Bus Pirate 3EEPROM Explorer Board: 5 шагов

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:55

Если у вас есть одна из игр Hack a Day's Bus Pirates, что вы с ней сделаете? Узнайте о EEPROM 1-Wire, I2C и SPI с помощью платы 3EEPROM explorer (мы называем ее THR-EE-PROM). EEPROM - это тип микросхемы памяти, которая хранит данные без постоянного источника питания. Это полезно для постоянного хранения данных в небольших цепях регистратора или для хранения пользовательских страниц на мини-веб-сервере. EEPROM бывают разных размеров и протоколов. 3EEPROM имеет три общих микросхемы EEPROM: DS2431 (1-Wire), 24AA- (I2C) и 25AA- (SPI). Все три были ранее продемонстрированы на Hack a Day, но в каждой демонстрации используются разные версии оборудования и прошивки Bus Pirate, поэтому новичку сложно усвоить, используя Bus Pirate v2go. Продолжайте читать, чтобы получить обновленное пошаговое руководство по использованию DS2431, 24AA- и 25AA- EEPROM с Bus Pirate v2go. У нас также есть полные журналы сеансов в виде текстовых файлов, поэтому вы не пропустите ни одной детали. У нас могут быть печатные платы или комплекты платы 3EEPROM explorer, произведенные в Seeed Studio. Печатные платы стоят около 10 долларов, комплекты - около 15 долларов, доставка по всему миру. Для начала нам необходимо организовать групповую закупку 10 печатных плат или 20 комплектов. Если вас интересует Bus Pirate, скоро появится версия 3. Я не смог включить некоторые элементы форматирования и HTML-таблицы в Instructable, вы можете увидеть исходный пост в блоге Dangerous Prototypes.

Шаг 1: Обзор оборудования 3EEPROM

Цель этого прототипа - узнать о EEPROM и трех общих протоколах шины. Сначала мы рассмотрим печатную плату 3EEPROM, а затем продемонстрируем каждую EEPROM с помощью универсального инструмента последовательного интерфейса Bus Pirate. Если у вас нет Bus Pirate, вы все равно можете следовать ему, потому что основной порядок интерфейсных операций остается неизменным независимо от того, как вы их реализуете. Схема полного размера [PNG]. Мы сделали схему и печатную плату, используя бесплатную версию Cadsoft Eagle. Вы можете скачать схему и печатную плату из архива Bus Pirate SVN. Печатная плата 3EEPROM содержит 1-Wire EEPROM DS2431 (IC1), 24AA-I2C EEPROM (IC4) и 25AA-SPI EEPROM (IC5). IC1) паразитно потребляет питание от шины 1-Wire, у него нет вывода внешнего источника питания и не требуется развязывающий конденсатор. IC2 и IC3 - это пустые места для дополнительных устройств 1-Wire, таких как другой датчик температуры DS2431 или DS1822. C1 (0,01 мкФ) является необязательным и требуется только в том случае, если IC2 или IC3 заполнены питаемым устройством 1-Wire. 1-Wire требует сильного подтягивающего резистора, максимум 2,2 кОм. Встроенные подтягивающие резисторы Bus Pirate имеют номинал 10 кОм, что слишком мало для правильного питания DS2431 во время записи. Плата 3EEPROM explorer включает в себя подтягивающий резистор 1,8 кОм, 1/8 Вт (R1) на шине 1-Wire, так что дополнительный резистор не требуется. 24AA- (IC4) и 25AA- (IC5) каждый из них имеет конденсатор емкостью 0,1 мкФ для отключения от источника питания (C2, C3). Вероятно, вам не понадобятся конденсаторы в такой простой схеме, мы не использовали их на прототипе платы в демонстрации. Шина I2C, используемая 24AA-, также требует подтягивающих резисторов, но подтягивающих резисторов на 10 кОм на плате Bus Pirate вполне достаточно. Все компоненты будут работать от 2,8 до 5 вольт постоянного тока. Схема питается через контакты VCC и GND перемычки 3. Есть два контакта VCC, один для питания, другой - для входа напряжения подтягивающего резистора Bus Pirate (Vpullup). бесплатная версия Cadsoft Eagle. Вы можете скачать схему и печатную плату из архива Bus Pirate SVN. Если вам нужна профессионально подготовленная печатная плата или комплект 3EEPROM, мы можем организовать групповую покупку, если заинтересуются 10 или 20 человек. Список запчастей R1 резистор 1800 Ом (1/8 ватта) C2, 3 конденсатор 0,1 мкФ / 10 В + JP1-4 штекерный разъем 0,1 дюйма IC1 DS2431 1K 1-проводная EEPROM TO-92IC4 ** 24AA014-I / P I2C EEPROM DIP8IC5 ** 25AA010A-I / P SPI EEPROM DIP8ICS4, 5 8-контактных разъемов DIP для IC5, 6 ** IC4, IC5 могут быть любого размера, мы связывались с небольшими микросхемами, мы использовали 128 и 128 Кбайт. Я не мог включить некоторое форматирование и таблицы HTML в Instructable вы можете увидеть исходный пост в блоге Dangerous Prototypes.

Шаг 2: 25AA- / 25LC- SPI EEPROM

Все демонстрации EEPROM выглядят примерно одинаково. Мы запишем на чип несколько чисел, а затем прочитаем их. Каждое устройство имеет условия, которые применяются, если вы хотите записать более нескольких значений, например размер страницы и ограничения по границам. Подробнее об этом читайте в техническом описании вашего конкретного устройства. Если вы не можете запустить демонстрацию, загрузите полный журнал терминала, чтобы не пропустить ни одного шага, который мы сделали. Подтягивающие резисторы являются наиболее частой проблемой, проверьте напряжение на подтягивающих контактах с помощью меню «v» в терминале Bus Pirate. Чип: 25AA, SPI EEPROM (1 Кбайт). Шина: SPI. Подтягивающие резисторы требуются только для интерфейса смешанного напряжения. Требования к питанию: от 1,8 до 5,5 вольт (AA), от 2,5 до 5,5 вольт (LC). Ссылки: техническое описание, демонстрация Hack a Day. Полный журнал сеансов Bus Pirate для этой демонстрации. Я не мог включить некоторые форматирование и таблицы HTML в Instructable, вы можете увидеть оригинал в блоге Dangerous Prototypes. IC5 - это I2C EEPROM серии 25AA от Microchip, эти EEPROM бывают разных размеров. Компоненты AA работают от 1,8 до 5,5 вольт, в то время как компоненты 25LC имеют минимальное требование 2,5 В. C3 (0,1 мкФ) отделяет SPI EEPROM от источника питания. Защиту от записи (WP) и удерживающие контакты можно было контролировать с помощью микроконтроллера, но мы отключили их, удерживая эти контакты на высоком уровне. Контакты шины SPI, CS, DO, CLK и DI, переносятся в заголовок JP4. Настройка Если вы используете Bus Pirate, подключите его к 3EEPROM или 25AA-IC, как показано на рисунке ниже. SPI обычно не требует подтягивающих резисторов. Интерфейс В терминале Bus Pirate нажмите «m» для перехода в меню режима и выберите SPI. Настройте библиотеку SPI для нормального вывода контактов, используйте значения по умолчанию для всех остальных настроек режима SPI. Включите источники питания (большая «W») в приглашении режима SPI. Наконец, получите отчет о напряжении, чтобы убедиться, что блоки питания работают («v»). Мы собираемся продемонстрировать, как напрямую подключать EEPROM при напряжении 3,3 вольта, используя библиотеку SPI в нормальном режиме вывода. Подтягивающие резисторы для этой демонстрации не требуются. Если вы хотите связать EEPROM с питанием от 5 вольт, используйте библиотеку SPI в режиме вывода с открытым коллектором (HiZ) и включите подтягивающие резисторы с выводом Vpullup (Vpu), подключенным к источнику питания EEPROM. Шаг 1, отключите защиту от записи SPI> [0b110] CS ENABLED <<< выбор микросхемы включен WRITE: 0x06 <<< команда отключения защиты от записи CS DISABLED <<25AA- защищен от записи при включении. Выберите нижний чип (CS) ([), отправьте команду отключения защиты от записи (0x06), а затем поднимите CS (]), чтобы разрешить запись в EEPROM. Команда отключения защиты от записи - это 0b00000110 в двоичном формате, но мы можем сократить ее до 0b110 и Bus Pirate все еще понимает. Шаг 2, запишите некоторые значения SPI> [0b10 0 3 2 1] CS ENABLED <<< выбор микросхемы включен WRITE: 0x02 <<< команда записи WRITE: 0x00 <<< начальный адрес записи WRITE: 0x03 <<< 3 значения для записи (3, 2, 1) WRITE: 0x02WRITE: 0x01CS DISABLED <<Теперь EEPROM доступен для записи. Сначала опустите CS, чтобы активировать 25AA- ([). Затем отправьте команду записи (0x02) и место начала записи (0). Отправьте данные в хранилище (3 2 1), затем поднимите CS (]), чтобы сохранить значения. Примечание: мы использовали крошечный 128-байтовый EEPROM, более крупные чипы будут использовать 16-битный (2-байтовый) адрес. Эта команда будет [0b10 0 '' '0' '' 3 2 1] для EEPROM размером более 256 байт, обратите внимание на второй 0. Чтобы быть уверенным, проверьте таблицу данных для вашей EEPROM. Шаг 3, считайте значения обратно SPI> [0b11 0 r: 3] CS ENABLED <<< выбор микросхемы включен WRITE: 0x03 <<< команда чтения WRITE: 0x00 <<< чтение начального адреса BULK READ 0x03 BYTES: <<< чтение 3 значений 0x03 0x02 0x01CS ОТКЛЮЧЕНО <<Наконец, прочитайте данные, чтобы убедиться, что запись прошла успешно. Выберите 25AA- ([), отправьте команду чтения (0x03) и начальный адрес (0), а затем прочтите три значения (r: 3). Поднимите CS, чтобы завершить транзакцию (]). Значения совпадают, запись прошла успешно. Примечание: мы использовали крошечный 128-байтовый EEPROM, более крупные чипы будут использовать 16-битный (2-байтовый) адрес. Эта команда будет [0b11 0 '' '0' '' r: 3] для EEPROM размером более 256 байт, обратите внимание на второй 0. Чтобы быть уверенным, проверьте таблицу данных для вашей EEPROM.

Шаг 3: 24AA- / 24LC I2C EEPROM

Чип: 24AA, I2C EEPROM (1 Кбайт). Шина: I2C, требуются подтягивающие резисторы. Требования к питанию: от 1,8 до 5,5 вольт (24AA), от 2,5 до 5,5 вольт (24LC). Ссылки: техническое описание, демонстрация Hack a Day. Полный журнал сеанса Bus Pirate для этой демонстрации. Я не смог включить некоторые форматирование и HTML-таблицы в Instructable, вы можете увидеть оригинал в блоге Dangerous Prototypes. IC4 - это EEPROM I2C серии 24AA от Microchip, эти EEPROM поставляются в виде тонна размеров. Элементы AA работают от 1,8 до 5,5 вольт, в то время как элементы 24LC- имеют минимальное требование 2,5 В. Конденсатор 0,1 мкФ (C2) отделяет IC4 от источника питания. Выводом защиты от записи (WP) можно управлять с помощью микроконтроллера, но для этой простой демонстрации мы отключим его, подключив к земле. Контакты шины I2C, SDA и SCL, выведены в заголовок JP2. Адрес большинства 24AA EEPROM - 1010AAAS, с последними четырьмя битами, определяемыми адресными контактами (A0, A1, A2) и битом выбора режима чтения / записи. (S). В этом примере все биты адреса заземлены, поэтому адрес записи EEPROM - 10100000 (страница 6 таблицы данных). Настройка Если вы используете Bus Pirate, подключите его к 3EEPROM или 24AA-IC, как показано на рисунке ниже. I2C - это двунаправленная шина, для которой требуются подтягивающие резисторы на обоих выводах. Вы можете использовать встроенные подтягивающие резисторы Bus Pirate, подключив вывод Vpullup (Vpu) к источнику питания 3,3 В и включив их на терминале. Примечание по интерфейсу: не все EEPROM I2C работают одинаково. Крошечный 24AA01, например, имеет совершенно другую систему адресации и команд. Обязательно сверьтесь с даташитом на свой чип. Нажмите "m" в терминале Bus Pirate и выберите I2C в меню режима. Включите источники питания (большая «W») и подтягивающие резисторы («p», вариант 2) в командной строке I2C. Получите отчет о напряжении ('v'), чтобы убедиться, что блоки питания включены, а вывод Vpullup подключен к напряжению. I2C> (0) <<(1) <<< использовать макрос поиска адреса Поиск 7-битного адресного пространства I2C. Найденные устройства по адресу: 0xA0 0xA1 <<Мы уже знаем, что адрес I2C - 10100000, но мы также можем использовать макрос поиска I2C Bus Pirate (1) для поиска 24AA-. Макрос поиска нашел устройство по ожидаемым адресам записи (0xA0) и чтения (0xA1). Шаг 1, запишите некоторые значения I2C> [0b10100000 0 0 3 2 1] I2C START CONDITION <<< I2C start condition WRITE: 0xA0 GOT ACK: YES <<< 24AA- write addressWRITE: 0x00 GOT ACK: YES <<< написать байт адреса 1WRITE: 0x00 GOT ACK: YES <<< байт адреса записи 2WRITE: 0x03 GOT ACK: YES <<< 3 значения для записи (3, 2, 1) WRITE: 0x02 GOT ACK: YESWRITE: 0x01 GOT ACK: YESI2C STOP CONDITION < <Начните запись с начального условия I2C ([), за которым следует адрес записи 24AA (0xa0). Затем отправьте 16-битный адрес для записи (0 0) и данные для записи (3 2 1). Завершите транзакцию I2C условием остановки (]). Шаг 2, установите указатель чтения I2C> [0b10100000 0 0] I2C START CONDITION <<< I2C start condition WRITE: 0xA0 GOT ACK: YES <<< 24AA- адрес записи WRITE: 0x00 GOT ACK: YES <<< байт адреса записи 1WRITE: 0x00 GOT ACK: YES <<< запись байта адреса 2I2C STOP CONDITION <<Для чтения из 24AA- требуется две операции. Один позиционирует указатель чтения / записи, другой возвращает значения. Начните с начального условия I2C ([) и адреса записи (0xa0). Отправьте 16-битный адрес для чтения (0 0), а затем условие остановки (]). На этот раз мы не отправили никаких данных для записи, мы просто поместили указатель чтения / записи обратно в начало данных, которые мы записали на шаге 1. Шаг 3, считайте некоторые значения I2C> [0b10100001 r: 3] I2C START CONDITION <<< I2C start condition ЗАПИСАТЬ: 0xA1 GOT ACK: YES <<< 24AA- адрес чтения BULK READ 0x03 BYTES: <<< прочитать 3 значения 0x03 0x02 0x01I2C STOP CONDITION <<Шаг 2 устанавливает указатель чтения / записи в начало данных, которые мы хотим прочитать. Теперь мы можем читать данные, используя адрес чтения 24AA. Начнем с начального условия I2C ([) и адреса чтения 24AA (0xa1). Прочтите три значения, которые мы написали на шаге 1 (r: 3), и завершите их условием остановки (]). Если значения совпадают, значит, ваша запись прошла успешно.

Шаг 4: DS2431 1-Wire EEPROM

Микросхема: DS2431, 1-Wire EEPROM (1 Кбайт). Шина: 1-Wire, требуется подтягивающий резистор <2,2 кОм. Требования к питанию: от 2,8 до 5,25 вольт. Ссылки: техническое описание, демонстрация Hack a Day. Полный журнал сеансов Bus Pirate. Для этой демонстрации я не мог включить некоторые форматирование и HTML-таблицы в Instructable, вы можете увидеть оригинал в блоге Dangerous Prototypes. DS2431 получает питание от подтягивающего резистора и не требует внешнего источника питания или развязывающего конденсатора. 1-Wire требуется сильный подтягивающий резистор, максимум 2,2 кОм. Встроенные подтягивающие резисторы Bus Pirate имеют номинал 10 кОм, что слишком мало для правильного питания DS2431 во время записи. Между питанием и выводом шины 1-Wire необходимо использовать внешний резистор 2,2 кОм или меньше. Если у вас возникли трудности с записью данных, убедитесь, что ваш подтягивающий резистор достаточно большой. Плата 3EEPROM explorer включает в себя подтягивающий резистор (R1) на 1800 Ом на шине 1-Wire, поэтому внешний резистор не требуется. Настройка Если вы используете Bus Pirate, подключите его к плате 3EEPROM или DS2431, как показано на рисунке ниже. DS2431 не требует вывода питания, он используется на плате 3EEPROM для питания большого подтягивающего резистора для шины 1-Wire. Интерфейс Нажмите «m» на терминале Bus Pirate и выберите режим 1-Wire. Включите бортовые источники питания (большая «W») и проверьте монитор напряжения (v). Шаг 1, найдите адрес устройства 1-WIRE> (0xf0) <<< Макрос поиска 1-Wire 1WIRE ROM КОМАНДА: ПОИСК (0xF0) Обнаружены устройства по адресу: Макрос 1WIRE address1.0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2B <<< DS2431 уникальный ID * DS2431 1K EEPROM <<Каждое устройство 1-Wire имеет уникальный 8-байтовый идентификатор. 1-Wire имеет процедуру поиска, которая определяет идентификаторы всех подключенных устройств. Bus Pirate реализует поиск по 1-Wire как макрос (240). Введите '(240)' в терминале Bus Pirate, чтобы начать поиск 1-Wire. Распечатывается адрес каждого устройства, идентифицируются известные устройства. Первые десять адресов устройств 1-Wire хранятся в виде макросов, в этом примере наш адрес DS2431 доступен при вводе «(1)» в терминале. Шаг 2, запишите 8 байтов в блокнот 1-WIRE> (0x55) (1) 0x0f 0 0 8 7 6 5 4 3 2 11WIRE BUS RESET OK <<< также {команда 1WIRE WRITE ROM COMMAND: MATCH (0x55) * следовать с 64-битным адресом 1 МАКРОС АДРЕСА ПРОВОДКИ 1: 0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2B 'WRITE: 0x0F <<< DS2431 записать команду в блокнот WRITE: 0x00 <<< DS2431 записать байт адреса 1 WRITE: 0x00 <<< DS2431 записать байт адреса 2: 0x08 <<Затем мы запишем 8 байтов во временное место в DS2431, которое называется блокнотом. Начнем транзакцию с помощью сброса шины 1-Wire и команды MATCH (0x55). Оба доступны как макрос '(0x55)'. Это также можно сделать без макроса, набрав '{0x55', {отправляет сброс 1-Wire, 0x55 - это команда 1-Wire MATCH. После команды MATCH отправьте 8-байтовый идентификатор устройства по адресу. Мы использовали макрос (1), который был заполнен идентификатором DS2431 на шаге 1. Вы также можете ввести 8-байтовый идентификатор вручную. На этом этапе DS2431 должен был получить свой адрес и быть готовым к командам. 0x0f - это команда записи в блокнот, она сообщает DS2431 ожидать данных. Следующие два байта сообщают ему, куда поместить данные, мы сохраним их в начале (0 0). Наконец, мы отправляем 8 байтов значений для хранения, числа от 8 до 1. Вы должны записать полные 8 байтов в DS2431. Кроме того, адрес записи должен находиться на границе 8 байт. Полный обзор ограничений записи см. В таблице данных. Шаг 3, проверьте блокнот и получите код авторизации 1-WIRE> (0x55) (1) 0xaa r: 3 r: 8 r: 2 r: 21WIRE BUS RESET OK <<< адрес устройства 1WIRE WRITE ROM COMMAND: MATCH (0x55) * следовать с 64-битным адресом 1WIRE ADDRESS MACRO 1: 0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2BWRITE: 0xAA <<< команда чтения блокнота BULK READ 0x03 BYTES: <<< код авторизации 0x00 0x00 0x07BULK08 мы отправили данные 0x07BULK08 0x07 0x06 0x05 0x04 0x03 0x02 0x01 BULK READ 0x02 BYTES: <<< CRC для данных 0xC8 0x86BULK READ 0x02 BYTES: <<Убедитесь, что данные были получены правильно, и получите код авторизации записи. Начните снова с макроса команды сброса 1-Wire и MATCH (0x55) и макроса адреса устройства (1). На этот раз отправьте DS2431 команду чтения блокнота (0xAA), а затем прочитайте в общей сложности 15 байтов. Первые 3 прочитанных байта (r: 3) - это код авторизации записи, он нам понадобится на следующем шаге, чтобы скопировать блокнот в EEPROM. Следующие 8 байтов (r: 8) должны соответствовать данным, которые мы отправили на шаге 2. Последние 2 байта (r: 2) представляют собой CRC16 для данных. Читает после того, как CRC возвращает все единицы. Шаг 4, запишите блокнот в EEPROM 1-WIRE> (0x55) (1) 0x55 0x00 0x00 0x071WIRE BUS RESET OK <<< адрес устройства1WIRE WRITE ROM COMMAND: MATCH (0x55) * follow with 64bit address 1WIRE ADDRESS MACRO 1: 0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2BWRITE: 0x55 <<< команда копирования блокнота WRITE: 0x00 <<< 3-байтовый код авторизации из шага 3 WRITE: 0x00WRITE: 0x071-WIRE> У нас есть все необходимое для постоянного хранения данных блокнота в EEPROM. Адрес устройства, затем отправьте DS2431 команду копирования блокнота (0x55) с последующим трехбайтовым кодом авторизации, который мы получили на шаге 3 (0x00 0x00 0x07). Если код авторизации правильный, данные перемещаются в EEPROM. Шаг 5, проверьте, что блокнот записывает 1-ПРОВОД> (0x55) (1) 0xaa r: 31WIRE BUS RESET OK <<< адрес устройства 1WIRE WRITE ROM COMMAND: MATCH (0x55) * follow with 64bit address 1WIRE ADDRESS MACRO 1: 0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2BWRITE: 0xAA <<< команда чтения блокнота BULK READ 0x03 BYTES: 0x00 0x00 0x87 <<DS2431 устанавливает самый верхний бит кода авторизации записи после успешного выполнения команды копирования блокнота. Отправьте еще одну команду чтения блокнота (0xAA), чтобы получить обновленный код авторизации, но просто прочтите первые три байта (r: 3). Предыдущее значение 0x07 изменилось на 0x87, команда копирования была получена успешно. Шаг 6, считайте значения 1-WIRE> (0x55) (1) 0xf0 0x00 0x00 r: 8 r: 81WIRE BUS RESET OK <<< адрес устройства 1WIRE WRITE ROM COMMAND: MATCH (0x55) * follow with 64bit address 1WIRE ADDRESS MACRO 1: 0x2D 0x54 0xD2 0xEF 0x00 0x00 0x00 0x2BWRITE: 0xF0 <<< команда чтения DS2431 WRITE: 0x00 <<< 2-байтовый адрес чтения WRITE: 0x00BULK READ 0x08 BYTES: <<< прочитать 8 байтов, которые мы написали 0x03 0x0B02 0x05 0x02 0x05 0x08 БАЙТОВ: <<Убедитесь, что запись работает правильно, получив значения. Обратитесь к DS2431, затем отправьте команду чтения (0xf0) и адрес для чтения (0x00 0x00). Можно прочитать весь диапазон памяти с помощью одной команды. Мы читаем восемь байтов, которые мы написали ранее (r: 8), которые вернули ожидаемые значения. Восемь байтов сверх этих значений не записаны и возвращают 0.

Шаг 5: Заключение

Заключение Этот прототип рассказывает о памяти EEPROM и демонстрирует, как использовать Bus Pirate с тремя распространенными протоколами: 1-Wire, I2C и SPI. Плата проводника 3EEPROM обеспечивает правильное подключение к каждой EEPROM и предоставляет внешний подтягивающий резистор для более требовательная шина 1-Wire с компонентами с паразитным питанием. У нас могут быть печатные платы или комплекты плат 3EEPROM explorer, произведенные в Seeed Studio. Печатные платы стоят около 10 долларов, комплекты - около 15 долларов, доставка по всему миру. Для начала нам необходимо организовать групповую закупку 10 печатных плат или 20 комплектов.