 数据备份：在进行擦写操作前，建议先备份重要数据，以防止意外丢失。
3. 电源管理：在掉电保存过程中，确保系统有足够的电源供应，以避免数据写入不完整。
六、总结
通过利用IAP15W413AS单片机的FLASH模拟EEPROM功能，我们可以有效地实现数据的掉电保存，满足工业自动化控制中的实际需求。这种方法不仅节省了成本，还提高了系统的可靠性和稳定性。希望本文能为大家在实际应用中提供有价值的参考。
感谢大家的阅读，我们下期再见！
——SingleYork，『芯知识学堂』
[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]
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