Jak zapisać EEPROM w Atmega8 podczas wyłączania zasilania?

Witam Kolegów,
Czy ktoś z Szanownych Kolegów
zajmował się rozwiązaniem sprzętowo/
programistycznym pozwalającym
zapisać kilka bajtów pamięci EEPROM w
czasie wyłączania zasilania - chodzi o zapisanie bieżących wartości kilku
zmiennych (mega8)... ro biw

Tak.

Chodzi mi o sprawdzone rozwiązanie sprzętowe tym bardziej, iż nie mam wolnych portów w mikrokontrolerze a chcę zwolnić użytkownika z potrzeby zapisywania wrażliwych danych przed wyłączeniem zasilania. Oczywiście można by zastosować RTC (z RAM) i podtrzymaniem lub FRAM ale problem braku wolnych portów wyklucza to rozwiązanie jak... i zapewne wszystkie pozostałe (w tym przypadku)... robiw

robiw napisał:

Chodzi mi o sprawdzone rozwiązanie sprzętowe tym bardziej, iż nie mam wolnych portów w mikrokontrolerze

Jakiś jeden port musisz wygospodarować (komparator lub ADC), bo skąd uC będzie wiedział, że pada zasilanie?

robiw napisał:

a chcę zwolnić użytkownika z potrzeby zapisywania wrażliwych danych przed wyłączeniem zasilania.

To zapisuj te dane wtedy, gdy użytkownik je zmieni. Chyba, że dzieje się to zbyt często.

Zbych_ napisał:

Jakiś jeden port musisz wygospodarować (komparator lub ADC), bo skąd uC będzie wiedział, że pada zasilanie?

Przerwanie od BOD?

Zbych_ napisał:

To zapisuj te dane wtedy, gdy użytkownik je zmieni. Chyba, że dzieje się to zbyt często.

co 1 sek ...robiw

A nogę Reset wykorzystujesz jako zwykłe wyprowadzenie IO i też jest zajęte czy nadal służy jako Reset zewnętrzny?

Dodano po 1 [minuty]:

BOD generuje reset, nie przerwanie.

Reset służy jako Reset (w zasadzie wykorzystywany tylko podczas programowania), podciągnięty rezystorem do VCC. OT: chyba sa ATmegi z przerwaniem BOD... robiw

Zrób zewnętrzny układ który przy spadku napięcia przy określonym progu jednorazowo na krótki czas zewrze reset do masy i zaraz odpuści. Pamięc SRAM nie traci zawartości po resecie, więc jak program wstanie, sprawdzi źródło resetu i jeśli to był reset zewnętrzny zapisze zmienne do eeprom a potem może już bezpiecznie zdechnąć.
To takie rozwiązanie, które mi na szybko przychodzi do głowy.
Nie sprawdzone.

Nie sadzę by przy nagłym wyłączeniu zasilania ta procedura podołałaby czasowo... chyba czas zmienić PCB i zastosować FRAM ...robiw

BOD się jako tako nadaje, bo zazwyczaj się go wykorzystuje do utrzymania MCU w stanie RESET kiedy zasilanie już jest niewystarczające. Można co prawda go ustawić na więcej, co da trochę czasu, przy okazji należy zmodyfikować wektor RESET tak aby domyślna funkcja zanim wystartuje program sprawdzała źródło RESET - jeśli jest nim BOD to wtedy może zapisywać EEPROM. Oczywiście trzeba dodać dodatkowe zabezpieczenia programowe - np. flagi o konieczności zapisu, czy CRC aby sprawdzić integralność danych do zapisu.
A czasu jest sporo, biorąc pod uwagę, że zapis strony EEPROM to czas rzędu kilku ms (stosując wear leveling + rozdzielenie kasowania i zapisu dostępne w niektórych AVR można ten czas jeszcze skrócić o połowę) to czasu jest aż nadto - zawsze zresztą można nieco zwiększyć kondensator przy zasilaczu, albo dać diodę + kondensator do podtrzymania samego MCU. A najlepiej to może wziąć MCU posiadający osobną domenę do zasilania backupowego części MCU, niektóre XMEGA tak mają, jeśli mówimy o AVR.

Przecież BOD spowoduje reset procka (i podtrzymanie tego stanu do czasu zwiększenia się Vcc czyli do ponownego włączenia zasilania) więc co to zmienia? Chodzi Ci o to by w procedurze obsługi ISR od Resetu sprawdzać źródło resetu i jeśli jest to BOD to zapisywać te dane do EEPROMa? Dodatkowo BOD ustawić na 4V by procedura ISR miała jeszcze sporo czasu by zapisać te dane w EEPROMIe zanim napięcie spadnie do niebezpiecznej wartości? Po co w takim razie jakiekolwiek flagi w programie głównym? A GCC nie tworzy z automatu ISR dla wektora 0x0000? robiw

Nie popatrzałem dokładnie, w M8 nie ma takiej możliwości aby BOD zaprząc do czegoś innego niż utrzymanie na stałe MCU w stanie RESET. Więc to odpada. Ale można zastosować komparator, lub przerwanie od pinu IO (w M8 przerwanie INT). W obu przypadkach dobierasz dzielnik tak, aby przy obniżeniu się zasilania (napięcie można wziąć zza kondensatora filtrującego po mostku) następowała zmiana stanu pinu/komparatora. Z pinem jest o tyle gorzej, że próg zależy od kilku czynników i w jakimś zakresie jest zmienny. Z AC jest stabilniej. W przerwaniu zapisujesz EEPROM i jest ok. Niestety w M8 PC6, który jest na RESET ani nie generuje przerwań, ani nie można go wykorzystać jako wejście do AC, więc potrzebny jest inny pin, a jego funkcje można przerzucić na RESET (tylko trzeba mieć programator HV, funkcja musi być kompatybilna z HV i trzeba pamiętać, że ten pin ma ograniczone zabezpieczenia).
BTW, wektor RESET podobnie jak każdy inny można przejąć i wstawić tam swój kod. W C nawet nie trzeba go jakoś specjalnie przejmować, bo są sekcje .init w których można umieścić swoje funkcje i w zależności od sekcji będą one wykonywane nawet przed kodem startowym C.

Ale czy BOD powodując reset nie skoczy wcześniej do ISR dla wektora resetu gdzie można by wykonać te operacje zanim procek padnie? Już się zgubiłem...robiw

Nie jest ważne jaki wektor dla BOD tworzy GCC, bo licznik rozkazów jest zerowany sprzętowo. Ponadto procesor nie wstanie dopóki napięcie nie wzrośnie ponad ustawiony próg napięcia.
Skoro napięcie może zaniknąć, to prawdopodobnie procesor jest zasilany z sieci. W takim wypadku najszybszym rozwiązaniem jest sprawdzanie obecności impulsów przed prostownikiem - ich brak przez ponad 10ms wskazuje na zanik napięcia sieci.
Jeśli upierasz się przy rozwiązaniu analogowym, to mierz napięcie VBG używając jako napięcia odniesienia AVCC.

Zasilacz to akumulator samochodowy - zasilanie odcina wyjęcie kluczyka...robiw

No ale BOD utrzymuje reset póki napięcie jest niższe, więc jeśli napięcie zacznie spadać, BOD będzie trzymał reset. Jeśli napięcie nie wróci wcześniej, niż opadnie aż do skasowania pamięci SRAM, to kicha.
robiw - rozwiązanie, które wcześniej Ci podałem ma szanse się wyrobić czasowo bez problemu. Wystarczy jakiś kondensator na zasilanie, by napięcie nie spadło szybko.
Załóżmy, że zasilasz uC napięciem 5 V.
Wystarczy układ, który np przy napięciu 4.5V da na wyjściu 0 a już przy napięciu 4.35V da na wyjściu 1. Wtedy uC znowu wstanie, i zanim napięcie spadnie do napięcia BOD (jeśli jest włączony) uC zdąży zapisać dane do Eeprom.

...czyli BOD powoduje reset... program nie skacze do wektora resetu tylko procek jest utrzymywany w stanie resetu, stan ustępuje, wtedy procek skacze do wektora resetu i wykonuje co tam jest zapisane? Krótko mówiąc, jeśli napięcie zostaje nagle docięte to tym sposobem nie da się zapisać EEPROMa bo BOD nie potrafi nic więcej? robiw

Dodano po 1 [minuty]:

drzasiek napisał:

Wystarczy układ, który np przy napięciu 4.5V da na wyjściu 0 a już przy napięciu 4.35V da na wyjściu 1. Wtedy uC znowu wstanie, i zanim napięcie spadnie do napięcia BOD (jeśli jest włączony) uC zdąży zapisać dane do Eeprom.

Masz rację - przynajmniej teoretycznie - tymczasem żaden ukłąd nie przychodzi mi do głowy...robiw

Dodano po 5 [minuty]:

A nie ma ATmegi z przerwaniem od BODa? To załatwiłoby sprawę! Ewentualnie - wykorzystać komparator i przerwanie od niego do zapisu EEPROMa...ale to i tak wymaga zastosowania nowego procesora i projektu nowej płytki bo w tym NIE MAM już żadnego, WOLNEGO pinu - w takim razie zastanawiam się czy nie lepiej już "zapodać" FRAMa (FM24C04) jako rozwiązanie pewne na 100%? Jak myślicie? robiw

Jeśli rozważasz zmianę uC na taki z większą ilością wyprowadzeń, aby podłączyć FRAM, zastanów się jaki to ma sens?
Skoro będziesz miał więcej nóg, wykorzystaj wbudowany komparator analogowy a za pieniądze które chciałeś wydać na FRAM kup dzieciom lizaki

Poziom wyzwalania ustawić np. na 4V i w przerwaniu od komparatora dokonać zapisu eeproma? Dodatkowo dioda schottky za zasilaniu procka a za diodą (tuż przy nóżce) tantal powiedzmy 47uF? robiw

Dodano po 36 [minuty]:

Ale zaraz, zaraz...! Prawie by sie udało bez żadnych zmian! Komparator konfigurujemy tak:

- jedna końcówka podłączona do VBG (bandgap reference = 1.23V),
- druga przez MUX ADC do PC6 (czyli Reset) a PC6 do VCC przez rezystor (czyli tak jak jest).

Wszystko byłoby dobrze, gdyby bandgap reference można było zmienic na wyższy potencjał, no i z kolei nie wiem czy wtedy PC6 może służyć równiez jako Reset, ale raczej tak (do programowania).

Jest to rozwiązanie bez zmiany hardware, choć akurat w tym przypadku nie rozwiązuje problemu...ale ciekawe ...robiw

Dlaczego nie chcesz zastosować tego rozwiązania:

Tomasz Gumny napisał:

Jeśli upierasz się przy rozwiązaniu analogowym, to mierz napięcie VBG używając jako napięcia odniesienia AVCC.

Nie wymaga sprzętu a jest dość elastyczne jeśli chodzi o próg wyzwalania.

Jak? Vbg na jednej z nóg komparatora będzie stałe ≈ 1.23V dla ATmega8. Druga noga komparatora podłączona przez MUX ADC do VCC. Chodzi Ci o to by to VCC podzielić tak by na nodze resetu (PC6) było np 1.5V i wtedy przy spadku VCC będzie ono za chwilę mniejsze niż Vbg i nastąpi przerwanie od komparatora a w nim zapis? robiw

Po pierwsze obawiam się, że najpierw wystąpi reset niż ISR komparatora w takim przypadku a po drugie to nie wiem czy można będzie w ogóle używać PC6 jako resetu...

Faktycznie, rozwiązanie z mierzeniem napięcia band-gap poprzez ADC jest najlepsze.
Ustawiasz napięcie referencyjne z nogi AVCC:
REFS1 REFS0
0 1 AVCC with external capacitor at AREF pin
A jako wejście mierzone w rejestrze ADMUX ustawiasz:
MUX3:0
1110 - 1.30V (VBG)

W takim wypadku im napięcie zasilania będzie mniejsze (AVCC spada) tym wartość mierzonego napięcia VBG będzie miała większą wartość.
Proste i na pewno bez żadnych zmian sprzętowych.

Ale to nie daje żadnego przerwania, jak procek będzie zajęty czymś przez kilkadziesiąt ms to może być za późno... Rozwiązanie z komparatorem byłoby lepsze...robiw

Dodano po 21 [minuty]:

Chyba, że puścić go w trybie Free running z pomiarem powiedzmy co ok.5ms. W ISR sprawdzenie poziomu napięcia (zmniejszyć rozdzielczość do 8bitów) i jak niski, powiedzmy 4.0V (w przeliczeniu do Vbg) to zapis do EEPROMa i pętla while(1) co by czekać, aż procek się wyłoży do końca . BOD na 2.7V...robiw

Zamykając temat podsumuję rozwiązanie, bo może komuś się przyda:

Zasada działania jest prosta: wewnętrzny przetwornik ADC ustawiamy w taki sposób by mierzył napięcie wewnętrznego źródła napięcia odniesienia VBG (bandgap), które w przypadku ATmegi8 = 1.3V. Jako napięcie odniesienia dla wspomnianego przetwornika ADC ustawiamy napięcie na końcówce AVCC (odfiltrowane poprzez dławik do VCC i kondensator ceramiczny do masy, do tego AREF poprzez kondensator ceramiczny także do masy. Zasilanie mikrokontrolera (miejsce połączenia wyprowadzenia VCC z AVCC (przez dławik)) doprowadzamy poprzez diodę Schottky'ego (niskie napięcie drop) ze źródła napięcia zasilającego. Za diodą (w kierunku mikrokontrolera) kondensator tantalowy ok.100µF pozwalający na podtrzymanie napięcia zasilającego sam mikrokontroler na czas niezbędny na zapis EEPROMa przy zaniku zasilania (dobrać eksperymentalnie). Układ BOD mikrokontrolera włączony (2.7V) by zapobiec błędom zapisu. Szkielet programu obsługi jak niżej (przykład dla ATmegi8):



Rozwiązanie wymaga testów praktycznych. Pozdrawiam...robiw

Czy delay nie powinien być wewnątrz ifa?

Ano tak. Pisałem na szybko . Robiw

Po testach praktycznych otrzymałem następujące wyniki (zastosowałem zwykłą diodę 1N4148 zamiast Schottky oraz zwykły elektrolit do podtrzymania 200µF):

- czas rozładowania od progu 4.0V do progu 2.7V (progu BODa) wynosi około 28ms dla układu testowego (wyłączony AC),
- czas ten pozwala na pewne zapisanie 4 bajtów danych (w procedurze ISR ADC), 5-ty bajt nigdy nie zdąży być już zapisany (bajty ułożone były w strukturze - zapis za pomocą eeprom_write_block).

Rozumiem, że czasy zapisu 5 bajtów niezależnie od tego czy będzie to (w C) 5 oddzielnych instrukcji eeprom_write_byte czy 1 instrukcja eeprom_write_block będzie zbliżony i na jeden bajt wynosi około 8.5ms (w sumie ciekawe, że zdążył zapisywać 4-ty bajt)? Wniosek z tego, by pewnie zapisać 5 słów uint32_t należałoby zastosować najlepiej 3 kondensatory 470µF o niskiej upływności? robiw

Upływność kondensatorów przy tak krótkich czasach podtrzymania jest bez większego znaczenia. Z drugiej strony używasz starego procka (M8), który ma długie czasy zapisu EEPROM, nie lepiej użyć np. M88, dla którego pełen zapis to 3,4ms, czyli ponad 2x krócej, w dodatku można rozdzielić kasowanie i zapis, co daje jużtylko 1,8ms, czyli ponad 4x której niż w przypadku M8.
Mam wrażenie, że niepotrzebnie próbujesz obchodzić problemy, które sam stworzyłeś. Ale jak to mówią "Weeks of programming can save you hours of planning"

Nie bardzo wiem o jakich to problemach mówisz, które to sam stworzyłem poza tym, że nie pomyslalem o zapisie no i o tym, że wolnych portów w medze nie mam. Tak czy inaczej temat jest ciekawy i rozwiązanie także . M88 jest jak najlepszym pomysłem. Nie wiem czemu ale jakoś się przyzwyczaiłem do M8 . robiw