/***********************************************  
****      AVR 內部EEPROM讀寫范例              ***  
****                                         ***  
**** 作者：  HJJourAVR                        ***  
**** 編譯器：WINAVR20050214                   ***  
****                                         ***  
****    www.OurAVR.com   2005.9.24           ***  
***********************************************/   
/*  
本程序簡單的示范了如何使用ATMEGA16的EERPOM  
     EEPROM的簡介  
     EEPROM的寫操作  
     EEPROM的讀操作  
  
出于簡化程序考慮，各種數據沒有對外輸出，學習時建議使用JTAG ICE硬件仿真器  
    在打開調試文件到JTAG后，  
    打開Debug -> JTAG ICE Options菜單，  
    然后在JTAG ICE Properties中點擊Dbug頁面，將preserve eeprom選項選中。  
    在每次仿真調試時候，就保護EEPROM內容了。  
    否則，會按照默認設置擦除EEPROM的內容。   
      
    由于定義了EEPROM變量，JTAG調試時會詢問是否初始化EEPROM,請選擇[否]  
      
    EEPROM的數據也可以在view->memory，選Eeprom窗口下察看  
*/   
   
#include <AVR io.h>    
#include <AVR eeprom.h>    
////時鐘定為內部1MHz,F_CPU=1000000  時鐘頻率對程序的運行沒什么影響    
/*  
GCCAVR(avr-libc)里面自帶了EEPROM的讀寫函數。  
下面列舉部分常用函數(原型)  
  
#define eeprom_is_ready() bit_is_clear(EECR, EEWE)  
檢測EEPROM是否準備好。OK返回1（返回EEWE位）  
  
#define eeprom_busy_wait() do {} while (!eeprom_is_ready())  
等待EEPROM操作完成  
  
extern uint8_t eeprom_read_byte (const uint8_t *addr);  
讀取指定地址的一個字節8bit的EEPROM數據  
  
extern uint16_t eeprom_read_word (const uint16_t *addr);  
讀取指定地址的一個字16bit的EEPROM數據  
  
extern void eeprom_read_block (void *buf, const void *addr, size_t n);  
讀取由指定地址開始的指定長度的EEPROM數據  
  
extern void eeprom_write_byte (uint8_t *addr, uint8_t val);  
向指定地址寫入一個字節8bit的EEPROM數據  
  
extern void eeprom_write_word (uint16_t *addr, uint16_t val);  
向指定地址寫入一個字16bit的EEPROM數據  
  
extern void eeprom_write_block (const void *buf, void *addr, size_t n);  
由指定地址開始寫入指定長度的EEPROM數據  
  
但不支持部分AVR，原文如下:  
\note This library will \e not work with the following devices since these  
    devices have the EEPROM IO ports at different locations:  
  
    - AT90CAN128  
    - ATmega48  
    - ATmega88  
    - ATmega165  
    - ATmega168  
    - ATmega169  
    - ATmega325  
    - ATmega3250  
    - ATmega645  
    - ATmega6450  
*/   
   
/*  
在程序中對EEPROM 操作有兩種方式  
方式一：直接指定EERPOM 地址  
    即讀寫函數的地址有自己指定，用于需要特定數據排列格式的應用中  
方式二：先定義EEPROM 區變量法  
    在這種方式下變量在EEPROM 存儲器內的具體地址由編譯器自動分配。  
    相對方式一，數據在EEPROM 中的具體位置是不透明的。  
    為EEPROM 變量賦的初始值，編譯時被分配到.eeprom 段中,  
    可用avr-objcopy 工具從.elf文件中提取并產生ihex 或binary 等格式的文件，  
    從而可以使用編程器或下載線將其寫入到器件的EEPROM 中。  
    實際上WINAVR 中MFILE 生成的MAKEFILE 已經為我們做了這一切。  
    它會自動生成以 “.eep” 為后綴的文件，通常它是iHex 格式  
    (這次測試發現 分配地址是從0x0000開始的，故增加了一個EEPROM變量Evalvoid[16])  
      
如果同時使用方式1和2，請注意防止地址重疊,自己指定的地址應該選在后面。  
*/   
   
//全局變量    
unsigned char EDATA;   
   
unsigned char ORGDATA[16]={0x00,0x02,0x04,0x06,0x08,0x0A,0x0C,0x0E,   
                           0x01,0x03,0x05,0x07,0x09,0x0B,0x0D,0x0F};    //原始數據    
   
unsigned char CMPDATA[16];                                              //比較數據    
   
//仿真時在watch窗口，監控這些全局變量。    
   
//EEPROM 變量定義    
unsigned char Evalvoid[16] __attribute__((section(".eeprom"))); //這個沒用到    
unsigned char Eval[16] __attribute__((section(".eeprom")));   
   
int main(void)   
{   
    eeprom_write_byte (0x40,0xA5);      //向EEPROM的0x40地址寫入數據 0xA5    
    EDATA=eeprom_read_byte (0x40);      //讀出，然后看看數據對不對？    
    //上面兩句編譯是有如下警告，但不必理會    
    //EEPROM_main.c:103: warning: passing arg 1 of `eeprom_write_byte' makes pointer from integer without a cast    
    //EEPROM_main.c:104: warning: passing arg 1 of `eeprom_read_byte' makes pointer from integer without a cast    
       
    eeprom_write_block (&ORGDATA[0], &Eval[0], 16);     //塊寫入    
    //看看EEPROM數據是否是能失電永久保存，可以注釋上面這句程序(不寫入，只是讀出)，然后編譯，燒寫,斷電(一段時間),上電,調試。    
    eeprom_read_block (&CMPDATA[0],&Eval[0], 16);       //塊讀出,然后看看數據對不對？    
       
    while (1);       
}   
   
/*  
ATmega16 包含512 字節的EEPROM 數據存儲器。  
它是作為一個獨立的數據空間而存在的，可以按字節讀寫。  
EEPROM的壽命至少為100,000 次擦除周期。  
EEPROM的訪問由地址寄存器EEAR、數據寄存器EEDR和控制寄存器EECR決定。  
也可以通過ISP和JTAG及并行電纜來固化EEPROM數據  
  
EEPROM數據的讀取:  
    當EEPROM地址設置好之后，需置位EERE以便將數據讀入EEDR。  
    EEPROM數據的讀取需要一條指令，且無需等待。  
    讀取EEPROM后CPU 要停止4 個時鐘周期才可以執行下一條指令。  
注意:用戶在讀取EEPROM 時應該檢測EEWE。如果一個寫操作正在進行，就無法讀取EEPROM，也無法改變寄存器EEAR。  
  
EEPROM數據的寫入:  
1 EEPROM的寫訪問時間(自定時時間，編程時間)  
    自定時功能可以讓用戶軟件監測何時可以開始寫下一字節。(可以采用中斷方式)  
    經過校準的1MHz片內振蕩器用于EEPROM定時,不倚賴CKSEL熔絲位的設置。  
    改變OSCCAL寄存器的值會影響內部RC振蕩器的頻率因而影響寫EEPROM的時間。  
    EEPROM自定時時間約為8.5 ms 即1MHz片內振蕩器的8448個周期  
注意：這個時間是硬件定時的，數值比較保險，其實真正的寫入時間根本就用不了8.5mS那么長,而且跟電壓有關，但芯片沒有提供其他的檢測編程完成的方法   
     這個問題表現在舊版的AT90S系列上面，由于沒有自定時，數值定得太短，ATMEL給人投訴到頭都爆，呵呵！  
參考: 《用ATmega8535替換AT90S8535》文檔里面的  
     寫EEPROM定時的改進  
     在AT90S8535中寫EEPROM的時間取決于供電電壓，通常為2.5ms@VCC=5V，4ms@VCC=2.7V。  
     ATmega8535中寫EEPROM的時間為8448個校準過的RC振蕩器周期 (與系統時鐘的時鐘源和頻率無關)。  
     假定校準過的RC振蕩器為1.0MHz，則寫時間的典型值為8.4ms，與VCC 無關。  
       
2 為了防止無意識的EEPROM 寫操作，需要執行一個特定的寫時序  
     (如果使用編譯器的自帶函數，無須自己操心)  
    寫時序如下( 第3 步和第4 步的次序并不重要)：  
    1. 等待EEWE 位變為零  
    2. 等待SPMCSR 中的SPMEN 位變為零  
    3. 將新的EEPROM 地址寫入EEAR( 可選)  
    4. 將新的EEPROM 數據寫入EEDR( 可選)  
    5. 對EECR 寄存器的EEMWE 寫"1"，同時清零EEWE  
    6. 在置位EEMWE 的4 個周期內，置位EEWE  
    經過寫訪問時間之后，EEWE 硬件清零。  
    用戶可以憑借這一位判斷寫時序是否已經完成。  
    EEWE 置位后，CPU要停止兩個時鐘周期才會運行下一條指令。  
  
  
注意：  
    1:在CPU 寫Flash 存儲器的時候不能對EEPROM 進行編程。  
      在啟動EEPROM 寫操作之前軟件必須檢查 Flash 寫操作是否已經完成  
      步驟(2) 僅在軟件包含引導程序并允許CPU對Flash 進行編程時才有用。  
      如果CPU 永遠都不會寫Flash，步驟(2) 可省略。  
        
    2:如果在步驟5 和6 之間發生了中斷，寫操作將失敗。  
      因為此時EEPROM 寫使能操作將超時。  
      如果一個操作EEPROM的中斷打斷了另一個EEPROM操作，EEAR 或EEDR寄存器可能被修改，引起EEPROM 操作失敗。  
      建議此時關閉全局中斷標志I。  
      經過寫訪問時間之后，EEWE 硬件清零。用戶可以憑借這一位判斷寫時序是否已經完成。  
      EEWE 置位后，CPU要停止兩個時鐘周期才會運行下一條指令。  
       
  
在掉電休眠模式下的EEPROM寫操作  
    若程序執行掉電指令時EEPROM 的寫操作正在進行， EEPROM 的寫操作將繼續，并在指定的寫訪問時間之前完成。  
    但寫操作結束后，振蕩器還將繼續運行，單片機并非處于完全的掉電模式。因此在執行掉電指令之前應結束EEPROM 的寫操作。  
      
防止EEPROM數據丟失  
    若電源電壓過低，CPU和EEPROM有可能工作不正常，造成EEPROM數據的毀壞(丟失)。  
      **這種情況在使用獨立的EEPROM 器件時也會遇到。因而需要使用相同的保護方案。  
    由于電壓過低造成EEPROM 數據損壞有兩種可能：  
        一是電壓低于EEPROM 寫操作所需要的最低電壓；  
        二是CPU本身已經無法正常工作。  
    EEPROM 數據損壞的問題可以通過以下方法解決：  
        當電壓過低時保持AVR RESET信號為低。  
        這可以通過使能芯片的掉電檢測電路BOD來實現。如果BOD電平無法滿足要求則可以使用外部復位電路。  
        若寫操作過程當中發生了復位，只要電壓足夠高，寫操作仍將正常結束。  
         (EEPROM在2V低壓下也能進行寫操作---有可以工作到1.8V的AVR芯片)  
          
掉電檢測BOD的誤解  
        AVR自帶的BOD(Brown-out Detection)電路，作用是在電壓過低(低于設定值)時產生復位信號，防止CPU意外動作.  
        對EEPROM的保護作用是當電壓過低時保持RESET信號為低，防止CPU意外動作，錯誤修改了EEPROM的內容  
          
        而我們所理解的掉電檢測功能是指 具有預測功能的可以進行軟件處理的功能。  
        例如，用戶想在電源掉電時把SRAM數據轉存到EEPROM，可行的方法是   
           外接一個在4.5V翻轉的電壓比較器(VCC=5.0V,BOD=2.7V)，輸出接到外部中斷引腳(或其他中斷)  
           一但電壓低于4.5V,馬上觸發中斷，在中斷服務程序中把數據寫到EEPROM中保護起來  
    注意: 寫一個字節的EEPROM時間長達8mS,所以不能寫入太多數據，電源濾波電容也要選大一些  
*/