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电子积木 EEPROM 存储模块

flamingoeda — Sun, 18 Jul 2010 05:39:38 +0000

如果你的Arduino中要做少量的数据存储，那么使用EEPROM可能是最简单易行的做法了。其实Arduino所使用的芯片ATmega本身就具备一定的EEPROM存储器，只不过数量有限罢了。我们设计的这款外置式EEPROM存储模块使用I2C总线来与Arduino进行连接，并且采用可插拔的芯片，直插式系列，这样在扩展容量时会比较容易，基本上只需要按一个更大容量的EEPROM芯片就可以了。

该存储模块上使用的是AT24C系列的EEPROM芯片，其I2C基地址为0×50，最后三位地址可以根据应用需要进行设置。因此使用时我们首先要对其地址的最后三位进行设置，这是通过4位拨码开关上的A2，A1和A0来完成的，其中A0表示地址的最后一位。拨码开关向上推时相应的位为1，向下推时相应的位为0。也就是说，如果将A2，A1，A0都拨到上方时，相应的地址为0×57；而如果将A2，A1，A0都拨到下方时，相应的地址为0×50。

该存储模块上另外一个需要设置的地方就是开关RS，它是用来设置是否往I2C总线上的SDA和SCL上接入板载的上拉电阻。我们知道，I2C之所以被称为总线，就是因为可以连接多个I2C设备，接照I2C协议的规定，只允许在离控制器最近的一个I2C设备处接上拉电阻。说到这里你可能已经明白了，如果有多个这个的存储模块连接到Arduino的I2C总线上时，我们必须将第一个（离Arduino最近）存储模块的RS开关设置到ON的位置，而其它存储模块上的RS则不能设置到ON的位置：

如果使用的是Arduino专用传感器扩展扩展板V4，注意IIC/COM跳线的位置要设置到IIC这一边，因为此时我们需要用到I2C连接方式：

上述设置完成之后，我们只需要用I2C/COM连接线将EEPROM存储模块连接到传感器扩展板上就完成硬件的连接了：

至于软件部分，Arduino的官方网站上提供了两个不错的链接：I2CEEPROM和TWIPROM，需要的话可以参考。下面是我们测试时所用的代码：

#include <Wire.h>
#define EEPROM_ADDR 0x50           // I2C Buss address of 24LC256 256K EEPROM

void setup()
{
  Wire.begin();                        // join I2C bus (address optional for master)
  Serial.begin(9600);

  // TESTS FOR EACH FUNCTION BEGIN HERE
  Serial.println("Writing Test:");
  for (int i=0; i<20; i++){            // loop for first 20 slots
    i2c_eeprom_write_byte(EEPROM_ADDR,i,i+65);   // write address + 65 A or 97 a
    Serial.print(". ");
    delay(10);                         // NEED THIS DELAY!
  }
  Serial.println("");
  delay(500);

  Serial.println("Reading Test:");
  for (int i=0; i<20; i++){            // loop for first 20 slots
    Serial.print(i2c_eeprom_read_byte(EEPROM_ADDR, i),BYTE);
    Serial.print(" ");
  }

  // setup for page tests . . .
  byte PageData[30];                   // array that will hold test data for a page
  byte PageRead[30];                   // array that will hold result of data for a page
  for (int i=0; i<30; i++){            // zero both arrays for next test
    PageData[i] = 0;
    PageRead[i] = 0;
  }
  Serial.println("");
  for (int i=0; i<30; i++) PageData[i] = i+33;  // fill up array for next test char 33 = !

  Serial.println("Writing Page Test:");
  i2c_eeprom_write_page(EEPROM_ADDR, 100, PageData, 28 ); // 28 bytes/page is max

  Serial.println("Reading Page Test:");
  i2c_eeprom_read_buffer( EEPROM_ADDR, 100, PageRead, 28);
  for (int i=0; i<28; i++){
    Serial.print(PageRead[i],BYTE);    // display the array read
    Serial.print(" ");
  }
}

void loop()
{
}

void i2c_eeprom_write_byte( int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte data )
{
  int rdata = data;
  Wire.beginTransmission(deviceaddress);
  Wire.send((int)(eeaddress >> 8));    // Address High Byte
  Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF));  // Address Low Byte
  Wire.send(rdata);
  Wire.endTransmission();
}

// Address is a page address, 6-bit (63). More and end will wrap around
// But data can be maximum of 28 bytes, because the Wire library has a buffer of 32 bytes
void i2c_eeprom_write_page( int deviceaddress, unsigned int eeaddresspage, byte* data, byte length )
{
  Wire.beginTransmission(deviceaddress);
  Wire.send((int)(eeaddresspage >> 8)); // Address High Byte
  Wire.send((int)(eeaddresspage & 0xFF)); // Address Low Byte
  byte c;
  for ( c = 0; c < length; c++)
    Wire.send(data[c]);
  Wire.endTransmission();
  delay(10);                           // need some delay
}

byte i2c_eeprom_read_byte( int deviceaddress, unsigned int eeaddress )
{
  byte rdata = 0xFF;
  Wire.beginTransmission(deviceaddress);
  Wire.send((int)(eeaddress >> 8));    // Address High Byte
  Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF));  // Address Low Byte
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(deviceaddress,1);
  if (Wire.available()) rdata = Wire.receive();
  return rdata;
}

// should not read more than 28 bytes at a time!
void i2c_eeprom_read_buffer( int deviceaddress, unsigned int eeaddress, byte *buffer, int length )
{
  Wire.beginTransmission(deviceaddress);
  Wire.send((int)(eeaddress >> 8));    // Address High Byte
  Wire.send((int)(eeaddress & 0xFF));  // Address Low Byte
  Wire.endTransmission();
  Wire.requestFrom(deviceaddress,length);
  //int c = 0;
  for ( int c = 0; c < length; c++ )
    if (Wire.available()) buffer[c] = Wire.receive();
}

上述代码运行时的效果如下图所示：

电子积木实时钟模块 RTC DS1307

flamingoeda — Fri, 16 Jul 2010 15:45:25 +0000

实时钟通常也被称为实时时钟，它能够向电子电路提供日期和时间信息，包括年、月、日、时、分、秒，被广泛应用在需要进行计时的场合中。许多实时钟电路还提供电池供电的方式，这样在发生掉电时仍能准确计时。通常说来，功能稍多一点的实时钟电路还会提供包括警报、看门狗，以及支持高精度要求的校准寄存器等附加功能。

DS1307是DALLAS公司的一款实时种芯片，采用I2C协议与单片机通讯，而Arduino上正好有这一接口，因此连接起来就非常方便了。DS1307中有一个可编程波形输出口，它可以用来驱动LED小灯，或者作为中断来触发某些事件，不过用它去带一些大功率的东西的时候要注意。我们设计的这一款实时钟模块，将Ds1307的I2C接口和可编程波形输出接口SQW都连接出来了，不过一般情况下我们只会用到I2C接口来实现基本的时钟设置/读取功能。需要注意的是，该模块必须先安装上电池才可以正常工作。电池使用的是纽扣电池（型号CR1220），正极朝上：

在电路连接上我们可以使用Arduino专用传感器扩展板V4，不过要将相应的跳线设置到IIC的位置上：

剩下的工作就是用4芯的I2C/COM连接线将传感器扩展板上的专用接口，与实时钟模块上的IIC（I2C其实就是IIC的缩写）端口连接起来了：

硬件连接的工作完成之后，如何在Arduino里对该模块进行编程呢？上网搜索了一下，发现在Arduino上使用DS1307做为时钟芯片的玩家还真不少，而且还封装好了相应的Arduino库，实验时我使用的是Google Code上的这个DS1307库，你也可以在这里下载到我使用的版本。将下载好的压缩文件解压缩到Arduino 0018的libraries目录下后，重新启动Arduino并用它自带的测试程序进行测试：

#include <WProgram.h>
#include <Wire.h>
#include <DS1307.h> // written by  mattt on the Arduino forum and modified by D. Sjunnesson

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  RTC.stop();
  RTC.set(DS1307_SEC,1);        //set the seconds
  RTC.set(DS1307_MIN,23);     //set the minutes
  RTC.set(DS1307_HR,12);       //set the hours
  RTC.set(DS1307_DOW,4);       //set the day of the week
  RTC.set(DS1307_DATE,15);       //set the date
  RTC.set(DS1307_MTH,7);        //set the month
  RTC.set(DS1307_YR,10);         //set the year
  RTC.start();

}

void loop()
{

  Serial.print(RTC.get(DS1307_HR,true)); //read the hour and also update all the values by pushing in true
  Serial.print(":");
  Serial.print(RTC.get(DS1307_MIN,false));//read minutes without update (false)
  Serial.print(":");
  Serial.print(RTC.get(DS1307_SEC,false));//read seconds
  Serial.print("      ");                 // some space for a more happy life
  Serial.print(RTC.get(DS1307_DATE,false));//read date
  Serial.print("/");
  Serial.print(RTC.get(DS1307_MTH,false));//read month
  Serial.print("/");
  Serial.print(RTC.get(DS1307_YR,false)); //read year 
  Serial.println();

  delay(1000);
}

程序读起来应该不算困难，基本上就是使用RTC.set来对时钟进行设置，然后就可以通过RTC.get来读取相应的时间信息了，至于时钟怎么维护，那就是 DS1307 的工作了:)

将程序下载到Arduino里并运行起来之后，就可以通过串口监控窗口来查看相应的输出结果了：

电子积木无线数传模块 APC220

flamingoeda — Tue, 06 Jul 2010 10:24:00 +0000

在使用APC220实现Arduino无线数据传输那篇文章里，我们介绍了如何使用APC220模块在PC和Arduino间实现无线数据传输。那时我们使用的是厂家提供的USB适配器。，由于这个适配器只能接APC220模块，而不能起到其它的作用，或多或少觉得有些浪费。更加重要的是，为此我们得提供两个不同的套件，一个给Arduino使用，一个给PC使用，两者之间不能实现互换。

正是基于上面的这些问题，我们针对电子积木系列开发了一款USB转串口的适配器Serial Dongle，使用它就可以通过PC机来连接和使用各种基于串口的电子积木模块了，比如这里介绍的无线数传模块APC220。

APC220模块的使用可以参考使用APC220实现Arduino无线数据传输那篇文章，两者间的唯一区别只在于如何对USB虚拟出来的串口进行设置，以便能够使用厂家提供的设置程序RF-ANET来对APC220的各个参数进行调整。首先我们将USB转串口适配器Serial Dongle连接到PC机上，然后从设备管理器中找到该串口，并打开其属性设置窗口：

点击Advanced按钮打开高级属性设置窗口，我们需要从Com Port Number列表中为Serial Dongle设置一个较小的COM号（如COM5），否则厂家给的设置程序会出现无法打开该串口的错识。另一个需要修改的地方是BM Options中的延时设置需要从16改为更小的值（如8）：

现在可以运行厂家给的设置程序了，此时特别需要注意的是操作顺序。应该先接好Serial Dongle，并将Serial Dongle右上角的开关拨到M的位置：

接着运行设置程序RF-ANET，最后再用连接线将APC220模块连接到Serial Dongle上，此时应该可以看到APC220设置程序窗口的最下面会显示Found device，表明APC220模块已经成功找到。如果设置程序没有找到APC220模块，可以试着断开APC220与Serial Dongle的连接，然后再次将APC220模块连接到SerialDongle上，直到设置程序成功找到APC220模块。

当APC220模块成功地被设置程序RF-ANET找到之后，我们就可以按照实际的需要来使用Serial Dongle对APC220模块进行各种参数配置了，而不再依赖厂家提供的USB适配器了;-)

至于随后的使用过程，那就完全一致了。一方面，我们可以将APC220模块通过4芯的串口连接线，与Arduino传感器扩展板相连接，这样Arduino就可以通过串口来操作APC220模块实现无线数据的收发：

另一方面，我们可以通过Serial Dongle连接APC220模块与电脑，并通过电脑的串口读写功能来操作APC220模块实现无线数据的收发：

下图就是利用两个APC220模块实现Arduino与电脑间无线数据传输的连接图：

Arduino 电子积木 SD卡存储模块

flamingoeda — Thu, 24 Dec 2009 16:08:30 +0000

SD卡是我们经常使用到的一种存储设备，像数码相机，MP3，阅读器，GPS导航仪等都会使用到它。在使用Arduino的时候，如何我们要将一些数据记录下来，就可以使用到SD卡。不过要让SD卡能够同Arduino配合使用可不是一件简单的事情，首先在硬件上我们要解决其与Arduino连接的问题，其次软件上我们还要解决文件的存储问题，以便使用读卡器之样的设备能够很方便地将保存在SD卡中的数据读出。

针对硬件上的需求，我们开发了SD卡模块，它通过SPI接口与Arduino进行通信：

同时，为了方便同Arduino的SPI接口进行连接，提供了相应的IDC扩展板，该扩展板上有一个专门为SPI设计的六芯插座：

电路的连接上则依然沿用了电子积木所一向强调的即插即用方式，我们只需要用6芯的IDC连接线，将IDC扩展板上的SPI插座与SD卡模块上的相应插座连接起来，就完成了电路部分的连接：

回到软件部分，我们的目标是要让SD卡上记录的数据能够在电脑上顺利地读出，因此在向SD卡上记录相应数据的时候需要遵循一定的规定，即文件系统的类型。对于像Arduino这样的小系统来讲，相对简单的FAT16是一个比较不错的选择。

在这里我们要用到读卡器来对SD卡进行相应的处理，将其格式化成FAT文件系统：

Arduino上使用的软件则是基于SparkFun提供的FAT库，但根据硬件差异做了一定的修改，你可以从这里下载到修改过的FAT库。该库需要被解压缩到Arduino的hardware\libraries子目录中。

测试时使用的时FAT库里自带的示例程序：

//Include all the libraries necessary for FAT32
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 
#include 

FAT TestFile;      //This will be the file we manipulate in the sketch
char buffer[512];  //Data will be temporarily stored to this buffer before being written to the file
int read_size=0;   //Used as an indicator for how many characters are read from the file
int count=0;       //Miscellaneous variable

void setup()
{
  Serial.begin(9600);  //Initiate serial communication at 9600 bps

  TestFile.initialize();  //Initialize the SD card and the FAT file system.
  Serial.println("Starting...");
  TestFile.create_file("Sample.txt");  //Create a file on the SD card named "Read_File_Test.txt"
                                       //NOTE: This function will return a 0 value if it was unable to create the file.
  TestFile.open();  //Now that the file has been created, open it so we can write to it.
}

void loop()
{
  TestFile.write("This is test data.");  //using the write function will always write to the beginning of the file. 
                                         // Here we add some text to the file.
  TestFile.close();  //We are done writing to the file for now. Close it for later use.

  while(1){
    TestFile.open();  //Open the file. When the file is opened we will be looking at the beginning of the file.
    read_size=TestFile.read(buffer); //Read the contents of the file. This will only read the amount of data specified
                                    // by the size of 'buffer.'

    Serial.println(read_size, DEC);  //Print the number of characters read by the read function.
    for(int i=0; iSerial.print(buffer[i], BYTE);  //Print out the contents of the buffer.
    }
    Serial.println();

    sprintf(buffer, "%d", count++); //Now we'll use the buffer to write data back to the file. 
                                   // Here's we'll only add one value to buffer, the 'count' variable. 
    TestFile.write(buffer);         //Write the new buffer to the end of the file
    TestFile.close();               //Close the file for later use.

    delay(1000);  //Wait one second before repeating the loop.
  }
}

这样Arduino在运行的时候，会不断地向SD卡模块上的Sample.txt文件中写入相应的数据，随后我们同样可以通过读卡器读出该文件中记录的内容。

需要注意的是，由于用来操作SD卡和文件系统的代码相对较多，目前该模块只能运行在带有ATmega328P的Arduino上面。另外，目前市场上可选的SD卡种类繁多，可能不是每种SD卡都能够被很好的兼容，目前我测试过通过的SD卡有：

SanDisk 2GB SD2 Card
Apacer 60X 1GB SD Card

测试没有通过的SD卡有：

SanDisk 16MB SD Card

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