なんでも作っちゃう、かも。

Arduinoで遊ぼう - シリアルSRAMを使ってメモリを拡張する

Posted by arms22 on 2011年02月01日 0　 0

（写真 スイッチサイエンス - シリアルSRAMモジュール 23K256）

8bitマイコンのSRAM（以下メモリ）は数100バイト～数Kバイトと非常に少なく、Arduino UNOに搭載されているATmega328だと2Kバイト、MEGAに搭載されているATmega2560で8Kバイトだ。ちょっとしたアプリケーションならこれで十分だけど、インターネットからのストリーミングデータを扱ったり、大量のデータを使って何か計算したり、ディレイやリバーブを作ったりしたい場合ぜんぜん足りない。そんな時はメモリチップを外付けしてメモリを拡張しよう！

23K256はMicrochip社のシリアルメモリチップだ。32Kバイトのメモリ空間にシリアルインターフェース（SPI）経由でアクセスできる。一般的な32Kバイトのメモリは15本のアドレスラインと8本のデータラインを繋ぐ必要があるが、23K256はたった4本の信号（MISO/MOSI/SCK/CS）を繋ぐだけで良い。またEEPROMのようなライトサイクルを必要としないので高速に読み書きでき、スタンバイ時の電流は4uAと非常に少なく、電池でバックアップすれば数週間～数ヶ月はデータを保持できる。

23K256の主な特徴
動作電圧：2.7V～3.6V
メモリサイズ：256Kbit(32K x 8 bit)
インターフェース：SPI
速度：最大20MHz

23K256の動作電圧は2.7V～3.6Vで、5V動作のArduino UNOには直接接続できない。5Vトレラント機能を持つバッファICか抵抗分圧による電圧変換が必要になるだろう。今回、Arduino UNOでも使いやすいようにバッファICを搭載したシリアルSRAMモジュールを作った。少量だがスイッチサイエンスで発売している。

スイッチサイエンス - シリアルSRAMモジュール 23K256
http://www.switch-science.com/products/detail.php?product_id=516

3.3V動作のArduino ProやPro Miniで使う場合はマイクロファンでDIPパッケージの23K256を入手すると良い。

マイクロファン - 23K256-DIP8
http://www.microfan.jp/shop/77_104.html


Arduinoに接続する

---

1 CS <-- 10番(Arduino)
2 SO --> 12番(Arduino)
3 未接続
4 Vss  <-- GND(Arduino)
5 SI   <-- 11番(Arduino)
6 SCK  <-- 13番(Arduino)
7 HOLD <-- 100kΩ抵抗でプルアップ
8 Vcc  <-- 3.3V(Arduino)

シリアルSRAMモジュールのピン割り当ては23K256と同じ。HOLD端子は使わないので10K～100K抵抗でプルアップしておく。繰り返すが23K256の動作電圧は2.7V～3.6Vだ。間違っても5Vを印加しないように！


SPISRAMライブラリ

---

Arduino用にSPI SRAMライブラリを作成した。バイトアクセス、シーケンシャルアクセスに対応。次のURLからライブラリをダウンロードして、Arduinoのライブラリフォルダ（MacOSXの場合"~/Documents/Arduino/libraries"、Windowsの場合"My Documents/Arduino/libraries"）にコピーする。

SPI SRAM 23k256 librariy for Arduino
http://code.google.com/p/arms22/downloads/detail?name=SPISRAM-001.zip


サンプルスケッチ

---

SPI SRAMライブラリはSPIライブラリを使うので、SPIライブラリもインクルードする。メモリの読み込みはread関数、書き込みはwrite関数で行う。若干遅くなるがCの配列のようなアクセスも行える。

#include <SPI.h>
#include <SPISRAM.h>

/*
 SRAM   Arduino
 1 CS   10(CS)
 2 SO   12(MISO)
 3 -    -
 4 Vss  GND
 5 SI   11(MOSI)
 6 SCK  13(SCK)
 7 HOLD <-- 100k ohm -- 3.3V
 8 Vcc  3.3V
 */

SPISRAM myRAM(10); // CS pin
char buffer[128];

void setup()
{
  Serial.begin(9600);

  SPI.begin();
  SPI.setBitOrder(MSBFIRST);
  SPI.setClockDivider(SPI_CLOCK_DIV2);
  SPI.setDataMode(SPI_MODE0);

  Serial.println("Byte write...");
  myRAM.write(0,'H');
  myRAM.write(1,'e');
  myRAM.write(2,'l');
  myRAM.write(3,'l');
  myRAM.write(4,'o');
  myRAM.write(5,'-');

  Serial.println("Byte read...");
  Serial.println(myRAM.read(0));
  Serial.println(myRAM.read(1));
  Serial.println(myRAM.read(2));
  Serial.println(myRAM.read(3));
  Serial.println(myRAM.read(4));
  Serial.println(myRAM.read(5));

  Serial.println("\nByte write...");
  myRAM.write(0x7FFC,'W');
  myRAM.write(0x7FFD,'o');
  myRAM.write(0x7FFE,'r');
  myRAM.write(0x7FFF,'l');
  myRAM.write(0x8000,'d');
  myRAM.write(0x8001,'!');
  myRAM.write(0x8002,'!');

  Serial.println("Byte read...");
  Serial.println(myRAM.read(0x7FFC));
  Serial.println(myRAM.read(0x7FFD));
  Serial.println(myRAM.read(0x7FFE));
  Serial.println(myRAM.read(0x7FFF));
  Serial.println(myRAM.read(0x8000));
  Serial.println(myRAM.read(0x8001));
  Serial.println(myRAM.read(0x8002));

  Serial.println("\nseq write...");
  int addr = 0x7F00;
  myRAM.write(addr, (byte*)"Hello world!!", sizeof("Hello world!!"));

  Serial.println("seq read...");
  myRAM.read(addr, (byte*)buffer, sizeof(buffer));
  Serial.println( buffer );

  Serial.println("\nByte read at operator[]...");
  myRAM[100] = 'H';
  myRAM[101] = 'e';
  myRAM[102] = 'l';
  myRAM[103] = 'l';
  myRAM[104] = 'o';
  Serial.println( myRAM[100] );
  Serial.println( myRAM[101] );
  Serial.println( myRAM[102] );
  Serial.println( myRAM[103] );
  Serial.println( myRAM[104] );

  Serial.println("\nRandom read/write...");
  for(int i=0;i<100;i++){
    int addr = random() & 0x7fff;
    byte val = i;
    Serial.print( addr, HEX );
    Serial.print( " " );
    Serial.print( val, HEX );
    myRAM[addr] = val;
    Serial.print( " " );
    Serial.println( myRAM[addr], HEX );
  }
}

void loop()
{
}

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