【经验分享】用stm32的flash保存数据的优化方法

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STMCU小助手发布时间：2022-1-25 22:40

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文章简介:	用stm32的flash保存数据的优化方法

最开始用stm32的flash保存数据的方法都是用原子的例程，STM32F1的话，原子的方法大概是创建一个1K或者2K的缓存，修改数据的时候，先把该扇区的所有数据写到该缓存，然后查看是否需要擦除整个扇区，一般在一个地方写的话，必须要擦除，要想不擦除，就需要一个变量记录下一次要写的地址，和数据一块保存。STM32F4的话，因为其最小扇区为16K，最大128K，写个稍大点的程序，就得用大扇区，原子的做法干脆不缓存了，直接擦了扇区，重写！（吐个槽，原子的一些程序可以再优化一下，感觉有些源码就是应付事儿，可以向更实用的更有效的方向发展发展嘛！！）回归正题，有一天，有一个项目用的屏幕不是静态显示的，需要不停的扫，每次保存数据的时候屏都会闪一次，原来是保存数据的时候，要擦除扇区，1K的扇区大概要15ms的时间才能擦除完成，而且这段时间单片机什么都不能干。为了解决这个问题，发现了网上有stm32flash模拟EEPROM的程序，学习后发现，比原子的例程更实用，更有效，既提高了存取速度，又能平均磨损flash，延长flash改写寿命。大家可百度stm32flash模拟EEPROM，还有人优化了官方给的demo。优化过后，加入了CurWrAddress，意在提高读写速度，但是正是这个CurWrAddress，引起了一些bug。

1 /* Global variable used to store variable value in read sequence */
2 uint16_t DataVar = 0;
3 uint32_t CurWrAddress;
4 /* Virtual address defined by the user: 0xFFFF value is prohibited */
5 extern uint16_t VirtAddVarTab[NumbOfVar];

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第3行把CurWrAddress初始化为0，就是一个bug。修改后的代码，把InitCurrWrAddress()函数放在了__EE_Init()之后，也就是说只要__EE_Init()函数用到了CurWrAddress，那么CurWrAddress = 0，有某种情况下，这是个灾难。

uint16_t EE_Init(void)
{
uint16_t FlashStatus;
FlashStatus=__EE_Init();
InitCurrWrAddress();
return(FlashStatus);
}

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接下来，看__EE_Init()函数

1 uint16_t __EE_Init(void)
2 {　　　　　　... 13
14 /* Check for invalid header states and repair if necessary */
15 switch (PageStatus0)
16 {
17 case ERASED: ...
33 case RECEIVE_DATA:
34 if (PageStatus1 == VALID_PAGE) /* Page0 receive, Page1 valid */
35 {
　　　　　　　　　　... 43 if (VarIdx != x)
44 {
45 /* Read the last variables' updates */
46 ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
.... 57 } 59 }
...
85 case VALID_PAGE:
95 {103 if (VarIdx != x)
104 {
105 /* Read the last variables' updates */
106 ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　　　　　...118 }
119 }
120 ....140 }
141
142 return FLASH_COMPLETE;
143 }

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我保留的出灾难的两种情况，第一PAGE0=VALID_PAGE,PAGE0 = RECEIVE_DATA,另一种反过来，其实就是在换页的时候，没有完成就掉电了，上电后初始化时,就会有bug了。为什么会有bug？因为这两种情况都用到了EE_ReadVariable函数，而优化后的EE_ReadVariable函数在读取保存变量的时候，是从CurWrAddress-2开始往后读，直到这一页的开始，问题来了，一开始CurWrAddress=0啊，uint32_t类型的0，减去2后等于多少？关键是还要用这个数，作为地址去读flash。。。所以一旦出现这种情况，GG。解决办法就是在碰到这两种情况的时候在读取变量之前，先调用InitCurrWrAddress()，并声明CurWrAddress的时候初始化为第二页的结尾（最起码不会GG了），调用InitCurrWrAddress()之后，会把CurrWrAddress更改为有效页或者RECEIVE页（如果状态为RECEIVE_DATA），然后再去读取数据，进行换页。这种办法并不能解决全部已知bug。

到这里还没完，还有一个bug，就是PAGE1要满了，换到PAGE0的时候。

1 static uint16_t EE_PageTransfer(uint16_t VirtAddress, uint16_t Data)
2 {
　　　　　　　　...
8 /* Get active Page for read operation */
9 ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);
10
11 ...19 if (ValidPage == PAGE1) /* Page0 valid */
20 {
21 /* New page address where variable will be moved to */
22 NewPageAddress = PAGE0_BASE_ADDRESS;
23
24 /* Old page address where variable will be taken from */
25 OldPageAddress = PAGE1_BASE_ADDRESS;
26 }
　　　　...
32 /* Set the new Page status to RECEIVE_DATA status */
33 FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, RECEIVE_DATA);
　　　　...
40 InitCurrWrAddress();//aft 重新初始化写地址
41 /* Write the variable passed as parameter in the new active page */
42 EepromStatus = EE_VerifyPageFullWriteVariable(VirtAddress, Data);
　　　　....
49 /* Transfer process: transfer variables from old to the new active page */
50 for (VarIdx = 0; VarIdx < NumbOfVar; VarIdx++)
51 {
52 if (VirtAddVarTab[VarIdx] != VirtAddress) /* Check each variable except the one passed as parameter */
53 {
54 /* Read the other last variable updates */
55 ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　...67 }
68 }
69
70 /* Erase the old Page: Set old Page status to ERASED status */
71 FlashStatus = FLASH_ErasePage(OldPageAddress);
72 /* If erase operation was failed, a Flash error code is returned */
73 if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
74 {
75 return FlashStatus;
76 }
77
78 /* Set new Page status to VALID_PAGE status */
79 FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, VALID_PAGE);
80 /* If program operation was failed, a Flash error code is returned */
81 if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
82 {
83 return FlashStatus;
84 }
85
86 /* Return last operation flash status */
87 return FlashStatus;
88 }

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33行执行完后，要更改CurrAddress了，这时如果是PAGE0要接收，那么CurrAddress = PAGE0_StarAdress+4了，那么在后边的读取数据，用于转换的时候，有个判断

Address=CurWrAddress-2;

while (Address > (PageStartAddress + 2)) 这个地方PageStartAddress = Page1_StarAddress ，而PAGE0_StarAdress+2肯定小于Page1_StarAddress啊，直接跳过了，导致不能转存其他数据

EE_ReadVariable函数 /* Get active Page for read operation */ ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);//而READ的规则是谁有效就是谁不关系是否RECIVE 和写有效区分　　PageStartAddress = (uint32_t)(EEPROM_START_ADDRESS + (uint32_t)(ValidPage * PAGE_SIZE));
/* Get the valid Page end Address */
//Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
Address=CurWrAddress-2;
/* Check each active page address starting from end */
while (Address > (PageStartAddress + 2))
{
/* Get the current location content to be compared with virtual address */
AddressValue = (*(__IO uint16_t*)Address);
/* Compare the read address with the virtual address */
if (AddressValue == VirtAddress)
{
/* Get content of Address-2 which is variable value */
*Data = (*(__IO uint16_t*)(Address - 2));
/* In case variable value is read, reset ReadStatus flag */
ReadStatus = 0;
break;
}
else
{
/* Next address location */
Address = Address - 4;
}
}

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我的做法是，修改 EE_ReadVariable函数，在读取数据的时候，如果PAGE0或者PAGE1有一个状态为正在接受，那么Address就用官方Demo给的语句赋值。这时解决全部这篇所说bug的方法。

//之前加上读取PageStatus0和1的语句
1 /* Get the valid Page end Address */
2 if((PageStatus0 == RECEIVE_DATA)||(PageStatus1 == RECEIVE_DATA))//当在页传输时，地址放在有效页的末尾来搜索所有的存储信息
3 {
4 Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
5 }
6 else
7 {
8 Address=CurWrAddress-2;
9 }

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目前遇到的bug就这些。

综上所述，都是CurWrAddress闹得，

第一种：因为初始化CurWrAddress为0，在刚上电时候，恰巧碰到有一页状态为RECEIVE_DATA（概率不大），则在执行EE_ReadVariable函数的时候，Address=CurWrAddress-2;导致得到一个非法地址。

第二种：PAGE1满要转给PAGE0，还是出在EE_ReadVariable函数里，Address=CurWrAddress-2;因为EE_PageTransfer中在转移数据之前，重新调整了CurWrAddress写地址到PAGE0了，而在读取未转移的地址需要从PAGE1底部开始查询，这就导致转移不全。

解决办法就是修改EE_ReadVariable函数，加入读取PAGE0和PAGE1的状态语句，并判断，如果有一个状态为RECEIVE_DATA，则按官方的调整Address。

加上stm32的掉电检测保存数据，上电后，检测扇区剩余空间，不够下一次保存的话，提前换页，因为stm32f4擦除一个扇区要1s多，掉电那些时间根本不够，另外掉电后，阈值2.7v的话，测试发现，保守估计可保存1000个字，和外围器件，电容有关。

最后上张stm32flash保存数据的图，0x8040000是扇区6的首地址，用于保存这一页的状态00 00为有效页标志，0x8040004和05保存的是数据，06和07的01 A1保存的是变量虚拟地址，实际上是0XA101，因为STM32是小端模式，低位字节位排放在低地址端，高位字节排放在高位地址端。