Массив структур в EEPROM: слоты по sizeof

Первая структура в EEPROM пишется легко — EEPROM.put по адресу ноль, и готово. Вторая начинается, когда записей становится несколько: три будильника полива, пять профилей термостата, десять точек калибровки. Мой первый подход был честным варварством: отдельный адрес под каждое поле каждой записи, вручную, арифметика в уме — и, конечно, однажды я поправил будильник два по адресу будильника три. Выход из этого тупика один: записи обязаны быть однотипными, а адрес вычисляться формулой. Один вызов put для одной структуры разобран в уроке про put и get — здесь надстраивается этаж: массив структур, где адрес каждого элемента считается, а не помнится.

Схема такая: struct Slot из четырёх полей byte — busy, weekday, hour, minute; восемь слотов с базы 10. Адрес слота i — база плюс i умножить на sizeof(Slot), то есть 10, 14, 18, 22 и дальше. Поле busy — маркер занятости: 1 — слот живёт, 0 — свободен, 0xFF — свежая память, тоже свободна. Запись, чтение и удаление работают по одному и тому же адресу, и ни один слот физически не может задеть соседний — арифметика исключает это по построению, что проверялось в уроке про адресную арифметику массива.

Структуру я специально собрал из четырёх byte подряд: такое поле не имеет дырок выравнивания, sizeof(Slot) ровно 4, и адресная арифметика прозрачна как стекло. Как только в структуре появляется int или float, компилятор вставляет прокладки, sizeof растёт, а мусор в дырках ломает контрольные суммы — эта грабля целиком разобрана в уроке про выравнивание и sizeof, и мой совет тот же: пока вы не уверены, держите слоты байтовыми. Четыре байта на будильник хватает, а тысяча ячеек Uno вмещает двести пятьдесят таких слотов — больше, чем вы осмысленно используете.

Запись слота выглядит как EEPROM.put(база + i * sizeof(Slot), slot) — одна строка. Важная деталь под капотом: put на AVR работает через update, то есть перезаписывает только изменившиеся байты — правка часа в слоте три трогает ровно один байт, и ресурс соседних ячеек не тратится. Чтение — EEPROM.get по тому же адресу в такую же структуру. Удаление — не стирание, а установка busy в ноль: следующая запись в этот слот перезапишет всё, а стирание байт по байтам ресурса не бережёт.

Поиск свободного слота — цикл из восьми get: busy равен 1 — занято, всё остальное — свободно. Мой порядок поиска — с нуля, «первый свободный», и для будильников этого достаточно; если вам важно равномерно изнашивать слоты, ищите свободный начиная с последнего использованного индекса — идея та же, что в кольцевом журнале из урока про износ и ресурс, только масштаб — слоты, а не байты.

В модели видно всё, что на плате спрятано внутри put: каждая запись — четыре байта по соседним адресам, дамп показывает раскладку 10, 14, 18, 22 и busy-маркеры, а клавиша занятости работает по формуле «первый свободный». Удаление в модели не показано, чтобы не раздувать скетч, — на плате это writeSlot(i, 0, 0, 0, 0): busy в ноль, слот свободен, следующая запись перезатрёт остатки.

Перенос на плату — прямая замена writeSlot на EEPROM.put и чтений на EEPROM.get, остальное без изменений. Две проверки на старте я держу всегда: печать sizeof(Slot) — если не четыре, в структуре завелись дырки, и печать дампа — по нему сразу видно, что запись слота не задела соседей. И помните про потолок: восемь слотов по четыре байта — тридцать две ячейки, но тот же механизм с базой и sizeof работает и для таблицы на двести слотов, лишь бы адресная арифметика оставалась в одном месте, а не размазывалась по скетчу.

Куда эта схема растёт дальше. Слоты — идеальный каркас для профилей: четыре профиля термостата по шесть байт, десять точек калибровки по четыре — всё это живёт на одной базе с разными N. Когда записей становится много и они меняются часто, ресурс конкретных ячеек начинает считаться, и тогда слоты переносятся на внешнюю 24C256 с сотней тысяч ячеек — подключение и постраничная запись разобраны в уроке про 24C256. Если записи пишутся сами, без человека, — сначала посчитайте частоту по методике урока про расчёт износа, а потом выбирайте носитель.

И граница между слотами и журналом: слоты — это текущее состояние, «что действует сейчас», и их ровно столько, сколько реально бывает активных записей. Журнал — история с дозаписью в конец, механика в уроке про журнал событий. Смешивать их в одной области памяти я перестал после первого же конфликта: журнал, который ростом задел слоты настроек, чинился вечером и навсегда отбил желание экономить на разметке памяти. Карту раскладки рисуйте до первого put — и пусть она лежит в комментарии шапки скетча.