Как проверить eeprom на работоспособность

Анатолий Беляев (aka Mr.ALB). Персональный сайт

Mr.ALB

Столкнулся с некоторой проблемой – в одной плате Ардуино не все ячейки EEPROM работали на запись, поэтому написал программку, которая проверяет способность микроконтроллера записывать и считывать значения в каждую ячейку EEPROM.

Собственно программка не большая, всего на 3 кБ. Пользоваться просто: загружаете скетч в ардуинку и включаете монитор серийного порта в среде разработки IDE. На экране вы увидите построчно и последовательно перебор всех ячеек EEPROM, в которые будут записываться случайно выбранное значение и затем оно же будет из ячейки считываться.

Если записанное и считанное значения совпадают, то переходим к проверке следующей ячейки памяти, а если не совпадают, то программа будет остановлена и на экране будет выведено соответствующее сообщение.

С помощью этой программки отловил битые ячейки памяти в одной Ардуинке, и перестроил программу для неё так, чтобы не использовать эти неисправные ячейки.

С тех пор, прежде чем писать отзыв в магазине, все покупаемые платы Ардуино проверяю этой программой, что и вам рекомендую делать.

Скетч для проверки EEPROM

Ниже привожу скетч и после него уже архив со скетчем для IDE.

Весь код подробно закомментирован, с его пониманием, надеюсь, проблем не будет.

ATMega168 – 512 ячеек,
ATMega328 – 1024 ячейки,
ATMega2560 – 4096 ячейки,
LGT8F328P – 1020 ячеек.

Соответствующее число передаётся переменной EEPROM_max.

Библиотека < EEPROM . h > имеет функцию проверки максимального размера EEPROM, поэтому использовал такую функцию для автоматического определения EEPROM_max. Проверял на микроконтроллерах AVR и на микроконтроллере LGT8F328P. Замечу, что этот китайский микроконтроллер требует некоторой настройки библиотеки. Полная библиотека для работы с EEPROM для LGT8F находится в Приложении.

/*********************************************************** * Проверка работоспособности EEPROM * 2019-10-22 Mr.ALB v1 * 2019-11-19 Mr.ALB v2 Переделка функции fnTxRx * Для вывода сообщений на русском языке в * Мониторе порта - установите кодировку скетча * в UTF-8 * 2020-03-23 Mr.ALB v2.1 Добавил для ATMega2560 * 2022-02-16 Mr.ALB v3 автоматическое определение * 2022-02-17 Mr.ALB v3 Автоматическое определение * размера EEPROM * через функцию length() для AVR * и через функцию size() для LGT8F **********************************************************/ // Для Работы с AVR закомментируйте строку ниже //#define USE_LGT_EEPROM_API // Для работы с LGT8F #include EEPROM.h> byte val, val_rx; int count_error = 0; int EEPROM_max; int address; char choice; // Переменная выбора действия void setup() < //Установка начала псевдослучайного числа randomSeed(analogRead(1)); // Инициализация порта для монитора Serial.begin(9600); while (!Serial); // Автоматическое определение максимального размера EEPROM #if defined(USE_LGT_EEPROM_API) EEPROM_max = EEPROM.size(); // Для LGT8F #else EEPROM_max = EEPROM.length(); // Для AVR #endif Serial.println(F("Проверка Arduino EEPROM Test v3.1")); Serial.println(F("http://mralb.ru/sections/programming/arduino_10.php")); Serial.print(F("Размер EEPROM: ")); Serial.println(EEPROM_max); > void loop() < Serial.println(); Serial.println(F("Выбор действия: Отправить значение в порт")); Serial.println(F("1. Проверка всех ячеек EEPROM")); Serial.println(F("2. Проверка EEPROM выборочно")); Serial.println(F("3. Очистить весь EEPROM")); // Читаем значение из последовательного порта while (1) < choice = Serial.read(); if (choice == '1') < Serial.println(F("Выбрано: проверка EEPROM")); fnCheckEEPROM(); break; > if (choice == '2') < Serial.println(); Serial.println(F("Выбрано: проверка EEPROM выборочно")); address = 26; byte s = fnTxRx(address, random(0, 256)); break; > if (choice == '3') < Serial.println(F("Выбрано: Очистить EEPROM")); fnClearEEPROM(); break; > > > /****************************** Проверка всех ячеек EEPROM *****************************/ void fnCheckEEPROM() < // Перебор всех ячеек EEPROM в цикле for (int i = 0; i  EEPROM_max; i++) < val = random(0, 256); // Случайное число // Записываем val и считываем val_rx по адресу i val_rx = fnTxRx(i, val); // Проверим совпадение записанного и считанного if (val != val_rx) < // Если записанное число не совпадает со считанным Serial.print(F("\t")); Serial.println(F("Не совпадает!")); // Сообщение count_error++; > > // Вывод сообщения о результате проверки Serial.println(); Serial.println(F("Версия программы v3.1")); Serial.println(F("Проверка EEPROM завершена.")); if (count_error > 0) < Serial.print(F("Повреждено: ")); Serial.print(count_error); Serial.println(F(" ячеек EEPROM")); Serial.println(F("В них считанные значения не совпадают с записанными.")); > else < Serial.print(F("Считанные значения совпадают")); Serial.println(F(" с записанными во всех ячейках EEPROM.")); > > /************************** Очистка EEPROM записываем в ячейки 255 ***************************/ void fnClearEEPROM() < Serial.println(); Serial.println(F("Очистка EEPROM")); for (int i = 0; i  EEPROM_max; i++) < Serial.print(i); Serial.print(F("\t")); Serial.print(F("Было: ")); Serial.print(EEPROM.read(i)); Serial.print(F("\t")); EEPROM.write(i, 255); // Записываем число 255/0xFF в EEPROM Serial.print(F("Стало: ")); Serial.println(EEPROM.read(i)); > Serial.println(); Serial.println(F("Очистка EEPROM завершена.")); > /* Функция записи и считывания числа в и из EEPROM */ byte fnTxRx(int i, byte v) < byte v_rx, eData; Serial.print(i); Serial.print(F("\t")); Serial.print(F("Было: ")); eData = EEPROM.read(i); // Начальное число в ячейке Serial.print(eData); Serial.print(F("\t")); EEPROM.write(i, v); // Записываем число в EEPROM Serial.print(F("Записано: ")); Serial.print(v); // Выводим записанное число Serial.print(F("\t")); v_rx = EEPROM.read(i); // Считываем записанное число из ячейки Serial.print(F("считано: ")); Serial.print(v_rx, DEC); // Выводим десятичное значение Serial.print(F("\t")); EEPROM.write(i, eData); // Записываем начальное число в EEPROM Serial.print(F("Восстановлено: ")); Serial.println(EEPROM.read(i)); return v_rx; >

Приложение

Библиотека для LGT8F: E2PROM.rar
Скетч: eeprom_test.zip
Скетч: my_eeprom_test.rar 2022-02-17

Примечание

Небольшое замечание: если у вас в Мониторе порта вместо русских букв выводятся разные крякозябры, то скорее всего ваш скетч имеет кодировку не UTF-8, а WINDOWS-1251 или какую-то другую. Запишите скетч в кодировке UTF-8.

Ещё такое может быть, если в программе/скетче задана скорость обмена через последовательный (Serial) порт не соответствующая вашей плате или открытому окну последовательного порта. Попробуйте изменить скорость обмена данными, возможно это решит проблему. У меня некоторые платы работали на скорости 2400 бод, тогда как в скетче было установлена скорость 9600 бод.

2019-10-22 . Mr.ALB

Страница 11

Тест памяти EEPROM на битые ячейки

Приветствую вас, сегодня я делюсь с вами моим тестом, а точнее тестами энергонезависимой памяти EEPROM на наличие битых или испорченных байтов. На мой взгляд, полезный тест на проверку работоспособности памяти EEPROM после долгой эксплуатации, а так же проверка, если ваши данные, настройки и прочее начали неожиданно сбиваться.

Скетч

#include "EEPROM.h" void setup() < byte eData, tData1, tData2, tData3 = 0; Serial.begin(9600); Serial.println("Arduino EEPROM Test v1.0"); Serial.println("http://arduino.on.kg"); // Проходим в цикле всю память EEPROM. for (int i = 0; i < EEPROM.length(); i++) < // Запоминаем то, что записано в EEPROM. eData = EEPROM.read(i); // Записываем в ячейку EEPROM нули. EEPROM.write(i, 0); tData1 = EEPROM.read(i); if (tData1 != 0) < Serial.print("Cell "); Serial.print(i); Serial.println(" is corrupted (Test 1)."); continue; >// Записываем в ячейку EEPROM единицы. EEPROM.write(i, 255); tData2 = EEPROM.read(i); if (tData2 != 255) < Serial.print("Cell "); Serial.print(i); Serial.println(" is corrupted (Test 2)."); continue; >// Восстанавливаем данные в EEPROM. EEPROM.write(i, eData); tData3 = EEPROM.read(i); if (tData3 != eData) < Serial.print("Cell "); Serial.print(i); Serial.println(" is corrupted (Test 3)."); continue; >> Serial.println("The test is completed."); > void loop() < // Пустой цикл. >

Как проверить eeprom на работоспособность

Внутренняя программа микроконтроллера AVR может читать и записывать любой байт EEPROM памяти. Однако при программировании EEPROM`a внешним программатором чтение и запись осуществляется постранично. В зависимости от типа микроконтроллера страницы EEPROM памяти имеют разный размер. Например, у микроконтроллера atmega16 размер страницы EEPROM памяти равен 4-ем байтам.
Существует мнение, что заявленный производителем ресурс EEPROM памяти AVR микроконтроллеров, равный 100000 циклов запись/чтение, относится не к единичной ячейке памяти, а к целой странице. То есть если мы в один байт EEPROM`а atmega16 запишем 100000 раз, остальные три ячейки страницы памяти потеряют свой ресурс, будучи вроде ни разу не тронутыми.
Мне стало интересно узнать, соответствует ли это действительности, и я провел небольшой тест EEPROM памяти atmega16. Понятно, что этот тест не является каким-то глубоким научным исследованием, но это все же лучше, чем ничего.

Суть теста была предельно проста. В заданный байт EEPROM`a записывалось произвольное число, затем из этой же ячейки производилось чтение. Далее программа сравнивала записанное и считанное значение, и по результату сравнения увеличивался или счетчик удачных записей, или счетчик ошибок. Произвольное число генерировалось с помощью встроенной Си функции, а запись-чтение EEPROM`a производилось самописными функциями (чтобы можно было обращаться к EEPROM по конкретным адресам).
Каждые 10000 удачных записей в терминал выводилось сообщение с адресом тестируемой ячейки, числом произведенных записей и последним записанным числом. Таким образом, я контролировал, что микроконтроллер тестирует память, и каждый раз записывает разные числа. Также в терминал выводилось сообщение при появлении ошибок, чтобы отследить момент первого сбоя и посмотреть, как они накапливаются.
Ячейки тестировались в порядке возрастания адреса. Сначала «убивалась» 0-я ячейка, затем 1, 2 и так далее. То есть когда доходила очередь до последнего байта страницы (3 и 7 байты), предыдущие три были уже испорчены.

Результаты теста EEPROM

Всего я проверил 8 байтов EEPROM памяти atmega16, то есть две страницы. Да, это не так много, но вопреки моим ожиданиям ячейки оказались очень стойкими, и на тест одного байта уходило полдня. Полученные данные я свел в два графика.
Первый график отображает число циклов запись/чтение до появления первой ошибки. Из графика видно, что число циклов перезаписи для каждой ячейки составило не меньше 3 миллионов. Довольно большое число, но вряд ли ему стоит удивляться. Во-первых, заявленный ресурс EEPROM`a (100 тысяч), естественно, берется с большим запасом. Во-вторых, он указывается для всего рабочего температурного диапазона микроконтроллера, а я проводил тест только для комнатной температуры.
Как видите, ресурс одной ячейки никак не зависит от ресурса другой. Если бы от одной испорченной ячейки портилась вся страница, соседние ячейки EEPROM`a в лучшем случае не показали бы такой же результат, а в худшем начинали сбоить практически сразу. Этого не было. Например, 2-ой байт вообще побил все рекорды, выдержав 6 миллионов записей, а ведь он тестировался третьим по счету. Делайте выводы.

тест ресурса eeprom памяти

Второй график, составленный по результатам теста, отображает характер «деградации» ячейки памяти. Дело в том, что даже после появления сбоев, EEPROM памятью еще можно пользоваться. Некоторое время ошибки возникают достаточно редко, и только после превышения определенного порога, ячейка начинает сбоить практически постоянно. Это значит, что программные способы коррекции ошибок, реально могут продлить ресурс EEPROM памяти и их нужно применять.

Выводы

Заявленный фирмой Atmel ресурс EEPROM памяти микроконтроллеров AVR, равный 100 тысячам циклов запись/чтение, относится к ресурсу одного байта памяти, а не к целой странице.