STM32F0xx 微控制器中的EEPROM 仿真

简介

在工业应用中经常使用 EEPROM（电可擦除可编程只读存储器）来存储可更新的数据。EEPROM 是用在复杂系统（例如计算机）和其它电子器件中的一种永久（非易失）存储器存储系统，它可以在电源故障时存储和保留少量数据。

为了降低成本，可以使用特定的软件算法用片上 Flash 替代外部 EEPROM。 此应用笔记将介绍使用 STM32F0xx 器件的片上 Flash 通过仿真 EEPROM 机制来取代独立EEPROM 的软件解决方案。

此仿真至少要使用 Flash 中的两个扇区。EEPROM 仿真代码会在页面填满后在页面之间交换数据，而且此过程对用户是透明的。

此应用笔记随附的 EEPROM 仿真驱动程序满足以下要求：
● 提供简单 API 的轻量级实现，这种 API 由初始化、读写数据和降低存储器占用量三种功能构成。
● 简单且可轻松更新的代码模型。
● 对用户透明的清除和内部数据管理。
● 后台页擦除。
● 至少需要使用两个 Flash 页，如果需要进行耗损均衡，则需要更多。

1 外部 EEPROM 与仿真 EEPROM 之间的主要差异

EEPROM 是许多需要非易失性数据存储的嵌入式应用的关键组件，它在运行期间以字节或字为粒度进行更新。

这些系统中使用的微控制器通常是基于嵌入式 Flash 存储器的。为了避免使用这些组件、节约 PCB 空间并降低系统成本，可使用 STM32F0xx Flash 代替外部 EEPOM,模拟代码和数据的存储。

但是与 Flash 不同的是，外部 EEPROM 在重写数据之前并不需要执行擦除操作来释放空间。要将数据存储到嵌入式 Flash 中，需要执行特殊的软件管理。

这种仿真软件机制由许多因素决定，包括 EEPROM 可靠性、所使用的 Flash 的架构以及产品要求等。

对于使用相同 Flash 技术的任何微控制器（不局限于 STM32F0xx 系列产品），嵌入式 Flash和外部串行 EEPROM 之间的主要差异完全一致。表 1 中汇总了这些主要差异。

1.1 写访问时间上的差异

由于 Flash 的写访问时间较短，所以对于一些关键参数，在仿真 EEPROM 中的存储速度要比在外部串行 EEPROM 中更快，从而可以改善数据存储。

1.2 擦除时间上的差异

擦除时间方面的差异是独立 EEPROM 与使用嵌入式 Flash 的仿真 EEPROM 之间的另一个重大差异。与 Flash 不同，EEPROM 在写之前不需要执行擦除操作来释放空间。这就意味着必须执行某种形式的软件管理，才能将数据存储到 Flash 中。此外，由于 Flash 中的块擦除过程不需要太长时间，所以在设计 Flash 管理软件时，应注意考虑可能会中断擦除过程的电源关闭和其它一些意外事件（例如复位）。要设计强大的 Flash 内存管理软件，必须透彻了解 Flash 擦除过程。

注： 即使软件重置，也不会中断正在对 STM32F0xx 嵌入式 Flash 执行的页擦除或批量擦除操作

1.3 写方法上的相似之处

外部 EEPROM 与具有 STM32F0xx 嵌入式 Flash 的仿真 EEPROM 之间的一个相似之处是写方法。

● 独立外部 EEPROM：在被 CPU 启动之后，字写入不能被软件复位中断。只有供电故障才会中断写过程，因此正确设置去耦电容的大小可以保护独立 EEPROM 中的整个写过程。

● 使用嵌入式 Flash 仿真的 EEPROM：由 CPU 启动后，写过程可由电源故障中断。即使软件复位，也不会中断正在对 STM32F0xx 嵌入式 Flash 执行的字写入操作。EEPROM算法会停止，但是当前的 Flash 字写入操作不会因软件复位而中断。

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