
前言9 L `$ d7 _8 p& W: D EEPROM (电可擦除可编程只读存储器)通常用于工业应用领域,用于存储可更新数据。 EEPROM 是一种用于复杂系统 (如计算机)和其他电子设备的永久性 (非易失的)存储系统,用于在断电时存储和保留少量数据。 为了降低成本,外部 EEPROM 可以用 STM32F2xx 产品所具有的下述特性之一代替: ● 片上 4 KB 备份 SRAM ● 片上 Flash,并采用专门软件算法 STM32F2xx 具有 4 KB 的备份 SRAM,当主要的 VDD 电源断电时,该 SRAM 可由 VBAT 电源供电。 当有 VBAT (通常在电池供电应用中)时该备份 SRAM 可作为内部 EEPROM (无任何额外软件)使用,并具有以 CPU 频率进行高速存取的优势。 Z5 e& k) C: {. }4 P 而当备份 SRAM 另作他用且 / 或该应用不用 VBAT 供电时,片上 Flash(采用专门软件算法)可以用于模拟 EEPROM 存储器使用。 本应用笔记对通过利用 STM32F2xx 产品的片上 Flash 模拟 EEPROM 机制来代替独立EEPROM 的软件方案进行了说明。, P' \0 }0 @5 [; S 至少使用两个 Flash 扇区才能实现该模拟。 EEPROM 模拟代码在两个扇区 (当它们被填充时)之间交换数据,这在某种程度上是对用户透明的。 本应用笔记所提供的 EEPROM 模拟驱动器满足以下要求: O" @5 m" Q& p' `+ W* G8 `: l6 P ● 轻量级实现,具有一个简单的包含了三个函数 (用于初始化、读数据和写数据)的API,并减少了封装。0 R J, r* i5 J1 j9 r ● 简单易用的可更新代码模型 ● 清理和内部数据管理对用户透明 ● 后台扇区擦除- q: Z6 a F) w! {4 R; D0 L ● 至少要使用两个 Flash 扇区,对于损耗均衡则需要使用更多 (Flash 扇区)" r6 c% T. j/ \: u% F( J 模拟 EEPROM 的大小是弹性可变的,它受扇区大小的限制和约束,并需考虑最大 EEPROM空间大小。 1 外部 EEPROM 和模拟 EEPROM 之间的主要区别( Y% I/ F0 t( o EEPROM 是许多嵌入式应用(需要能够进行非易失性数据存储,且运行时间内以字节或字的颗粒度进行更新)的关键元件。# v' h9 y2 M0 U 用于这些系统的微控制器通常基于嵌入式 Flash。为了减少所用元件、节省 PCB 空间、降低系统成本,可以用 STM32F2xx Flash 代替外部 EEPROM 来进行同步编码和数据存储。 与 Flash 不同,数据可被重写前,外部 EEPROM 不需要擦除操作来释放空间。需要专门的软件管理来将数据存入嵌入式 Flash。0 H4 f1 m9 G; a& T E8 D 仿真软件方案取决于多种因素,包括 EEPROM 可靠性、所用 Flash 结构和产品需求。嵌入式 Flash 和外部串行 EEPROM 之间的主要区别对于任何使用同样 Flash 技术的微控制器(并非针对 STM32F2xx 系列产品)都是相同的。主要区别概括如表 1。 ![]() 5 s" {4 d% o# _$ _9 J1 g ![]() " u- z) |% y0 i8 ? @. u 4 G$ N" `8 r( N. v+ s& ` 1.1 写访问时间的不同/ s$ s! U0 W5 A3 ?- ?0 N- {! M 由于 Flash 的写访问时间更短,重要参数可以更快地存入模拟 EEPROM (比外部串行EEPROM 更快),因此能够提高数据存储能力。 d, Q+ \/ a1 O( D. F, k 1.2 擦除时间的不同 擦除时间的不同是独立 EEPROM 和使用嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM 之间的另一个重要区别。与 Flash 不同,在向其写入数据前,EEPROM 不需要擦除操作来释放空间。这意味着需要某种形式的软件管理来将数据存入 Flash。此外,由于 Flash 中的块擦除过程不需要花费很多时间,因此设计 Flash 管理软件时,应当考虑断电和其他可能中断擦除过程的伪事件 (例如复位)。为了设计出稳健的 Flash 管理软件,有必要彻底了解 Flash 擦除过程。; Y4 D. } d* K" ~$ H- r8 h; K9 k 注: CPU 复位过程中, STM32F2xx 嵌入式 Flash 上正在进行的扇区擦除或批量擦除操作不会被中断。 4 \5 I; B1 Y& D' d9 Y, ?; Q. ~# ]# v 1.3 写方式的相似之处: X! | m; F2 Q5 }/ p0 S 外部 EEPROM 和采用 STM32F2xx 嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM 之间的相同点之一是其写方式。7 B; E3 S4 T$ v/ W$ L3 o* u ● 独立外部 EEPROM:由 CPU 启动时,全字写操作不会被 CPU 复位而中断。只有电源故障会中断该写过程,因此适当地按大小排列去耦电容可以保护独立 EEPROM 中的完整写过程。 ● 利用嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM:由 CPU 启动时,写过程可被电源故障中断。CPU 复位过程中, STM32F2xx 嵌入式 Flash 上正在进行的全字写操作不会被中断。 EEPROM算法停止,但是当前的 Flash 全字写操作不会被 CPU 复位中断。: }# y/ n& N& l3 P( e( y/ F 2 实现 EEPROM 模拟5 z! \% N& w5 P- ]/ R 2.1 原理! s; g2 K* _/ J, ^9 b 考虑到 Flash 限制和产品需求,存在多种方式实现 EEPROM 模拟。下面所描述的方式需要至少两个同样大小的 Flash 扇区 (分配给非易失性数据):一个扇区首先被擦除,并提供逐字节的编程;当前扇区需要被回收时,另一个扇区准备好接收 (该扇区)。占据了每个扇区第一个半字 (16 位)的头字段标志了该扇区状态。将每个扇区作为一个存储页,在本文档下述部分中称作 Page0 和 Page1。4 n- `- @0 g5 {2 X) J 头字段位于每页的基址,提供了该存储页的状态信息。% U( @" A& z1 }/ j/ s 每页有三个可能状态: ● ERASED:该页为空。7 G+ [4 J' Y2 N% ~; a ● RECEIVE_DATA:该页正在从其他满页中接收数据。' N5 v, |7 k3 q, n& W0 \, _) ]' h, h' _ ● VALID_PAGE:该页容纳有效数据,直到所有有效数据传输到被擦除页,这个状态才会变化。% F: [, }/ \6 A6 ?7 l z7 T$ j1 G 图 1 显示了页状态是如何变化的。, t; b2 x& e4 u ![]() ![]() - `! ~8 c* Q L- F5 k5 B 通常,使用这种方式时,用户不必提前知道变量更新频率。 本文档中所描述的软件和实现使用了两个 16 KB 的 Flash 扇区 (扇区 2 和扇区 3)来模拟EEPROM。 注: 选择扇区 2 和扇区 3 是由于这两个扇区相比于 STM32F2xx Flash 的其他扇区来说空间较小(STM32F2xx Flash 的主要内存块在表 3: STM32F2xx Flash 扇区中有单独描述)。根据应用和用户需要,也可以使用大的扇区。 ![]() 每个可变参数通过虚拟地址和要被存入 Flash 的值来定义,以便随后检索或更新 (在所实现的软件中虚拟地址和数据都是长 16 位)。当数据被修改时,关联到先前虚拟地址的修改数据会被存入新的 Flash 位置。数据检索返回最新的数据值。 " Q9 L2 v" Y# a3 X% U4 [8 e! p ![]() 2.2 用例:应用实例- {) u- x, |9 `; E6 f% @ 下面的例子显示了三个采用如下虚拟地址的 EEPROM 变量 (Var1、 Var2 和 Var3)的软件管理: Var1 虚拟地址 5555h) l7 ]4 g8 V/ Y* Q( U Var2 虚拟地址 6666h5 E1 t0 p" B, |1 e# y4 O# \( m Var3 虚拟地址 7777h$ D4 j: M5 O& F, z- m 3 ~0 I2 c n. W/ b7 ` ![]() 6 d+ m; G% y1 i0 e 完整版请查看:附件 8 j0 u5 m5 z7 L2 x |
STM32F2xx 微控制器中的 EEPROM 模拟.pdf
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