Как увеличить срок службы EEPROM?

В другом ответе упоминались некоторые общие идеи; вот пара более конкретных замечаний.

• Вы можете направлять запись отдельных байтов с помощью процедуры, которая считывает ячейку EEPROM перед записью в нее, и если ее значение не меняется, не записывает.

• Для выравнивания нагрузки вы можете разделить адресное пространство EEPROM на k сегментов, где k =⌊E/(n+1)⌋, с n = размером массива данных и E = размером EEPROM. Инициализируйте каталог, массив из m байтов, все из которых имеют значение k, с m = E-n·k. Когда ваше устройство запускается, оно читает каталог до тех пор, пока не найдет текущую запись, байт, не равный k. [Если все записи каталога равны k, инициализируйте первую до 0 и продолжайте оттуда.] Если текущая запись каталога содержит j, то ячейка j содержит текущие данные. Когда вам нужно записать новые данные, вы сохраняете j+1 в текущей записи каталога; если это делает его равным k, инициализируйте следующую запись каталога 0 и продолжайте оттуда. Обратите внимание, что байты каталога изнашиваются примерно так же, как байты ведра, потому что 2·k > m ≥ k. >

Если ваши данные занимают лишь небольшую часть вашего EEPROM, вы можете использовать один из алгоритмов выравнивания износа. Суть этих алгоритмов заключается в том, чтобы каждый раз записывать в другое место, поэтому записи распределяются по нескольким местоположениям, в то время как каждое местоположение остается ниже предела в 100 000 записей.

Здесь обсуждается несколько таких алгоритмов, которые вы могли бы реализовать самостоятельно. В качестве альтернативы вы можете просто использовать библиотеку, подобную этой.

Я считаю, что существует простой способ использовать только n ячеек и один выделенный битовый шаблон для достижения увеличения долговечности на n/2.

Выделенный битовый шаблон (например, 0xffff) является маркером, который указывает на неиспользуемую ячейку, и при нормальной работе не более одной ячейки за раз имеет следующее значение:

uint16_t readWord (const uint16_t *address);
void writeWord (uint16_t *address, uint16_t value);

#define CELL_COUNT   42
#define BASE_ADDRESS 12
#define MARKER       0xffff  // Для этого лучше всего использовать EEPROM по умолчанию

static uint8_t curCell = 0;

static void wlInit (void)
{
  for ( uint8_t ii = 0 ; ii < CELL_COUNT ; ii++ ) {
    if ( readWord (BASE_ADDRESS + ii) != MARKER ) {
      curCell = ii;
      // Нет раннего возврата/перерыв здесь, чтобы сохранить время выполнения init()  
      // константа.  Также можно проверить наличие коррупции здесь, проверив наличие
      // > 1 клетки с МАРКЕРОМ (см. Ниже).
    }
  }
  // Если мы не нашли немаркерную ячейку, мы получим curCell = 0 
  // за начальное значение curCell
}

static uint16_t wlRead (void)
{
  return readWord (BASE_ADDRESS + curCell);
}

static void wlWrite (uint16_t value)
{
  assert (value != MARKER);   // Сохранение значения маркера большое нет-нет

  uint8_t nextCell = (curCell + 1) % CELL_COUNT;
  writeWord (BASE_ADDRESS + nextCell, value);
  writeWord (BASE_ADDRESS + curCell, MARKER);
  curCell = nextCell;
}

Тот же подход можно использовать со структурированными данными при условии, что битовый шаблон может быть зарезервирован (либо в выделенном байте, либо из какого-либо другого поля, имеющего запасной шаблон).

Этот подход также обладает полезным свойством в отношении прерванной (например, при отключении питания) записи: если когда-либо были две ячейки без значения МАРКЕРА, произошла неполная (т. е. поврежденная) запись. Это кажется полезным, потому что, например, спецификация ATmega328P содержит следующий неясный и не особенно обнадеживающий абзац об использовании обнаружения потемнения во избежание повреждения:

Держите сброс AVR активным (низким) в периоды недостаточного напряжения питания. Это можно сделать, включив внутреннее затемнение Детектор (БПК). Если уровень обнаружения внутреннего БПК не соответствует необходимому уровню обнаружения, внешний сброс низкого напряжения CC Может быть использована схема защиты. Если сброс происходит во время выполнения операции записи, операция записи будет завершена при условии, что напряжение питания достаточное.