Как да използваме AT24C32N EEPROM с ESP32 и MicroPython

Как да използваме AT24C32N EEPROM с ESP32 и MicroPython

Въведение

AT24C32N е EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory) чип с капацитет от 32K бита, което се равнява на 4KB (4096 байта). Този тип памет е отличен за съхраняване на данни, които трябва да се запазят дори при изключване на захранването на микроконтролера. Чипът работи с I2C интерфейс, което го прави лесен за интеграция с различни платформи като ESP32 и ESP8266. В нашия случай този EEPROM е част от RTC модула DS1307, което ни дава възможност да направим лесно “data logger“. Така лесно можем да запишем дата и час както и температура, защото този борд е снабден и с място за температурен сензор DS18B20. Разгледайте нашите статии за Работа с DS1307 RTC модул, MicroPython и ESP32 и ESP32-C3 и MicroPython измерване на температура с DS18B20.

В този урок ще покажем как да запишете и прочетете данни от AT24C32N с помощта на MicroPython. Ще разделим паметта на чипа на 128 реда, всеки с капацитет от 32 байта, което позволява лесно управление на данните.

Необходими компоненти

DS1307, EEPROM AT24C32, DS18B20
DS1307, EEPROM AT24C32, DS18B20

Необходима библиотека

За да работите с EEPROM чипа AT24C32N, ще трябва да инсталирате специална библиотека за MicroPython. След като я изтеглите, запазете я с името at24c32n.py във вашето устройство, за да можете лесно да я импортирате в скрипта си.

Може да свалите тази библиотека от GitHub, или да я копирате от полето отдолу.

"""
MicroPython TinyRTC I2C Module, DS1307 RTC + AT24C32N EEPROM
https://github.com/mcauser/micropython-tinyrtc-i2c

MIT License
Copyright (c) 2018 Mike Causer

Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
in the Software without restriction, including without limitation the rights
to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
furnished to do so, subject to the following conditions:

The above copyright notice and this permission notice shall be included in all
copies or substantial portions of the Software.

THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN THE
SOFTWARE.
"""

# AT24C32A, 32K (32768 kbit / 4 KB), 128 pages, 32 bytes per page, i2c addr 0x50

import time

class AT24C32N(object):
    """Driver for the AT24C32N 32K EEPROM."""

    def __init__(self, i2c, i2c_addr=0x50, pages=128, bpp=32):
        self.i2c = i2c
        self.i2c_addr = i2c_addr
        self.pages = pages
        self.bpp = bpp # bytes per page

    def capacity(self):
        """Storage capacity in bytes"""
        return self.pages * self.bpp

    def read(self, addr, nbytes):
        """Read one or more bytes from the EEPROM starting from a specific address"""
        return self.i2c.readfrom_mem(self.i2c_addr, addr, nbytes, addrsize=16)

    def write(self, addr, buf):
        """Write one or more bytes to the EEPROM starting from a specific address"""
        offset = addr % self.bpp
        partial = 0
        # partial page write
        if offset > 0:
            partial = self.bpp - offset
            self.i2c.writeto_mem(self.i2c_addr, addr, buf[0:partial], addrsize=16)
            time.sleep_ms(5)
            addr += partial
        # full page write
        for i in range(partial, len(buf), self.bpp):
            self.i2c.writeto_mem(self.i2c_addr, addr+i-partial, buf[i:i+self.bpp], addrsize=16)
            time.sleep_ms(5)

За да качите библиотеката:

  1. Свържете ESP32 към компютъра.
  2. Използвайте Thonny IDE или ampy за качване на at24c32n.py на вашето ESP32.

Намиране на I2C адреса на устройството

Преди да започнете работа с EEPROM, е добре да намерите I2C адреса му. Използвайте следния код, за да сканирате всички I2C устройства:

import machine

# Change this if you are using other ports
I2C_SDA_PIN = 6
I2C_SCL_PIN = 7
i2c=machine.I2C(0,sda=machine.Pin(I2C_SDA_PIN), scl=machine.Pin(I2C_SCL_PIN), freq=100000)

print('Scanning I2C bus.')
devices = i2c.scan() # this returns a list of devices

device_count = len(devices)

if device_count == 0:
    print('No i2c device found.')
else:
    print(device_count, 'devices found.')

for device in devices:
    print('Decimal address:', device, ", Hex address: ", hex(device))

Обикновено, AT24C32N има адрес 0x50. Също така разбираме че има и второ устройство което е закачено на I2C бъса. Това е RTC DS1307 който има адрес 0x68.

Основен код за запис и четене на данни от AT24C32N

# AT24C32N EEPROM има капацитет от 32K (32768 бита), което е 4KB (4096 байта).
# Тъй като всеки ред може да съдържа до 32 байта, можете да запишете 128 реда (4096 / 32 = 128).


from machine import I2C, Pin
from at24c32n import AT24C32N

# Инициализация на I2C интерфейса
i2c = I2C(0, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=100000)
eeprom = AT24C32N(i2c)

def write_line(eeprom, line_number, data):
    addr = line_number * 32  # Изчисляваме адреса за реда
    encoded_data = data.encode('utf-8')[:32]  # Конвертираме до 32 байта
    padded_data = encoded_data + b' ' * (32 - len(encoded_data))  # Добавяме празни байтове до 32 байта
    eeprom.write(addr, padded_data)  # Записваме данните в EEPROM

def read_line(eeprom, line_number):
    addr = line_number * 32  # Изчисляваме адреса за четене
    raw_data = eeprom.read(addr, 32)  # Четем 32 байта
    return raw_data.decode('utf-8').strip()  # Премахваме празните байтове

# Примери за запис и четене
write_line(eeprom, 0, "This is page 0")
write_line(eeprom, 1, "This is page 1")
write_line(eeprom, 2, "This is page 2")
write_line(eeprom, 3, "This is page 3")
write_line(eeprom, 4, "This is page 4")
write_line(eeprom, 5, "hello from www.ardudevelop.eu")

print(read_line(eeprom, 0))  # Прочита първи ред
print(read_line(eeprom, 1))  # Прочита втори ред
print(read_line(eeprom, 2))  # Прочита трети ред
print(read_line(eeprom, 3))  # Прочита четвърти ред
print(read_line(eeprom, 4))  # Прочита пети ред
print(read_line(eeprom, 5))  # Прочита шести ред

Обяснение на кода

Импортиране на необходимите библиотеки:

from machine import I2C, Pin
from at24c32n import AT24C32N

Инициализация на I2C интерфейс:

i2c = I2C(0, scl=Pin(7), sda=Pin(6), freq=100000)
eeprom = AT24C32N(i2c)

Тук конфигурираме I2C интерфейса със скорост 100kHz и използваме SDA на Pin 6 и SCL на Pin 7.

Функция за запис в EEPROM:

Функцията write_line записва текстови данни в EEPROM паметта AT24C32N, използвайки I2C интерфейс. Тя приема три аргумента: обекта eeprom, който представлява EEPROM модула, line_number, който указва номера на реда за запис, и data, което е текстът за записване.

def write_line(eeprom, line_number, data):
    addr = line_number * 32  # Изчисляваме адреса за реда
    encoded_data = data.encode('utf-8')[:32]  # Конвертираме до 32 байта
    padded_data = encoded_data + b' ' * (32 - len(encoded_data))  # Добавяме празни байтове до 32 байта
    eeprom.write(addr, padded_data)  # Записваме данните в EEPROM

Как работи функцията:

  • Изчисляване на адреса: Изчислява началния адрес, където ще се записват данните. Всеки ред в паметта е дълъг 32 байта, така че умножава номера на реда по 32, за да определи точния адрес.
  • Кодиране на текста: Превръща текста в байтов формат (UTF-8) и ограничава дължината му до 32 байта. Ако текстът е по-кратък от 32 байта, допълва останалата част с празни байтове, за да достигне фиксираната дължина.
  • Записване в EEPROM: Използва метода write на EEPROM обекта, за да запише данните на изчисления адрес.

Тази функция е полезна, когато искате да записвате текстови съобщения или данни на определени редове в EEPROM, като всеки ред е с фиксирана дължина от 32 байта. Това е особено подходящо за организиране на данните в EEPROM като таблица или регистър.

Функция за четене от EEPROM:

Функцията read_line чете данни от EEPROM паметта AT24C32N. Тя използва два аргумента: eeprom, който представлява обекта на EEPROM модула, и line_number, който указва номера на реда за четене.

def read_line(eeprom, line_number):
    addr = line_number * 32  # Изчисляваме адреса за четене
    raw_data = eeprom.read(addr, 32)  # Четем 32 байта
    return raw_data.decode('utf-8').strip()  # Премахваме празните байтове

Как работи функцията:

  1. Изчисляване на адреса: Изчислява началния адрес за четене, като умножава номера на реда по 32. Всеки ред в EEPROM е с фиксирана дължина от 32 байта.
  2. Четене на данни: Използва метода read на EEPROM обекта, за да прочете 32 байта от изчисления адрес.
  3. Декодиране и почистване: Превръща прочетените байтове обратно в текст (UTF-8) и премахва излишните празни интервали в края.

Тази функция е полезна за извличане на текстови данни, записани в EEPROM, като работи с фиксирани блокове от 32 байта, което улеснява структурирането на информацията.

Тест на функциите:

# Примери за запис и четене
write_line(eeprom, 0, "This is page 0")
write_line(eeprom, 1, "This is page 1")
write_line(eeprom, 2, "This is page 2")
write_line(eeprom, 3, "This is page 3")
write_line(eeprom, 4, "This is page 4")
write_line(eeprom, 5, "hello from www.ardudevelop.eu")

# Примери за изчитане и принтиране
print(read_line(eeprom, 0))  # Прочита първи ред
print(read_line(eeprom, 1))  # Прочита втори ред
print(read_line(eeprom, 2))  # Прочита трети ред
print(read_line(eeprom, 3))  # Прочита четвърти ред
print(read_line(eeprom, 4))  # Прочита пети ред
print(read_line(eeprom, 5))  # Прочита шести ред

Примерите демонстрират как да запишете и прочетете няколко реда от EEPROM.

Заключение

AT24C32N EEPROM е отличен избор за съхранение на данни при проекти с ESP32 и ESP8266. Чрез използване на MicroPython и I2C интерфейс, можете лесно да записвате и четете данни. Този урок ви показа основите на работа с AT24C32N и как да го интегрирате във вашите проекти.

Translate »