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基于STM32L0的EEPROM读写经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-6-11 19:47
前言

STM32L0 系列产品都自带了 EEPROM ,使用保存数据起来特别方便,因为写 EEPROM 并不需要删除一篇扇区,可以直接在指定地址写入。

但是最近有某个产品反馈,有时候会莫名其妙的“死机”,这是最直观的现象:

如果在初次配置完成(配置需要对 EEPROM 进行读写)后上电没问题,那么就一直没问题,如果断电重启,有可能遇到问题,遇到问题也是可以靠多重启几次解决(上电会读取 EEPROM 的数据)。


/ }9 ^$ C% n! T+ O+ x5 n  ~

我更新了好多次可以看出来,EEPROM 不止出了一次的问题。

所以本文的目的就在于,把 STM32L0 系列 EEPROM 读写使用注意事项说明清楚,供大家参考!

6 f7 h( h: i6 \0 R, g0 ~! P
一、写入地址问题

在STM32L0 系列读取 EEPROM 的时候,需要注意:

字节操作,传入合理范围内的任何地址参数都可以;

半字操作,地址需要 2 字节对齐,就是 2的倍数;

全字操作,地址需要 4 字节对齐,就是 4 的倍数;

这个在以前的测试文章《STM32L051测试 (四、Flash和EEPROM的读写)》中已经做过测试和总结。

* p! |: m. g. \) o: h& Q' z
二、写入时候容易死机问题

上面的地址写入问题,通过自己的测试可以很容的一发现,但是接下来的这个莫名其妙程序卡死的问题,花了好一阵子功夫。

7 H- Y2 A& P/ q  D
2.1 问题的原因

这里我就不一步一步的说明我遇到的各种莫名其妙的程序卡死问题,当时虽然基本上猜测是 EEPROM 的写入有问题,因为读取直接取某个指针的值,速度快,也没有什么特别需要注意的,写 EEPROM 的时候需要时间,这个时间是必须等待的,所以基本上确定出问题就是在写入的时候。

虽然中间“优化”维护过程序好几次,但是莫名卡死的问题依然存在。。。。。

这里我直接说明最终原因,就是 在写入EEPROM 的时候,如果发生了串口中断,那么就很容易出问题。

这里非常感谢 ST 社区一篇文章:STM32L0擦写EEPROM,然后宕机了?

我在自己有限的范围搜索这个问题,有且只有这一篇文章真正的说到了电子上,给了极大的参考价值:

" u6 n3 w" H/ s. Z

0 a, M" y0 {- k" g
微信图片_20230611194650.png

6 f  ]$ K, T4 Q
/ T  W& S# j% R. \

出问题之后,我并没有单步调试,因为我虽然知道写 EEPROM 的时候会出问题,但也发现不是每次都会出这个问题,而且问题不一定能够复现,对于这个问题,上文说到:

2 ?( o3 [4 k( E! [

微信图片_20230611194829.png


" Z' h! ~5 {4 ?/ J: E* }2.2 问题的解决
2.2.1 不同的 Bank

在上面推荐文章中,给了一个很好的解决办法:在有的芯片中,有 2 块NVM (non-volatile memory 非易失性存储器),分为 Bank1 和 Bank2 ,两个区域都有 Flash 与 EEPROM区域, 对 Bank1 的读写操作并不会影响对 Bank2 的读写操作,说直白点,就是 CPU 不用再挂起等待了。

3 Z4 H( k( z7 u& _, ?3 x

那么我们我们可以做到使得对 EEPROM 的操作的地址区域 与 我们存放程序的 Flash 地址区域处于不同的 Bank 就可以。

2 J+ f+ S, z3 B% e/ z) [) D3 b, u

那么这个怎么做到呢?首先,你得明白我们程序存放于 Flash 中一般都是从 0x0800 0000 开始存放,也就是 Bank1,除非你自己修改了偏移地址。


9 B- F" `, ?( @5 e! H& K0 _

那么我们只要保证我们的 EEPROM 的读写地址为 Bank2 即可:


; E2 |  R+ F: i6 {3 v5 Y

微信图片_20230611194645.png

2 m7 k/ C4 n2 W

于是,在程序中,我简单做了修改:

  1. #define NVM2_EEPROM_START_ADDR     0x08080C00   //起始地址
    7 Y: E( j; N7 B, B  x: G3 a
  2. 3 y/ q9 o1 a+ w+ `; _4 s
  3. /*! m" H( G; ?/ A* P9 P' o
  4.     EEPROM只有4页,每页512bytes,EEPROM使用方便,我们用它来保存数据2 m8 o5 Q: O, ]- T4 H! R2 }& G0 f% N* W
  5.     但是要注意,L051 falsh 和 eeprom没有数据的时候是 0,不是FFFFFFF
    " {: j) p5 `. N9 C
  6.     L051C8 系列 和 L051R8 系列一样
    " Q# Z' A) e6 B5 P
  7. / h; q' f, K% G* y7 ]* @
  8.     L0711 f0 L& m# C4 g# \/ j! l

  9. - D$ Y6 J! M: B" w7 m
  10.     FALSH :     bank1 0x0800 0000 - 0x0800 FFFF
    # C) ^2 {- F% [* `  _, ~4 G
  11.                 bank2 0x0801 0000 - 0x0801 FFFF- h) F) D) z- b: k. @, `
  12.     EEPROM :    bank1 0x0808 0000 - 0x0808 0BFF
    ( s& k7 X0 c0 ^: I1 g; K
  13.                 bank2 0x0808 0C00 - 0x0808 17FF& d5 _* f) M4 U2 D! j& M
  14. */7 ?- u3 V5 y+ d5 D+ Q; W7 e

  15. % }- a, Q: @" I6 c

  16. / \9 [- @& y+ \8 v
  17. #define CH1_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 0   
    " s. M( z1 O7 a/ w. S
  18. #define CH2_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 4
    . T% a/ z4 y" X; V; @' P% `( i
  19. #define CH3_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 8
    ( ?$ L0 \8 c- l6 e* D$ e% A
  20. #define CH4_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 12
    ; }' V0 u6 y6 }$ l: S
  21. #define CH5_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 167 H' d! t' ~4 Q6 Y
  22. #define CH6_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 20/ P  l7 z7 K% P6 `& i  N5 x
  23. #define CH7_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 24 0 H2 N- n2 l- J' f' \+ R
  24. #define CH8_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 28 9 Z0 l3 C8 }, x9 D  ~- A$ z3 V
  25. #define CH9_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 32
    " V, [1 O. S/ x' H* c; v# S" i( Z
  26. #define CH10_ID_ADDR    NVM2_EEPROM_START_ADDR + 36
复制代码
" g% j/ G. a1 y6 ]5 o1 s

那么有的小伙伴会说,如果我的程序特别大,超过了 Bank1 怎么办?

1、首先如果是使用的有2个Bank的芯片, Bank1有 64k 大小,一般来说程序足够了;

2、个人认为,对于中断程序来说,他们存在的位置一定是程序的前面,即便程序超过大小,存放在 Bank2 中的也是用户自己的一些程序,不可能回事中断响应程序。即便中断发生了,也是在 Bank1 中运行,无影响;

3、再者,即便不分 Bank ,我们可以屏蔽中断。下面我将介绍在没有两个 Bank 的芯片上的处理方式。


7 j  [6 R5 \4 Z( ^" |2.2.2 临界区的保护

临界区的保护,是不是特别熟悉了, 我们在讲 FreeRTOS 或者 RT-Thread 的时候都讲到过 临界区保护。

上面我们介绍了直接把 EEPROM 的操作地址与程序地址区分开的解决方式,但是对于大部分产品上我使用的 STM32L051C8 来说,没有两块 NVM ,那么只能是做临界区保护了。

查看自己的 STM32L0 系列芯片有没有两块 NVM, 可以通过 J-Flash 工具查看他们的内存情况:

/ p4 z" C# r% I4 f0 E7 i: b$ U
微信图片_20230611194638.png

5 n( h8 I9 N0 O/ T2 {
  J; r' c3 C) O& q

那知道了原因,我们只要在程序有 EEPROM 写的位置加上临界区保护即可,比如:


* F" X$ T5 x3 a+ M. Q

0 o; d, A0 ~4 t9 n6 R. h
微信图片_20230611194635.png
2 l- [& y5 o. {, x' l

5 Q+ i! u" e/ g. F4 |( ^
  W: D( H# a& Z6 r+ a

$ ]3 f; }$ s7 B6 z) [

如果使用裸机操作,我们可以直接在写 EEPROM 的时候屏蔽中断,使用下面2个函数:

  1. __enable_irq(void);1 x+ j+ Q/ ]3 o8 F- `1 C
  2. __disable_irq(void);
复制代码

. _, U# B# N0 |1 ^

如图:


/ N/ D7 i9 ], L- Y+ j% k
2 `4 O1 Q6 C, S8 a; e1 l& i1 _# D
微信图片_20230611194628.png
  X3 q- ~2 b2 `7 h2 T
- k; Q3 i' n" a2 u( k9 i/ d6 e# ?- @, j

虽然写需要花时间,但是该等还是得等。

因为我使用的串口通讯是收无线的报文,虽然在屏蔽中断的时候有一定的概率丢数据,但是偶尔丢数据是可以接收的,至少比写数据的时候发生中断程序卡死来得好。

而且,EEPROM 虽然写方便,也不建议频繁的写入,往往需要写的时候都是第一次设置或者特殊情况设置的时候才用到。


& ~8 c2 `4 C, ^0 _% L+ u  B2.2.3 关键程序放到 RAM 中执行

除了上面 2 种比较简单的解决办法,还有一种。

在网上看到有提问者说过,官方曾有过建议,把关键程序 放到 RAM 中执行,避免冲突。

把程序放到 RAM 中执行,如果有时间,我会单独写一篇博文说明,这里只是提一下解决这种问题的可行办法。


/ c# h: h) F8 f  e$ K( P三、官方文档

这个问题告诉我们,要想真正用好一个芯片不出问题,还是得了解好对应的芯片文档。

即便我们已经很熟悉同类型的 STM32F103 系列,使用 STM32CUbeMX 可以快速简单的上手类似系列的芯片产品,但是在有些细节问题的处理上还是容易存在问题,此时官方的文档应该是首要想到的参考文档。

那么文档资料哪里下载,在 ST 社区可以通过站内搜索,关于 STM32L0 系列(后缀 1 ,3在这里应该都可以)有关的文档:RM0377文档,关如下图:

% z- H0 u, L: P. B4 K

2 K. W0 s" ]0 S' U$ d/ u  v2 p
微信图片_20230611194620.png
4 T( i3 v# _, }: _) H$ v% S2 q" q

6 M# N4 r5 ?0 q! P. R- S! G! T

在文档中有一整个章节单独介绍存储设备 Flash 和 EEPROM:

7 p& t7 R1 F6 y( ?

4 F% f* Z8 |' P9 G3 D* E
微信图片_20230611194612.png
( l# _5 w. z. k; m6 Y! G

5 Z6 ?0 `6 b/ @+ m, X( c

其实对于产品遇到的这些问题,文档里面其实有详细的说明以及解决方式,当然,即便是到现在,我也没有 详细的全部看完,因为知道了一些注意事项,还是偷懒,文档没看那么仔细= =!

但是这里比必须强调一次官方文档的重要性。


" R) o$ P% Q% o  L3 J. {/ w
, J0 v; V( h4 c转载自:矜辰所致
( M2 n, k: t) E如有侵权请联系删除' z0 ~) J2 p9 _3 P: Q, q. ^7 R
1 X) m/ s4 P( N
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