EEPROM、 2kバイトと4kバイトの間には壁がある (24LC16で)

タクトスイッチを押してみる　…何万回も その4 続き
この回路に、外付けメモリー(FRAM：強誘電体メモリ)を増設。
スケッチをゴソゴソしてました。
　　　※スケッチ：基がArduinoなんであえてこう呼ぼう

手持ちのFRAMで容量が大なのが16kビット=2kバイト。
サイプレスの「FM24C16B」という型番。
　　※32kバイトのFRAMはちょい高価。
　　　そのうち手配しときますわ。
使い方はI2C EEPROMの24LC16なんかと同じなんですが、
I2C EEPROMには「2kバイトと4kバイトの間に壁」がありま
すんで要注意。
これをちょっとまとめておきます。

よく使うEEPROM、32kバイトの24LC256でしょうか。
しかし、このスケッチをそのまま24LC16には移せません。
アドレスの指定方法が異なるのです。

32kバイトの24LC256のアドレスは0x0000～0x7FFFの15bit。
2kバイトの24LC16だと0x0000～0x07FFと11bitになります。

24LC256だと、メモリアドレスの2バイトをこんな具合にH,Lバイト
2回に分けてコマンド送出します。

ところが24LC16(これより小さいメモリ)だと、送出アドレスは
1バイト(下位の8bit:0x00～0xFF)だけになり、アドレスの上位は
コマンドの下位3ビットに含ませて指定しなければなりません。

それが、「2kバイトと4kバイトの間の壁」です。
これを理解していないと、小容量EEPROMが使いこなせません。

2kバイト以下のはデバイスアドレスの下位3bitにメモリアドレスの
上位を混ぜるのです。

メモリの大きさで、アドレスとして有効となるビット位置が
異なります。

さらに、この「壁」が、読み出しの時にも関係してくるのです。

読み出しのアドレスも、書き込みと同じように上位側はコマンドの
下位3ビットで指定します。
続いて読み出しコマンドを送出するのですが、この時にも書き込みと
同じように、デバイスアドレスに下位3ビットを加えておかなくては
ならないのです。
　　※長いこと使ってないと、これを忘れてしまって、
　　　「ありゃ？」っとなってしまうわけでして・・・


この処理を忘れてデバイスアドレス(0xA0)だけを読み出し
コマンドに送ってしまうと、ページ0のデータが出てきて
しまい、0x01FF～0x03FFのページ1,2,3のデータが
読み出せません。

最初のアドレス指定コマンドと読み出し開始コマンドの
下位3bitは同じ値にしておかなくてはならないのです。

4kバイト以上の24LC32や24LC64、24LC256では2バイトで
アドレスを渡すので、ここらは気にしなくてかまいません。

・4kバイト以上のEEPROMでの書き込み例
　Wire.beginTransmission(DEV_ADR);　// デバイスアドレス　★1
　Wire.write(mem_adr >> 8);　　　　 // メモリアドレス MSB
　Wire.write(mem_adr & 0xFF);　　　 // LSB
　Wire.write(data);　　　　　　　　 // 1バイトデータ書き込み
　Wire.endTransmission();　　　　　 // 転送開始
　delay(10);　　　　　　　　　　　　// 書き込み時間待ち

・4kバイト以上のEEPROMでの連続読み出し例
　Wire.beginTransmission(DEV_ADR);　// デバイスアドレス ★1
　Wire.write(mem_adr >> 8);　　　　 // メモリアドレス MSB
　Wire.write(mem_adr & 0xFF);　　　 // LSB
　Wire.endTransmission();　　　　　 // アドレスを転送
　Wire.requestFrom(DEV_ADR, qty)　　// qtyバイトデータ要求 ★2
　for(i = 0; i < qty; i++){　　　　 // loop
　　　if(Wire.available())　　bff[i] = Wire.read();　// bffにコピー
　}

2kバイト以下のEEPROMの場合、★1と★2を加工しなければなりません。
そして、忘れるのが★2の処理。
これをDEV_ADRだけで実行してしまうと、欲しいアドレスのデータが
出てこずにページ0のメモリが出てきちゃうのです。

なお、連続読み出しする場合のページ境界は意識しなくて大丈夫です。
0x00FFの次は0x0100のデータが、0x02FFの次は0x0300のが出て
きます。
　　※書き込みはページサイズが関係しますんで、
　　　連続書き込みは別の処理が必要です。　(ページライト処理)

　　※wireライブラリ、I2Cの送受バッファが32バイトなんで、
　　　長大な連続読み書きは一度にはできません。

　　※ライブラリWireのI2Cクロックは100kHzで、ちょい遅い。
　　　24LC256は400kHzで動作ok。
　　　setup()内でこんな具合にして高速化。
　　　　Wire.begin(); 　　// 外付けEEPROM用I2C
　　　　Wire.setClock(400000L); 　// 100kHz→400kHzに ちょい早く

小容量のEEPROMやFRAMを使う時は、ちょっと注意が必要
ということで。

※表はMICROCHIPの「I2C. シリアルEEPROM ファミリ データシート」
　より。

※もうひとつ：　デバイスアドレスについて
一般的な24LC256などのEEPROM、データシートを見ると
「0xA0 : 0b10100000」がデバイスアドレス(制御コード)
になってます。
ところが・・・ArduinoのWireライブラにに食わせるアドレスは
「0x50 : 0b01010000」。
右に1ビットシフトした値を与えます。

これ、ライブラリ「twi.c」の中で
　twi_slarw　= TW_WRITE;
　twi_slarw |= address << 1;
と、address値が左シフト処理されてI2C関連レジスタに
渡されるのです。
わざわざ、「なんでこうなった？」が不明。
誰か教えて！

※参考
・ArduinoでI2Cの外付けEEPROMを使う(radiopench.blog)
・Arduinoで外付けEEPROMを使う　続編

※追記
Arduino WireへのI2Cのアドレス、
そのままで良いのか1/2(右シフト)すべきか・・・

・DHT20センサー　：　7ビットで記載。これはそのまま


・AM2320センサー　：　おそらく、1/2だろう


・富士通FRAM　：　1/2で


・ローム照度センサー　：　7ビットで記載。
　　　　　そして最下位ビット1なんで間違いなくそのまま。


・I2C液晶表示器　：　1/2で。

8bitのI2Cコマンドとして「絵」が書いてあったら、
そのままで良いのか1/2しないと動かないのかが
はっきりします。

サンプル・スケッチの無いI2Cデバイス、使う時はご注意を。