• STC15单片机-通过EEPROM恢复PWM亮度

    通过EEPROM实现掉电后恢复PWM灯亮度

    EEPROM介绍

    EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)，电可擦除可编程只读存储器，一种掉电后数据不丢失的存储芯片。

    EEPROM 可以在电脑上或专用设备上擦除已有信息，重新编程。一般用在即插即用

    EEPROM的发展

    ROM：

    在微机的发展初期，BIOS都存放在ROM（Read Only Memory，只读存储器）中。ROM内部的资料是在ROM的制造工序中，在工厂里用特殊的方法被烧录进去的，其中的内容只能读不能改，一旦烧录进去，用户只能验证写入的资料是否正确，不能再作任何修改。如果发现资料有任何错误，则只有舍弃不用，重新订做一份。ROM是在生产线上生产的，由于成本高，一般只用在大批量应用的场合。

    PROM:

    由于ROM制造和升级的不便，后来人们发明了PROM（Programmable ROM，可编程ROM）。最初从工厂中制作完成的PROM内部并没有资料，用户可以用专用的编程器将自己的资料写入，但是这种机会只有一次，一旦写入后也无法修改，若是出了错误，已写入的芯片只能报废。PROM的特性和ROM相同，但是其成本比ROM高，而且写入资料的速度比ROM的量产速度要慢，一般只适用于少量需求的场合或是ROM量产前的验证。

    EPROM:

    EPROM（Erasable Programmable ROM，可擦除可编程ROM）芯片可重复擦除和写入，解决了PROM芯片只能写入一次的弊端。EPROM芯片有一个很明显的特征，在其正面的陶瓷封装上，开有一个玻璃窗口，透过该窗口，可以看到其内部的集成电路，紫外线透过该孔照射内部芯片就可以擦除其内的数据，完成芯片擦除的操作要用到EPROM擦除器。EPROM内资料的写入要用专用的编程器，并且往芯片中写内容时必须要加一定的编程电压（VPP=12~24V，随不同的芯片型号而定）。EPROM的型号是以27开头的，如27C020(8*256K)是一片2M Bits容量的EPROM芯片。EPROM芯片在写入资料后，还要以不透光的贴纸或胶布把窗口封住，以免受到周围的紫外线照射而使资料受损。

    EEPROM:

    由于EPROM操作的不便，后来出主板上BIOS ROM芯片大部分都采用EEPROM（Electrically Erasable Programmable ROM，电可擦除可编程ROM）。EEPROM的擦除不需要借助于其它设备，它是以电子信号来修改其内容的，而且是以Byte为最小修改单位，不必将资料全部洗掉才能写入，彻底摆脱了EPROM Eraser和编程器的束缚。EEPROM在写入数据时，仍要利用一定的编程电压，此时，只需用厂商提供的专用刷新程序就可以轻而易举地改写内容，所以，它属于双电压芯片。借助于EEPROM芯片的双电压特性，可以使BIOS具有良好的防毒功能，在升级时，把跳线开关打至“on”的位置，即给芯片加上相应的编程电压，就可以方便地升级；平时使用时，则把跳线开关打至“off”的位置，防止CIH类的病毒对BIOS芯片（BIOS是Basic Input Output System的缩写，意思是基本输入输出系统，是用于计算机开机过程中各种硬件设备的初始化和检测的芯片，容量是1M或2M甚至8M。）的非法修改。所以，仍有不少主板采用EEPROM作为BIOS芯片并作为自己主板的一大特色 。

    STC15系列单片机EEPROM的应用

    STC15系列单片机内部集成了大容量的EEPROM，其与程序空间是分开的。利用ISP/IAP技术可将内部Data Flash当EEPROM，擦写次数在10万次以上。EEPROM可分为若干个扇区，每个扇区包含512字节。使用时，建议同一次修改的数据放在同一个扇区，不是同一次修改的数据放在不同的扇区，不一定要用满。数据存储器的擦除操作是按扇区进行的。

    EEPROM可用于保存一些需要在应用过程中修改并且掉电不丢失的参数数据。在用户程序中，可以对EEPROM进行字节读/字节编程/扇区擦除操作。在工作电压VCC偏低时，建议不要进行EEPROM/IAP操作。

    IAP及EEPROM新增特殊功能寄存器介绍

    要使用到IAP对EEPROM进行操作，则需要配置以下的寄存器，除了PCON可以通过烧录软件STC-ISP进行选择而不需要编程配置，寄存器的详细用法可看数据手册

    在这里插入图片描述

    EEPROM扇区默认数据

    数据手册说到：

    1. 3个基本命令----字节读，字节编程，扇区擦除
    2. 字节编程：将“1”写成“1”或“0”，将“0”写成“0”。如果某字节是FFH，才可对其进行字节编程。如果该字节不是FFH，则须先将整个扇区擦除，因为只有“扇区擦除”才可以将“0”变为“1”。
    3. 扇区擦除：只有“扇区擦除”才可能将“0”擦除为“1”。

    所以扇区内如果从来没有被写入的话，默认的数据是FFH，因为只有为1，才能通过字节编程将其改变为1或0，就得到自己想写入的数据，如果本来是0的话，就只能被写成0，无法写入自己的数据；

    在写入数据之前，都要擦除一次扇区

    EEPROM空间大小及地址

    手上开发板的型号是STC15L2K32S2，字节数是29K，扇区数58个，起始地址：0000h，结束地址：73FFh

    数据手册中介绍完不同型号的EEPROM空间大小后，就有扇区的地址分布图

    在这里插入图片描述

    程序

    文件结构

    在这里插入图片描述

    main.c -> 主函数文件，包含 main 函数等；

    Public.c -> 公共函数文件，包含 Delay 延时函数等；

    Sys_init -> 系统初始化函数，包含 GPIO 初始化函数等；

    LED.c -> LED 外设函数，包含 LED 打开、关闭函数等；

    Timer0.c -> 定时器函数，包含定时器初始化，中断函数等；

    KEY1.c -> 按键 1 函数，包含按键检测，中断函数等；

    KEY2.c -> 按键 2 函数，包含按键状态机检测函数等；

    PWM.c -> PWM 初始化、亮度调节、占空比储存与恢复函数等；

    IAP.c -> 字节读、字节写、扇区擦除等函数。

    程序思路

    1.占空比备份检测到按键 2 有动作，调整占空比改变 PWM 灯亮度后，备份占空比。

    2.占空比恢复，亮度恢复上电进行 PWM 初始化时，恢复占空比，恢复亮度。

    IAP.h

    主要是宏定义要存储占空比的扇区地址，后面备份时用到的写入次数，以及结构体，包含IAP操作的函数指针

    #ifndef __IAP_H_
#define __IAP_H_

#define IAP_PWM_DUTY_ADDR (uint16_t)0x0000  //PWM占空比存储地址，使用第一个扇区

#define IAP_CNT (uint8_t)10   //写入字节的最大次数

//定义结构体类型
typedef struct
{
    uint8_t ucIAP_Flag;   //IAP操作标志位
    uint8_t ucIAP_Cnt;    //IAP操作计数
    uint8_t (*IapReadByte)(uint16_t );
    void    (*IapProgramByte)(uint16_t,uint8_t);
    void    (*IapEraseSector)(uint16_t);
}IAP_t;

/* extern variables-----------------------------------------------------------*/
extern IAP_t IAP;
/* extern function prototypes-------------------------------------------------*/ 

#endif
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  End Of File
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    IAP.c

    通过IAP对EEPROM的操作，分别是读取一个字节，写入一个字节和擦除扇区，寄存器的参数根据数据手册来配置，数据手册这一章节的最后也有示例代码

    /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include 

/* Private define-------------------------------------------------------------*/
#define CMD_IDLE        0     //空闲、待机模式，无IAP操作
#define CMD_READ        1     //IAP字节读命令
#define CMD_PROGRAM     2     //IAP字节编程命令
#define CMD_ERASE       3     //IAP扇区擦除命令
#define ENABLE_IAP      0x83  //使能IAP，设置CPU等待时间
/* Private variables----------------------------------------------------------*/
static uint8_t IapReadByte(uint16_t addr);
static void IapProgramByte(uint16_t addr,uint8_t dat);
static void IapEraseSector(uint16_t addr);
/* Public variables-----------------------------------------------------------*/
IAP_t IAP = 
{
  FALSE,
  0,
  IapReadByte,
  IapProgramByte,
  IapEraseSector
};
/* Private function prototypes------------------------------------------------*/

/*
* @name   IapIdle
* @brief  关闭IAP
* @param  None
* @retval None   
*/
static void IapIdle()
{
  IAP_CONTR = 0;            //关闭IAP功能
  IAP_CMD   = CMD_IDLE;     //清除命令寄存器，MS1和MS0为0，待机模式，无ISP操作
  IAP_TRIG  = 0;            //清除触发寄存器
  IAP_ADDRH = 0xFF;         //将地址设置到非IAP地区
  IAP_ADDRL = 0xFF;
}

/*
* @name   IapReadByte
* @brief  读取一个字节
* @param  addr：要读取字节的地址
* @retval uint8_t：返回读到的字节数据
*/
static uint8_t IapReadByte(uint16_t addr)
{
  uint8_t dat;
  IAP_CONTR = ENABLE_IAP;       //使能IAP，最高位IAPEN置1，并设置CPU等待时间
  IAP_CMD   = CMD_READ;         //设置IAP命令，对EEPROM区进行字节读
  IAP_ADDRL = addr;             //设置IAP读取的低地址，IAP_ADDRL只会存储addr的低8位
  IAP_ADDRH = addr >> 8;        //设置IAP读取的高地址，将addr右移8位，则将低8位全部移出去了，剩下了高8位，赋给IAP_ADDRH
  IAP_TRIG  = 0x5a;             //按数据手册说法要写触发命令
  IAP_TRIG  = 0xa5;
  _nop_();                      //等待操作完成
  dat = IAP_DATA;               //读数据
  IapIdle();                    //关闭IAP功能，该函数可以不调用，只是出于安全考虑而使用，后面函数同理
  return dat;                   //返回读取到的数据
}
/*
* @name   IapProgramByte
* @brief  写入一个字节
* @param  addr：要被写入的地址
* @param  dat：写入的数据
* @retval None   
*/
static void IapProgramByte(uint16_t addr,uint8_t dat)
{
  IAP_CONTR = ENABLE_IAP;       //使能IAP，最高位IAPEN置1，并设置CPU等待时间
  IAP_CMD   = CMD_PROGRAM;      //设置IAP命令，对EEPROM区进行字节编程
  IAP_ADDRL = addr;             //设置IAP写入的低地址
  IAP_ADDRH = addr >> 8;        //设置IAP写入到高地址
  IAP_DATA  = dat;              //写入数据
  IAP_TRIG  = 0x5a;             //写触发命令
  IAP_TRIG  = 0xa5;
  _nop_();                      //等待操作完成
  IapIdle();                    //关闭IAP功能
}
/*
* @name   IapEraseSector
* @brief  扇区擦除（每扇区为512字节）
* @param  addr：要擦除的扇区地址
* @retval None   
*/
static void IapEraseSector(uint16_t addr)
{
  IAP_CONTR = ENABLE_IAP;       //使能IAP，最高位IAPEN置1，并设置CPU等待时间
  IAP_CMD   = CMD_ERASE;        //设置IAP命令，对EEPROM区进行扇区擦除
  IAP_ADDRL = addr;             //设置IAP擦除扇区的低地址
  IAP_ADDRH = addr >> 8;        //设置IAP擦除扇区的高地址
  IAP_TRIG  = 0x5a;             //写触发命令
  IAP_TRIG  = 0xa5;         
  _nop_();                      //等待操作完成
  IapIdle();                    //关闭IAP功能
}

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    PWM.h

    在结构体内增加了两个函数指针，分别是通过IAP备份占空比和恢复占空比

    #ifndef __PWM_H_
#define __PWM_H_

//定义表示占空比的枚举类型
typedef enum
{
    Duty_0      = (uint8_t)0,
    Duty_20     = (uint8_t)20,
    Duty_40     = (uint8_t)40,
    Duty_60     = (uint8_t)60,
    Duty_80     = (uint8_t)80,
    Duty_100    = (uint8_t)100
}PWM_Value_t;

//定义结构体类型
typedef struct 
{
  PWM_Value_t Duty;                           //PWM占空比
  void (*PWM_Init)();                         //PWM初始化
  void (*PWM_LED_Adjust_Brightness)();        //调整PWM亮度

  void (*IAP_Duty_Backup)(uint16_t,uint8_t);   //通过IAP备份占空比
  uint8_t (*IAP_Duty_Restore)(uint16_t);       //通过IAP恢复占空比
}PWM_t;

/* extern variables-----------------------------------------------------------*/
extern PWM_t PWM;
/* extern function prototypes-------------------------------------------------*/ 

#endif
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    PWM.c

    将设置占空比的CCAP0H和CCAP0L赋值部分写成一个函数，在PWM初始化后和按键调整灯亮度函数最后调用该函数设置PWM；新增两个函数，分别是通过IAP备份占空比和恢复占空比，所用到的函数实现在IAP.c源文件中

    /* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include 

/* Private define-------------------------------------------------------------*/
#define CCP_S1  BIT5
#define CCP_S0  BIT4   

#define EPC0H   BIT1
#define EPC0L   BIT0
/* Private variables----------------------------------------------------------*/
static void PWM_Init();
static void PWM_LED_Adjust_Brightness();

static void PWM_Duty_Set(uint8_t PWM_Duty);

static void IAP_Backup(uint16_t IAP_Addr,uint8_t IAP_Data);
static uint8_t IAP_Restore(uint16_t IAP_Addr);
/* Public variables-----------------------------------------------------------*/
PWM_t PWM = 
{
  Duty_20,
  PWM_Init,
  PWM_LED_Adjust_Brightness,
  /*初始化的函数名跟函数指针名不一样，这是因为这两个函数当作通用函数，其他文件也能使用，
  函数指针的名字仅拿来当PWM备份占空比使用*/
  IAP_Backup,               
  IAP_Restore
  };
/* Private function prototypes------------------------------------------------*/

/*
* @name   PWM_Init
* @brief  PWM初始化
* @param  None
* @retval None   
*/
static void PWM_Init()
{
    //选择管脚，因为开发板的PWM灯接到了P3.5口
    //将BIT5的CCP_S1清0，BIT4的CCP_S0置1，即可将CCP切换到P3.5管脚
    AUXR1 &= ~(CCP_S1); 
    AUXR1 |= (CCP_S0);

    //CCON里都是一些标志位，全置0即可
    /*CMOD 的BIT7置0，设置空闲模式下PAC计数器继续工作;BIT3、BIT2、BIT1置为110，
    系统时钟6分频，SYSclk/6*/
    CCON = 0x00;
    CMOD = 0x0C;

    //用于保存PCA装载值的16位计数器都清零
    CL = 0;
    CH = 0;

    //BIT6置1，允许比较器功能；BIT1置1，允许CCP0脚用作脉宽调节输出
    //PCA_PWM0的BIT7和BIT6置0，使模块工作于8位PWM模式，BIT1和BIT0的EPC0H和EPC0L清0
    CCAPM0 = 0x42;
    PCA_PWM0 = 0x00;

    //恢复占空比
    PWM.Duty = PWM.IAP_Duty_Restore(IAP_PWM_DUTY_ADDR);

    //设置占空比
    PWM_Duty_Set(PWM.Duty);
		
    CR = 1;
}

/*
* @name   PWM_LED_Adjust_Brightness
* @brief  PWM灯调整亮度
* @param  None
* @retval None   
*/
static void PWM_LED_Adjust_Brightness()
{
    
    if(KEY2.KEY_Flag == TRUE)
    {
        //单击 亮度 0-20-40-60-80-100-0 循环调节
        //双击 亮度 100
        //长按 亮度 0
        if(KEY2.Click == TRUE)
        {
            switch (PWM.Duty)
            {
              case Duty_0:    PWM.Duty = Duty_20; break;
              case Duty_20:   PWM.Duty = Duty_40; break;
              case Duty_40:   PWM.Duty = Duty_60; break;
              case Duty_60:   PWM.Duty = Duty_80; break;
              case Duty_80:   PWM.Duty = Duty_100;break;
              case Duty_100:  PWM.Duty = Duty_0;  break;
              default: PWM.Duty = Duty_0; break;
            }
        }
        //检测双击
        else if(KEY2.Double_Click == TRUE)
        {
          PWM.Duty = 100;
        }
        //检测长按
        else if(KEY2.Press == TRUE)
        {
          PWM.Duty = 0;
        }
        //设置占空比，调整亮度
        PWM_Duty_Set(PWM.Duty);
        
        //标志位清零
        KEY2.KEY_Flag     = FALSE;
        KEY2.Click        = FALSE;
        KEY2.Double_Click = FALSE;
        KEY2.Press        = FALSE;

        //备份占空比
        PWM.IAP_Duty_Backup(IAP_PWM_DUTY_ADDR,PWM.Duty);
    }
}

/*
* @name   PWM_Duty_Set
* @brief  PWM灯调整亮度
* @param  None
* @retval None   
*/
static void PWM_Duty_Set(uint8_t PWM_Duty)
{
  uint8_t  Temp_Value = 0;
  /*初始化时PWM.Duty的值为Duty_20，单击按下后，进入该switch语句
  PWM.Duty 被修改为Duty_40，占空比变量Temp_Value被赋值153，然后
  跳出switch语句，后面对CCAP0H赋值，输出占空比
  下次再单击按键，进入switch，匹配case Duty_40，所以PWM.Duty会
  再次被改变为Duty_60，占空比输出102即60%*/
  switch (PWM_Duty)
  {
    case Duty_0:    break;
    case Duty_20:   Temp_Value = 204; break;
    case Duty_40:   Temp_Value = 153; break;
    case Duty_60:   Temp_Value = 102; break;
    case Duty_80:   Temp_Value = 51;  break;
    case Duty_100:  break;
    default: PWM_Duty = Duty_0; break;
  }
  //亮度调节
  //占空比为0%，全输出低电平，PWM灯灭
  if(PWM.Duty == 0)
  {
    PCA_PWM0 |= (EPC0H);
    CCAP0H = 0xFF;

    PCA_PWM0 |= (EPC0L);		//置1则表示9位数，加上CCAP0L最大去到511
    CCAP0L = CCAP0H;
  }
  //占空比为100%，全输出高电平，PWM灯全亮
  else if(PWM.Duty == 100)
  {
    PCA_PWM0 &= ~(EPC0H);
    CCAP0H = 0x00;
    PCA_PWM0 &= ~(EPC0L);
    CCAP0L = 0x00;
  }
  else
  {
    //根据Temp_Value设置的值修改占空比
    PCA_PWM0 &= ~(EPC0H);	//~0000 0010  ->  1111 1101	即让EPC0H为0
    CCAP0H = Temp_Value;
    PCA_PWM0 &= ~(EPC0L);	//因为上一步将BIT0，即EPC0L位置1了，所以也让该位清0后，CCAP0H再赋值给CCAP0L
    CCAP0L = CCAP0H;
  }
}

/*
* @name   IAP_Backup
* @brief  通过IAP备份
* @param  IAP_Addr：备份地址
* @param  IAP_Data：备份数据
* @retval None   
*/
static void IAP_Backup(uint16_t IAP_Addr,uint8_t IAP_Data)
{
  IAP.ucIAP_Cnt = IAP_CNT;  //写入的次数，多次写入都失败的话，单片机会死机的，所以要保证次数
	
  while(IAP.ucIAP_Cnt--)
  {
    IAP.IapEraseSector(IAP_Addr);   //写数据前要把扇区擦除
    IAP.IapProgramByte(IAP_Addr,IAP_Data);    //写入数据
    IAP.ucIAP_Flag = TRUE;          //假如写成功了
    
    if(IAP.IapReadByte(IAP_Addr) != IAP_DATA)
    {
      IAP.ucIAP_Flag = FALSE;       //不成功
    }
    //判断是否写成功
    if(IAP.ucIAP_Flag == TRUE)    //若写成功，则退出循环
    {
      break;
    }
  }
}

/*
* @name   IAP_Restore
* @brief  通过IAP恢复
* @param  IAP_Addr：恢复地址
* @retval 恢复值   
*/
static uint8_t IAP_Restore(uint16_t IAP_Addr)
{
  //考虑产品稳定性，定义了两个变量，读两次
  uint16_t Read_IAP_Para1,Read_IAP_Para2;
  uint8_t IAP_Data = 0;
  
  //从EEPROM读取数据
  Read_IAP_Para1 = IAP.IapReadByte(IAP_Addr);
  Read_IAP_Para2 = IAP.IapReadByte(IAP_Addr);

  //判断两次读取是否一致
  if(Read_IAP_Para1 == Read_IAP_Para2)
  {
    if(Read_IAP_Para1 != 0xFF)  //如果读出来不是FF说明之前已经有备份
    {
      IAP_Data = Read_IAP_Para1;
    }
    else
    {
      IAP_DATA = Duty_0;        //从来就没备份写入过数据，就让灯灭
    }
  }
  //两次读取不一致
  else
  {
    IAP_Data = Duty_0;          //让PWM灯灭，也可以做其他处理，比如重启
  }
  return IAP_Data;
}

/********************************************************
  End Of File
********************************************************/

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    数据手册中给出的要注意的细节

    在这里插入图片描述

    扇区擦除，没有字节擦除，只有扇区擦除，512字节/扇区,每个扇区用得越少越方便;

    如果要对某个扇区进行擦除，而其中有些字节的内容需要保留，则需将其先读到单片机内部的RAM中保存，再将该扇区擦除，然后将须保留的数据写回该扇区，所以每个扇区中用的字节数越少越好，操作起来越灵活方便；

    扇区中任意一个字节的地址都是该扇区的地址，无需求出首地址.

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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_46251230/article/details/126680517