Виды памяти Arduino:

• Статическое ОЗУ (оперативное запоминающее устройство) – энергозависимая память, которая используется для хранения переменных в процессе выполнения программы. После перезагрузки Arduino теряет информацию.
• Флеш-память – энергоНЕзависимая память, в ней хранятся написанные скетчи.
• EEPROM – дословно переводится как «электрически стираемая программируемая память» – энергоНЕзависимая память, которую можно использовать для постоянного хранения пользовательской информации. В неё можно записывать информацию во время работы Arduino и читать по мере необходимости. Эту память мы и рассмотрим сейчас.

Инструкция по использованию EEPROM в Arduino

1Описание памяти EEPROM

EEPROM означает Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory, т.е. электрически стираемое перепрограммируемое постоянное запоминающее устройство. Данные в этой памяти могут храниться десятки лет после отключения питания. Количество циклов перезаписи – порядка нескольких миллионов раз.

Количество EEPROM памяти в Arduino довольно ограниченно:

• для плат, основанных на микроконтроллере ATmega328 (например, Arduino UNO и Nano), количество памяти составляет 1 кБ,
• для плат на ATmega168 и ATmega8 – 512 байт,
• на ATmega2560 и ATmega1280 – 4 кБ.

2Библиотека EEPROM

Для работы с EEPROM для Arduino написана специальная библиотека, которая входит в Arduino IDE по умолчанию. Библиотека содержит следующие возможности.

Чтобы задействовать библиотеку в скетче, подключаем её директивой #include EEPROM.h.

3Запись целых чисел в EEPROM

Давайте запишем в память EEPROM два целых числа, а затем прочитаем их из EEPROM и выведем в последовательный порт. С числами от 0 до 255 проблем нет, они занимают как раз 1 байт памяти и с помощью функции EEPROM.write() записываются в нужную ячейку.

Если число больше, чем 255, то с помощью операторов highByte() и lowByte() его нужно делить на байты и записывать каждый байт в свою ячейку. Максимальное число при этом – 65536 (или 2¹⁶).

#include <EEPROM.h> // подключаем библиотеку EEPROM

void setup() {
  int smallNum = 123; // целое число от 0 до 255
  EEPROM.write(0, smallNum); // запись числа в ячейку 0
    
  int bigNum = 789; // число > 255 разбиваем на 2 байта (макс. 65536)
  byte hi = highByte(bigNum); // старший байт
  byte low = lowByte(bigNum); // младший байт
  EEPROM.write(1, hi);  // записываем в ячейку 1 старший байт
  EEPROM.write(2, low); // записываем в ячейку 2 младший байт
 
  Serial.begin(9600); // инициализация послед. порта
}

void loop() {
  for (int addr=0; addr<1024; addr++) { // для всех ячеек памяти (для Arduino UNO 1024)
    byte val = EEPROM.read(addr); // считываем 1 байт по адресу ячейки
    Serial.print(addr); // выводим адрес в послед. порт 
    Serial.print("\t"); // табуляция
    Serial.println(val); // выводим значение в послед. порт
  }

  delay(60000); // задержка 1 мин
}

Смотрите, монитор последовательного порта в ячейку 0 просто выводит число, меньшее, чем 255. В ячейках 1 и 2 хранится большое число 789. При этом ячейка 1 хранит множитель переполнения 3, а ячейка 2 – недостающее число 21 (т.е. 789 = 3×256 + 21).

Чтобы заново «собрать» большое число, разобранное на байты, есть функция word(): int val = word(hi, low), где "hi" и "low" – это значения старшего и младшего байтов числа "val".

Во всех остальных ячейках, которые не были нами ни разу записаны, хранятся числа 255.

4Запись чисел с плавающей запятой и строк в EEPROM

Для записи чисел с плавающей запятой и строк нужно использовать метод EEPROM.put(), а для чтения – EEPROM.get().

#include <EEPROM.h> // подключаем библиотеку

void setup() {
  int addr = 0; // адрес 
  float f = 3.1415926f; // число с плавающей точкой (типа float)
  EEPROM.put(addr, f); // записали число f по адресу addr
  
  addr += sizeof(float); // вычисляем следующую свободную ячейку памяти
  char name[20] = "Hello, SolTau.ru!"; // создаём массив символов
  EEPROM.put(addr, name); // записываем массив в EEPROM 
  Serial.begin(9600); // инициализация послед. порта
}

void loop() {
  for (int addr=0; addr<1024; addr++) { // для всех ячеек памяти (1024Б=1кБ)
    Serial.print(addr); // выводим адрес в послед. порт 
    Serial.print("\t"); // табуляция
    float f; // переменная для хранения значений типа float
    EEPROM.get(addr, f); // получаем значение типа float по адресу addr    
    Serial.print(f, 5); // выводим с точностью 5 знаков после запятой
    Serial.print("\t"); // табуляция

    char c[20]; // переменная для хранения массива из 20 символов
    EEPROM.get(addr, c); // считываем массив символов по адресу addr
    Serial.println(c); // выводим массив в порт
  }

  delay(60000); // ждём 1 минуту
}

В процедуре setup() сначала запишем число с плавающей запятой "f". Затем сдвинемся на количество ячеек памяти, которое занимает тип "float", и запишем строку символов "char" ёмкостью 20 ячеек.

В процедуре loop() будем считывать все ячейки памяти и пытаться расшифровать их сначала как тип "float", а затем как тип "char", и выводить результат в последовательный порт.

Видно, что значение в ячейках с 0 по 3 правильно определилось как число с плавающей точкой, а начиная с 4-ой – как строка.

Появляющиеся значения ovf (переполнение) и nan (не число) говорят о том, что значение в ячейке памяти по этому адресу не может быть корректно преобразовано в число с плавающей точкой. Если вы точно знаете, какого типа данные какие ячейки памяти занимают, то у вас не будет возникать проблем.

5Работа с EEPROM как с массивом

Очень удобная возможность – обращение к ячейкам памяти как к элементам массива EEPROM. В данном скетче в процедуре setup() мы сначала запишем данные в 4 первых байта, а в процедуре loop() ежеминутно будем считывать данные из всех ячеек и выводить их в последовательный порт.

#include <EEPROM.h>

void setup() {
  EEPROM[0] = 11;  // записываем 1-ю ячейку
  EEPROM[1] = 121; // записываем 2-ю ячейку
  EEPROM[2] = 141; // записываем 3-ю ячейку
  EEPROM[3] = 236; // записываем 4-ю ячейку
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  for (int addr=0; addr<1024; addr++) { 
    Serial.print(addr);
    Serial.print("\t");
    int n = EEPROM[addr]; // считываем ячейку по адресу addr
    Serial.println(n);    // выводим в порт
  }
  
  delay(60000);
}