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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     7 Z- R) k" G- \  L# n4 [  n8 s
  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。. g! o# W4 @: l" o' H. J% n5 H

0 _2 V+ K. K: ]+ M. J; j' r2 问题分析
3 I0 v. F$ L# V4 k( K9 w2.1 问题详情
7 f9 |* t: Q6 @; g# w3 ?     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。
5 u! G8 V! @+ b# Y1 \
9 C. x/ R3 F, ~* |3 \2.2 问题重现& D, l( X2 `' A! d$ K. n! O
      使用NUCLEO-F412ZG板尝试重现客户问题,主要代码如下:
  1. int main(void)
    ! b6 O; D6 r% b( |2 [
  2. {
    % K0 J$ B1 y4 {
  3.   /* USER CODE BEGIN 1 */$ b: Y, c3 S9 v7 K9 e! C
  4. uint32_t beginTick =0,endTick =0;
    4 r6 ^; k; M! o
  5. uint32_t curSysTick=0,endSysTick =0;
    / s% ^8 W- p0 ~4 U/ |/ n
  6.   /* USER CODE END 1 */
    - ~+ S) H; I9 ~" {0 c* \
  7.   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/0 T( q$ a2 J. X0 v% n+ n' @
  8.   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */  u6 C2 g/ V! l: Q
  9.   HAL_Init();
    6 k" l' {8 m, T9 g- Q, A
  10.   /* Configure the system clock */
    ( u5 N. K1 S0 z8 B3 y% u" J7 d
  11.   SystemClock_Config();* H* v- l6 U2 N) c; ~2 z
  12.   /* Initialize all configured peripherals */
    * D! P5 _8 X3 i, m) C  @/ n
  13.   MX_GPIO_Init();& e1 Y: \2 k) N% ~, T3 X% Y! p) C
  14.   MX_IWDG_Init();
    3 _9 r! g" ^* b8 _
  15.   /* USER CODE BEGIN 2 */: g8 l. _$ }/ l7 s' U  s1 H
  16. if (__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET) //如果是看门狗复位
    # ?; ?. u& }7 l3 C2 c
  17.   {
    2 j3 y0 y% m! V5 n7 Z( k' \( u$ \. w3 R
  18.     /* Clear reset flags */
    0 I" `1 @: l. D. \9 Y, [! G
  19. HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);$ {5 \+ f7 f0 x
  20.     __HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();
    ' A9 J7 A+ Q! x# p, D3 M
  21. Error_Handler();' y0 w2 `3 S6 A" T6 C( ]
  22.   }3 x) `" c, z& F9 g0 |; R' v- L9 {
  23.     HAL_FLASH_Unlock();
    / }7 [. x6 r$ `2 ^5 e. c# @
  24.   /* Fill EraseInit structure*/0 D' h6 K# r' W, R, S, j0 g
  25.   EraseInitStruct.TypeErase     = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
    4 z* k3 i* Z  J9 O' S6 ^: g
  26.   EraseInitStruct.VoltageRange  = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
    ! }- t2 [+ l7 V
  27.   EraseInitStruct.Sector        = FLASH_SECTOR_8;
    9 B# O% @. U$ Z- x
  28.   EraseInitStruct.NbSectors     = 1;& e+ b+ ]$ t) B$ m: e& j7 q
  29. //  if(HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SECTORError) != HAL_OK)5 f3 V+ H  D/ P
  30. //  {
    ( W( a0 Q# F7 C8 j5 e  Y( T
  31. //      Error_Handler();9 @; |1 ^$ x- z  I/ S4 f' i. _
  32. //  }
    " W3 z- H: }) d5 s5 T
  33. beginTick =HAL_GetTick();3 F% S( L$ `2 t( N) S9 C! I, s
  34. HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);6 c  l' j& Z! [1 E/ b; [; ]# Q
  35. curSysTick =SysTick->VAL;
    0 `; g% @- K$ b/ t5 v2 _
  36. if(HAL_FLASHEx_Erase_IT(&EraseInitStruct)!= HAL_OK) //擦除sector81 [  d3 f/ O3 g- |* c
  37. {
    $ }' ^# ?3 V! U- _! U4 Y
  38.     Error_Handler();
      o- J5 |4 O2 s
  39. }
    5 r& Y' I# \, l$ u; v8 K
  40. endSysTick =SysTick->VAL; // curSysTick, endSysTick保存着SysTick寄存器的值+ v  G2 W9 D/ L7 ]% f; m
  41. HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET); //PC8波形表示擦除FLASH的时间间隔
    ! U# f/ H6 w, [+ Y9 e
  42. endTick =HAL_GetTick();     // beginTick, endTick保存着全局变量Tick的值
    * ?: ~! K& d6 r# \, j
  43. g_TickCount =endTick -beginTick; //变量Tick的时间差
    5 e& X* Y1 D, v+ b- c# P
  44. HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);" _5 e- W; i! m2 r; l4 p( {+ u) `
  45.   /* USER CODE END 2 */) W) P. w1 w9 o6 c8 P
  46.   /* Infinite loop */8 c) p4 ~* b; `* I2 C
  47.   /* USER CODE BEGIN WHILE */
    : ^0 H, Q6 l8 z3 ~
  48.   while (1)" I* A) g4 O' u7 o& q
  49.   {+ M$ Z6 I# V4 W- v
  50.   /* USER CODE END WHILE */
    % ^' S, `; |# B  R8 Y
  51.   /* USER CODE BEGIN 3 */% i( A$ d+ o5 D; W4 N+ R- ~
  52. if (HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg) != HAL_OK)9 M% f1 [' a3 q5 r/ M5 k
  53.     {
    $ ]% D/ i' T* ]6 Q1 r/ p
  54.       /* Refresh Error */3 _: ^8 t4 {: D& D4 c" W
  55.       Error_Handler();8 \! n2 s- A- j% t( Q/ x. Y
  56.     }
    ! l7 T8 v- _! n& Z& a
  57. HAL_Delay(10);' \7 Y! x3 e* b8 B5 `
  58.   }* b$ d* Q2 j8 @& Q, N
  59.   /* USER CODE END 3 */
    8 O, ^$ j" C5 z! D; E- F! m9 q
  60. }
复制代码
' ]) T* k7 c  ~; }& C+ m6 R! @+ C* k
   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:

  R" T) d" m0 K
  1. void HAL_SYSTICK_Callback(void)) v! Q% ^" E) f, c
  2. {
    8 ^$ ^6 I" T7 O8 v" T
  3.     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_11);//用PA11来检测SysTick波形  X" ~2 L% \7 I1 p# S% m  ?
  4. }
复制代码

+ F8 Z$ G* \8 ~   
, U; g! k) u# ~# C. v& y( r9 I! X   最终得出如下波形0 S) V' N# t3 p! L
图1 擦除FLASH时间与SysTick输出波形

7 s& l7 _3 L8 y5 r8 Z$ \        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。; e4 N, t- r, h2 a/ b. z3 X# J
   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:
; ~! ^) }" j8 X
4 e; X+ W  `; P# O/ q
图2 擦除FLASH扇区所需要的时间

6 F; l, |2 e7 b! B, r        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?
5 P' Y3 N- t: S2 {5 X9 Z& x2 _1 F, d6 I, b; I$ M+ a9 _- p
   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:+ s4 l! O+ g  p' H  B

8 p/ u3 g: i$ v( W5 I
图3 参考手册中关于擦除扇区的描述
2 y4 B/ f) r. |( R9 g; E; {& d
      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:
) f) S0 M7 I( w# R
, b  @2 p+ n6 e
图4 调试

  W0 B, U  |% Z       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。
  t$ D9 v7 N& U  T! s
7 [& w5 E) ]# I0 ]8 E/ c   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。
  |# n& j, i/ {5 i! t

4 J; x2 _- I4 ?3 s, |3 结论
( r6 @: D# j* A  G1 R% g7 i       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

/ B# i( ]$ q% M
8 W6 G/ H+ P# Q. g# w  c  x
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