开云-你真的会在Flash上存数据么

你真的会在Flash上存数据么 时候：2024-12-14 20:01:49 手机看文章

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在利用编程(IAP)应当是MCU利用进程中常见的一种功能，MCU厂商为了加快用户的产物开辟，城市在其SDK中添加相干示例，并且也有很多用户只需要简单的集成，就完成了该功能并实现产物的量产。但你是不是真的会在Flash上存数据？

起首我们需要从片内和片外存储谈起，MCU内部的非易掉性存储器绝年夜大都都是基在FLASH的（也有少部门是EEPROM的，好比NXP LPC80x系列），MCU外部的非易掉性存储器可以有FLASH，EEPROM，此中EEPROM比力常见的是I2C接口，FLASH有NAND, NOR, SPI NOR等等。

现实应当进程中，我们到底应当怎样选择呢？需要存储的数据量巨细是重要问题，我们可以按照它来年夜致设定例则

当数据量年夜在128MB时，NAND FLASH或SD(TF)卡是常见的选择，但斟酌到NAND FLASH会有坏块的问题，编写存储软件时需要斟酌磨损平衡和坏块治理的问题，想要做的很是靠得住其实不轻易。

当数据量小在128MB，年夜在2MB时，可以选择NOR FLASH或EEPROM，EEPROM手艺上的优势是经久性好，可以频频屡次编程，最高可达100W次的擦写轮回，NOR FLASH比拟EEPROM容量会更年夜，平均本钱更好，可是寿命会少个0，最年夜只能到10W次的擦写轮回。

EEPROM(AT24C02)

FLASH(IS25WP032)

当数据量小在2MB时，便可以斟酌将其放入MCU内部的FLASH中，一旦决议把数据放MCU内部FLASH时，就面对两个问题：

(1)MCU片内FLASH许诺的寿命更短，一般多是1~5W次，似乎也有几百次的，鉴在年夜佬已停线，这里就不点名了。关在这个参数切纪要参考手册，分歧厂家的参数纷歧样，统一厂家的分歧系列也可能有差别

NXP Kinetis系列MCU

STM32 F103xx

(2) 擦写进程可能需要封闭中止，固然这个不是必需的，但除非MCU的Datasheet明白有写撑持，绝年夜大都MCU都是有这方面的要求，而且IAP编程的函数需要运行在RAM或ROM中，由于擦写进程中，假如MCU没有非凡的设计(好比下图NXP Kinetis K64系列带有双Block flash是可以撑持WWR)，该进程是没法进行取指的，关中止的目标是避免外部中止触发运行在FLASH上的ISR，假如用户不但愿关中止，则必需要将可能产生中止的函数Relocate到RAM中

//RAM中履行的编程函数 static status_t flash_command_sequence(flash_config_t *config) { uint8_t registerValue; __set_PRIMASK(1); #if FLASH_DRIVER_IS_FLASH_RESIDENT /* clear RDCOLERR ACCERR FPVIOL flag in flash status register */ FTFx- FSTAT = FTFx_FSTAT_RDCOLERR_MASK | FTFx_FSTAT_ACCERR_MASK | FTFx_FSTAT_FPVIOL_MASK; status_t returnCode = flash_check_execute_in_ram_function_info(config); if (kStatus_FLASH_Success != returnCode) { __set_PRIMASK(0); return returnCode; } /* We pass the ftfx_fstat address as a parameter to flash_run_comamnd() instead of using * pre-processed MICRO sentences or operating global variable in flash_run_comamnd() * to make sure that flash_run_command() will be compiled into position-independent code (PIC). */ callFlashRunCommand((FTFx_REG8_ACCESS_TYPE)( FTFx- FSTAT)); __set_PRIMASK(0); #else /* clear RDCOLERR ACCERR FPVIOL flag in flash status register */ FTFx- FSTAT = FTFx_FSTAT_RDCOLERR_MASK | FTFx_FSTAT_ACCERR_MASK | FTFx_FSTAT_FPVIOL_MASK; /* clear CCIF bit */ FTFx- FSTAT = FTFx_FSTAT_CCIF_MASK; /* Check CCIF bit of the flash status register, wait till it is set. * IP team indicates that this loop will always complete. */ while (!(FTFx- FSTAT FTFx_FSTAT_CCIF_MASK)) { } #endif /* FLASH_DRIVER_IS_FLASH_RESIDENT */ /* Check error bits */ /* Get flash status register value */ registerValue = FTFx- FSTAT; /* checking access error */ if (registerValue FTFx_FSTAT_ACCERR_MASK) { __set_PRIMASK(0); return kStatus_FLASH_AccessError; } /* checking protection error */ else if (registerValue FTFx_FSTAT_FPVIOL_MASK) { __set_PRIMASK(0); return kStatus_FLASH_ProtectionViolation; } /* checking MGSTAT0 non-correctable error */ else if (registerValue FTFx_FSTAT_MGSTAT0_MASK) { __set_PRIMASK(0); return kStatus_FLASH_CommandFailure; } else { __set_PRIMASK(0); return kStatus_FLASH_Success; }}

(3) 擦写时候对系统的影响，之前讲过擦写进程是不克不及履行FLASH code的，所以必将会让系统pending住，而这个pending时候可以在Datasheet中寻觅谜底，一般擦除是依照sector/block巨细来的，编程时依照word或page巨细来的，擦除时候一般更长，对系统影响更年夜。用户需要斟酌的是系统是不是可以接管每一个节制周期，期待1个擦除最小单元的编程时候，这是因为有可能需要编程的数据比力年夜，假如统一时候更新必将会影响到节制周期，但假如把擦写使命分派到每一个节制周期，便可以将影响下降到最小，以NXP Ｋｉｎｅｔｉｓ，擦除一个Sｅｃｔｏｒ典型值是１４ｍｓ，每次写入Lｏｎｇｗｏｒｄ（8字节）所需要的时候是６５ｕｓ，当需要进级的时辰，在领受到进级号令的第一帧处置时，增添ｓｅｃｔｏｒ删除号令，本次运算周期会增添１４ｍｓ的ｐｅｎｄｉｎｇ时候，然后每周期编程８字节数据。假如系统需要将数据存在内部ｆｌａｓｈ上，就必需接管某一个周期增添１４ｍｓ的ｐｅｎｄｉｎｇ，跟着ｆｌａｓｈ写入次数的增多，１４ｍｓ还会增年夜到１１４ｍｓ

在肯定了上述问题以后便可以完成存储装备的选型，但软件处置还需要留意以下几个要点，这些问题MCU厂家通常为不会供给解决方案的，需要用户按照本身的需求来完成：

冗余备份：有些时辰用户需要更新正在利用的参数/固件，斟酌到更新掉败的环境下，需要撑持参数/固件版本回退，所以需要两片备份区进行冗余备份。

Magic number or 校验码：Magic number一般就是在FLASH编程竣事时辰，写一个位数较高的（64bit）值到固定地址，利用加载数据时，先判定Magic number是不是准确，以此判定编程进程是不是完全，切记Magic number要在编程时先擦后写（第一个擦，最后一个写），不然没法起到验证结果。这类验证体例比力低级，对靠得住性要求更高的场所，一般会利用校验码的体例（CRC或MD5），特殊是参数文件经由过程通讯的体例传输到MCU中，固然通讯进程可能也有校验（好比Modbus RTU的CRC），可是没法包管数据在RAM缓冲区不产生位翻转的环境，年夜大都MCU都不撑持ECC功能，在这类环境下是没法纠错的，假如对端装备会将文件的校验码发过来进行校验，便可以免该问题的产生，固然RAM呈现位翻转的几率很是低，可是假如产生位翻转的参数是装备的庇护点或PWM死区值，一旦呈现毛病，便可能会产生装备故障或损毁，乃至呈现平安变乱。

编程进程失落电或复位：在编程的进程中呈现失落电或复位是常常呈现的一种异常环境。好比震动致使电源接触不良，或系统异常致使看门狗没法喂狗都有可能呈现，还利用POE电源对端装备直接断电都有可能造成这类异常。所有必然要斟酌在这类环境下的异常处置，好比上电加载数据的时辰，假如校验掉败，可使用一组平安数据或更新前的数据。对带操作系统的利用，建议硬件添加系统失落电检测电路，在检测到失落电事务（如24V失落电）产生时，假如当前没有写入Flash，则lock住写入历程，假如当前正在写入Flash，则当即挪用sync函数，尽快将数据从缓存写入Flash（硬件上MCU VDD加个略微年夜点的电容，多扛一段时候），不要期待系统后台写入。

二次编程：有些MCU内部的Flash是带有校验机制的，对统一地址在擦除完成后，只能进行一次编程，假如进行二次编程写入分歧数值进去，可能会除非校验掉败，致使该地址没法正常读写。

总结，这里列了一个表格，当需要IAP的时辰，可以按照所选芯片的参数判定是不是知足本身系统的需求（下表已填入示例数据）：

NVM 擦除编程最小单位 擦除编程所用时候 擦除编程寿命 编程进程是不是需要关中止 编程数据的校验 编程进程中失落电/复位 EEPROM 不需要擦，可以按字节或Page写入 写周期5ms 1000000 不需要 软件添加 软件添加 NOR FLASH Sector = 4K, 最小写入Page = 256B Sector擦70ms，Page写0.2ms 100000 不需要 软件添加 软件添加 MCU FLASH Sector = 2KB, 最小写入8Byte Sector擦14ms，写65us 50000 需要 软件添加 软件添加

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