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【经验分享】 STM32F412擦除内部FLASH时间过长

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STMCU小助手 发布时间:2022-1-9 20:00
1 前言     
  客户反馈在使用STM32F412的时候,擦除sector 8~11发现时间过长,从而导致意外触发IWDG复位。

2 问题分析
2.1 问题详情
     通过与客户邮件和电话沟通,了解到客户主要是想使用内部FLASH暂时保存IAP升级时的程序数据,在IAP升级的过程中,需要首先擦除内部FLASH中一块足够大的空间,然后再写入升级数据。客户的工程中有使用到IWDG,喂狗间隔大约1.5S,客户的通过SysTick的方式计算出擦除Sector8大约需要2ms,因此认为若一次擦除sector8~11大约需要8ms,于是在代码中一次性擦除sector8~11后最后再来喂狗,但是,这样会触发IWDG复位,这个与预期不一致,固此产生疑问。

2.2 问题重现
      使用NUCLEO-F412ZG板尝试重现客户问题,主要代码如下:
  1. int main(void)
  2. {
  3.   /* USER CODE BEGIN 1 */
  4. uint32_t beginTick =0,endTick =0;
  5. uint32_t curSysTick=0,endSysTick =0;
  6.   /* USER CODE END 1 */
  7.   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/
  8.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
  9.   HAL_Init();
  10.   /* Configure the system clock */
  11.   SystemClock_Config();
  12.   /* Initialize all configured peripherals */
  13.   MX_GPIO_Init();
  14.   MX_IWDG_Init();
  15.   /* USER CODE BEGIN 2 */
  16. if (__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET) //如果是看门狗复位
  17.   {
  18.     /* Clear reset flags */
  19. HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
  20.     __HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();
  21. Error_Handler();
  22.   }
  23.     HAL_FLASH_Unlock();
  24.   /* Fill EraseInit structure*/
  25.   EraseInitStruct.TypeErase     = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
  26.   EraseInitStruct.VoltageRange  = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
  27.   EraseInitStruct.Sector        = FLASH_SECTOR_8;
  28.   EraseInitStruct.NbSectors     = 1;
  29. //  if(HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SECTORError) != HAL_OK)
  30. //  {
  31. //      Error_Handler();
  32. //  }
  33. beginTick =HAL_GetTick();
  34. HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
  35. curSysTick =SysTick->VAL;
  36. if(HAL_FLASHEx_Erase_IT(&EraseInitStruct)!= HAL_OK) //擦除sector8
  37. {
  38.     Error_Handler();
  39. }
  40. endSysTick =SysTick->VAL; // curSysTick, endSysTick保存着SysTick寄存器的值
  41. HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET); //PC8波形表示擦除FLASH的时间间隔
  42. endTick =HAL_GetTick();     // beginTick, endTick保存着全局变量Tick的值
  43. g_TickCount =endTick -beginTick; //变量Tick的时间差
  44. HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
  45.   /* USER CODE END 2 */
  46.   /* Infinite loop */
  47.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
  48.   while (1)
  49.   {
  50.   /* USER CODE END WHILE */
  51.   /* USER CODE BEGIN 3 */
  52. if (HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg) != HAL_OK)
  53.     {
  54.       /* Refresh Error */
  55.       Error_Handler();
  56.     }
  57. HAL_Delay(10);
  58.   }
  59.   /* USER CODE END 3 */
  60. }
复制代码

   此外,同时在每个SysTick中断输出一个波形,用来检测SysTick是否正常:

  1. void HAL_SYSTICK_Callback(void)
  2. {
  3.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_11);//用PA11来检测SysTick波形
  4. }
复制代码

   
   最终得出如下波形
图1 擦除FLASH时间与SysTick输出波形

        如上图,黄色为PC8脚波形,表示擦除FLASH的时间,下面蓝色为PA11管脚波形,表示SysTick波形。
   从上图可以看出擦除sector8所需要的时间是800ms,这个与客户认为的2ms是不一致的。查看STM32F412的数据手册,在第6.3.12节中可以看到如下信息:


图2 擦除FLASH扇区所需要的时间

        如上图,在PSIZE=32时,擦除一个128K的扇区需要大概1S(典型值)的时间,而我们从图1中实际测出的为800ms,这个基本相差不大,单与客户认为的2ms相去甚远,基本上我们认为这里的800ms是正确的结果,但是这个又是什么原因导致客户通过SysTick测出的值是错误的呢?

   实际上,从图1我们也可以看出,在擦除FLASH的期间,SysTick是没有波形的(见图1下面蓝色波形),同时在参考手册3.5节中有如下信息:

图3 参考手册中关于擦除扇区的描述

      这句话的意思是说,在擦除FLASH的期间,若尝试读取FLASH,则会被暂停,实际这个”读取”是指取指,我们都知道,程序的执行首先得通过从FLASH中通过I-BUS取出指令后才可以执行。这里SysTick之所以会被暂停掉,就是因为在擦除FLASH期间,为了执行SysTick中断例程,内核会尝试从FLASH取指,从而导致被暂停掉,进而全局变量uwTick的值没有机会增加。下图是调试界面:

图4 调试

       如上图,在执行擦除扇区后,SysTick的全局变量uwTick就增加了1,但SysTick在内核中的寄存器还是有变化的。这个与我们的预想一致。

   最后客户通过每擦除一个扇区喂一次狗的方式解决了问题,而在此期间不能依靠SysTick的值来计算时间。

3 结论
       在擦除FLASH期间,取指操作会被暂停掉,且SysTick所对应的全局变量uwTick值是不会增加的。另外,通过函数HAL_FLASHEx_Erase_IT()来执行擦除FLASH和通过函数HAL_FLASHEx_Erase()所花费时间没有差别,只不过前者在擦除完成后会产生一个中断,而后者没有。可以通过外设RTC来计算擦除FLASH的时间,从而


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