| pin | 機能 | Arduino端子 |
|---|---|---|
| 1 | A0 | GND |
| 2 | A1 | GND |
| 3 | A2 | 5V |
| 4 | Vss | GND |
| 5 | SDA | Analog 4 |
| 6 | SCL | Analog 5 |
| 7 | WP(Write Protect) | GND |
| 8 | Vcc | 5V |
最終更新日：
2011年2月20日
I2C EEPROMを使う
I2C方式のEEPROMには比較的大容量なものがあり、何かと使えそう。ということでArduinoにつないでみました。使ったのはMicrochipの24FC1025です。
ポイント
Arduinoには標準のI2C通信のライブラリ（Wireクラス）があり、これを使えば簡単にアクセスできます。しかしこのライブラリを使う上で若干のデメリットがあります。
まずこのライブラリ、通信はbeginTransmission()で始まりendTransmission()で終わりますが、実際の通信はendTransmission()にて実行されます。つまりその間にsend()で送信したデータはバッファされるだけです。 さらに実際の送信時、さらに別のバッファにコピーされます。送信する量の2倍のRAMを消費し、なんだか無駄です。ちなみにこれらのバッファは標準では32バイトですが、24FC1025のページ書き込みは一度に128バイトまで書き込めます。これに合わせてライブラリのバッファ容量を広げると、合計256バイトもRAMを消費してしまうことになってしまいます。
そして、このEEPROMは書き込みがビジーかどうか、デバイスアドレスを送信した直後のACK/NOACKにて判断します。しかしこのライブラリを使うと、この結果がendTransmission()を実行した後でしかわかりません。もしここでビジーという事がわかれば再度beginTransmission()から実行しなおさなければなりません。これまたちょっと無駄です。
ArduinoサイトのplaygroundにもI2C EEPROM用のライブラリが掲載されていますが、これもWireクラス利用しているので同じです。
という事で、これらのライブラリを使わずにアクセスしてみました。
接続
基本的な接続はArduinoとは2本の信号線と電源だけです。SDA,SCLは1kΩでプルアップします。A0, A1は共に0(GND)に接続しました。A2は"1"にする必要があるので5Vに接続します。
基本関数
まずはI2Cにて通信するための基本的な関数を作成しました。
i2c_getStatus()は単にステータスを受信するだけですが、デバッグを容易にするためにひとつの関数にしました。結果をグローバル変数に保存するのはちょっと美しくないですが…。
i2c_init()は初期設定。ライブラリの初期設定部分をパクってますが、割り込みは利用していません。転送速度は400kHzにしました。
i2c_sendStartCondition()はスタートコンディションを送信する関数です。このあたりはATMega328のデータシートに記載されている例を利用しています。
i2c_sendData(), i2c_receiveData()はそれぞれ1バイト送信・受信する関数です。受信側は連続して読み出す時にfContinueをtrueにすると受信後にACKを発行するようにしています。これによってシーケンシャルリードが可能になります。
i2c_start()はスタートコンディションを送信後、コントロールバイト（スレーブアドレスとR/Wフラグ）を送信します。この結果がNOACKだった場合は書き込みビジーなので、スタートコンディションから再送します。
sketch
byte i2c_status;
void i2c_getStatus() {
i2c_status = TWSR & 0xF8;
return ;
}
void i2c_init() {
// pull up
sbi(PORTC, 4);
sbi(PORTC, 5);
// initialize twi prescaler and bit rate
cbi(TWSR, TWPS0);
cbi(TWSR, TWPS1);
// TWBR = ((CPU_FREQ / TWI_FREQ) - 16) / 2;
TWBR = ((16000000 / 400000) - 16) / 2;
// enable twi module, acks
TWCR = _BV(TWEN) | _BV(TWEA);
}
byte i2c_sendStartCondition() {
// send Start Condituin
TWCR = (1<<TWINT)|(1<<TWSTA)| (1<<TWEN) | (1<<TWEA);
// wait for TWINT Flag set.
while (!(TWCR & (1<<TWINT))) ;
i2c_getStatus();
if ((i2c_status == 0x08) || (i2c_status == 0x10)) {
// receive ACK
return true;
}
return false;
}
byte i2c_sendData(byte data) {
// send 1 byte
TWDR = data;
TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWEN);
// wait for send
while (!(TWCR & (1<<TWINT))) ;
i2c_getStatus();
// check status
if (i2c_status != 0x28) {
// receive ACK
return false;
}
return true;
}
byte i2c_receiveData(byte *pData, bool fContinue = false) {
// wait for receive
if(fContinue) {
TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWEN) | (1<<TWEA);
} else {
TWCR = (1<<TWINT) | (1<<TWEN) ;
}
while (!(TWCR & (1<<TWINT))) ;
*pData = TWDR;
i2c_getStatus();
if(i2c_status == 0x50) return true;
return false;
}
byte i2c_start(byte sla, byte mode) {
byte data;
data = sla << 1 | mode;
do {
if(!i2c_sendStartCondition()) return false;
i2c_sendData(data);
} while ((i2c_status == 0x20) || (i2c_status == 0x48)); // repeat when receive not ack
return true;
}
byte i2c_stop() {
// send Stop condition
TWCR = (1<<TWINT)|(1<<TWSTO)| (1<<TWEN);
}
データの書き込み
書き込み時には、まずコントロールバイトを送信後、アクセスするアドレスを上位8ビット、下位8ビットの順に送信、さらに書き込むデータを送信します。ページ書き込みの場合はi2c_sendData()を書き込みたいバイト数だけ繰り返すだけです（）。最後にi2c_stop()を呼び出してストップコンディションを送信します。
ここではバンクを0固定にしているので、1024kbit（128kByte）のメモリなのに64kByteしかアクセスしていません。
Sketch
#define MEM0 0x50
#define I2C_WRITE 0
#define I2C_READ 1
void sendAddress(word address) {
i2c_sendData(address >> 8);
i2c_sendData(address & 0xff);
}
void eeprom_writeData(word address,byte data)
{
i2c_start(MEM0,I2C_WRITE);
sendAddress(address);
i2c_sendData(data);
i2c_stop();
}データの読み出し
読み出し時は、書き込み時と同様にコントロールバイトとアクセスするアドレスを送信し、それから再度コントロールバイトをR/WフラグをRで送信し、データを受信します。シーケンシャルリードの場合は、最後のデータ以外では i2c_receiveData(&data,true) と呼び出して読み出します。
Sketch
byte eeprom_readData(word address)
{
byte data;
i2c_start(MEM0,I2C_WRITE);
sendAddress(address);
i2c_start(MEM0,I2C_READ);
i2c_receiveData(&data);
i2c_stop();
return(data);
}ということでライブラリを使わずにも簡単にアクセスできました。