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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)。


, R: C1 ~6 t1 p: |& ]* g

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!


( R" G  H% R: |' f: L2 Z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。


) y8 l6 z& @. M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。


: M5 _/ m$ g$ B" t; }) T9 Z2.1 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:


/ h5 _- q/ F& ]
) g" y, p; F( t8 P6 Y4 \
微信图片_20230611194650.png
9 a& ?) H/ [. e4 x  P$ s
9 @/ ^5 ~8 }! F% V4 D: U) 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:

  k& b+ C1 U7 x9 z  U$ g2 y

微信图片_20230611194829.png


5 a3 Q, a5 W( n- i2.2 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 e! w& g& i: o4 [( m

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。


' Z1 S7 k. d, E+ |( w7 C

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 O4 b' _- n$ }% G

那么我们只要保证我们的 EEPROM 的读写地址为 Bank2 即可:

  ^  t# |6 B+ }* K

微信图片_20230611194645.png

: ^, A  ?0 h0 g# B5 v) Q4 N0 ?

于是,在程序中,我简单做了修改:

  1. #define NVM2_EEPROM_START_ADDR     0x08080C00   //起始地址
    * S9 Z& }/ K3 U/ W" p- C. W- f

  2.   S; O4 Q. y  _8 Y% {- s
  3. /*' C9 L  I2 Z- j; X; V) v$ T
  4.     EEPROM只有4页,每页512bytes,EEPROM使用方便,我们用它来保存数据
    / i5 k' ~* e3 f$ ~2 }
  5.     但是要注意,L051 falsh 和 eeprom没有数据的时候是 0,不是FFFFFFF0 I  @1 |" A4 L0 {1 m; l1 y: G' N
  6.     L051C8 系列 和 L051R8 系列一样 / B' ~( k- m  z" T- Y
  7. + X6 I4 m- o; ]. m
  8.     L071
    ; B2 k( f% Z$ I2 F
  9. # y' J" R( j& m( ?1 n: ^
  10.     FALSH :     bank1 0x0800 0000 - 0x0800 FFFF+ _8 u+ J7 M, P
  11.                 bank2 0x0801 0000 - 0x0801 FFFF
    ! ^7 k- I  T5 \9 |& m+ H
  12.     EEPROM :    bank1 0x0808 0000 - 0x0808 0BFF
    + f* E6 @0 H: i, S/ f) M
  13.                 bank2 0x0808 0C00 - 0x0808 17FF. ~1 F% W( {& ?8 k8 i. K( O
  14. */
    3 c# X& Y0 b( h! }! @! R
  15. ) z0 L$ I1 B+ \, y

  16. % _. M, n! j# X3 @# w5 N" m
  17. #define CH1_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 0   
    ' `0 }" I5 E# g  ~
  18. #define CH2_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 4
    # Z, |5 \) b" l: Y% ~1 N+ C' O- E
  19. #define CH3_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 85 d) a( c5 ]/ |# a# q
  20. #define CH4_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 128 d- I% {; O) i8 D
  21. #define CH5_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 168 Q% l7 z; I0 ]7 n
  22. #define CH6_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 20: H1 g0 Z& p/ a2 ~7 G2 V, Z
  23. #define CH7_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 24 9 z/ B' z9 j) x% P3 v8 p) G5 O  V
  24. #define CH8_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 28 4 y8 A6 j+ |9 d- [
  25. #define CH9_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 32
    1 a( t7 r4 R/ k% M
  26. #define CH10_ID_ADDR    NVM2_EEPROM_START_ADDR + 36
复制代码

( c' r5 A  G- x: D6 }

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。

- |$ v/ ?# [: c7 i. B/ ~) ~
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:


9 ^# e) q& `2 g- Y# ^" Q' b
微信图片_20230611194638.png
$ r5 j% E& [8 x: x5 a

% `# h* a" M& I1 }, L

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:


, z6 _* O! w& a& p* q
+ f) p8 Q8 i' w+ E7 @
微信图片_20230611194635.png
$ A# I8 B+ e/ q! e$ [( O8 v5 V

$ I: ^5 p- i! h. E1 j* k
$ I9 L, I* y3 g1 k: W1 X
( w6 r2 a& j1 c; U$ Z: p

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);
    % ?* {+ ]: r, W4 S! j7 [! O3 B
  2. __disable_irq(void);
复制代码
' z4 s" E% @' _( m2 v

如图:

7 w+ J" q3 H0 v2 [5 v* V/ E
6 C( n  s( y' D( t3 `
微信图片_20230611194628.png

$ H, g: w# N7 r' r  c- W& g8 V6 s/ O% @+ x) [0 u" f3 L" }6 q

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 x8 h  }7 y( i9 F+ e) Q3 @  m2.2.3 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。


3 P+ @! C) m" i. C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:


6 B% F) l" V; ]7 i+ {( M
, n& o. w) k4 Q0 O/ x  ]
微信图片_20230611194620.png

1 Y0 k" B- f8 r; G# l  y" ?' U2 |. J) p& _! d0 u

在文档中有一整个章节单独介绍存储设备 Flash 和 EEPROM:

3 r& J1 Z" n" q/ f5 D. H
4 C, s9 x5 d, F/ j" E& `* n2 W
微信图片_20230611194612.png

2 U) o) L7 ~# o& o
6 o6 n$ B9 [- ]8 A" A/ [6 i$ H

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。

' `1 e  C9 p% @3 `

7 k$ O* f2 D, F" R$ }$ S; T转载自:矜辰所致5 e7 v8 R1 H# X. o0 T. _
如有侵权请联系删除- E# ~% ~/ h' }1 I4 |+ E/ H5 A

2 [- {7 v( h8 h, A9 ]& g
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