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。
为降低成本，外部 EEPROM 可以用 STM32F40x/STM32F41x 的以下功能之一替代：
8 S2 C, A; i' F  K● 片内 4 KB 备份 SRAM
, P& T" y$ ~) M" R. \0 ^% N; p* Y● 片内 Flash，具有特定软件算法
* i" T; z# v/ A7 ^0 FSTM32F40x/STM32F41x 具有 4 KB 备份 SRAM，当主 VDD 电源断电时，可通过 VBAT 电源为该 SRAM 供电。
借助 CPU 频率下的高速访问（通常在用电池供电的应用中）优势，只要 VBAT 存在，此备份SRAM 就可以用作内部 EEPROM（不带任何附加软件）。
但是，当备份 SRAM 用于其它目的并且/或者应用不使用 VBAT 电源时，片内 Flash（具有特定软件算法）可以用于仿真 EEPROM 存储器。
" g% y0 D, Q. D/ G9 B' Z5 T本应用笔记介绍了使用 STM32F40x/STM32F41x 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。
7 t6 B* d( O, V要实现这种仿真，至少要使用 Flash 中的两个扇区。EEPROM 仿真代码会在扇区填满后，以对用户透明的方式交换数据。
" c; l, A& ~* d- ]' w此应用笔记随附的 EEPROM 仿真驱动程序满足以下要求：
; M: X0 i5 `4 a9 v, g. P● 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。
% u4 ?0 S0 i( U, h" X0 X● 简单且可轻松更新的代码模型
  ^" c6 T* U( |● 对用户透明的清除和内部数据管理
) ~; z  L# L  B● 后台扇区擦除
● 至少使用两个 Flash 扇区，如果需要进行耗损均衡，则需要更多
' v( k; \+ }8 k7 }# O  @2 A3 F% g5 p要仿真的 EEPROM 大小可在扇区大小的限制范围内随意调整，并允许 EEPROM 使用扇区的最大空间。

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1 外部 EEPROM 与仿真 EEPROM 之间的主要差异
1 i  S% W  x+ pEEPROM 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。
- Y* p, X+ S& P; e) m5 a: O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 STM32F41x Flash 代替外部 EEPOM，模拟代码和数据的存储。
; T7 ]- K! Y& e3 p9 p% ?& k) d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。
# E7 x7 x' t, X7 i1 z( T对于使用相同 Flash 技术的任何微控制器（不局限于 STM32F40x/STM32F41x 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。

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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 中的块擦除过程需要较长时间，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。
9 r. U1 o0 D2 N! w7 j8 C) O8 E注： 即使 CPU 复位，也不会中断正在对 STM32F40x/STM32F41x 嵌入式 Flash 执行的扇区擦除或批量擦除操作。
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1.3 写方法上的相似之处
外部 EEPROM 与具有 STM32F40x/STM32F41x 嵌入式 Flash 的仿真 EEPROM 之间的一个相似之处是写方法。
$ t0 Q4 d" @8 _● 独立外部 EEPROM：一旦 CPU 启动后，字的写操作便不能被 CPU 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CPU 复位，也不会中断正在对 STM32F40x/STM32F41x 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 CPU 复位中断。
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: d6 A# i' b( r. z2 实现 EEPROM 仿真
2.1 原理
/ h1 S# r4 [+ Q0 ~& CEEPROM 仿真可以通过多种方式实现，但要注意 Flash 限制和产品要求。下面详述的方法要求为非易失性数据分配至少两个相同大小的 Flash 扇区：一个在开始时擦除，支持逐字编程；另一个在需要对前一扇区执行垃圾回收时接管工作。占用每扇区前半个字（16 位）的头字段指示扇区的状态。在本文档的其余部分，将每一个扇区视为一页，这些页分别称为Page0 和 Page1。
4 f( r9 @4 r9 P) e# P% p头字段位于每页的基准地址上，并提供该页的状态信息。
每个页都有三个可能的状态：
● ERASED：页为空。
( u% |; f' F* \4 X1 s! m: G● RECEIVE_DATA：页正在从另一个满页接收数据。
● VALID_PAGE：页中包含有效数据，并且在将所有有效数据完全传输到已擦除页之前，此状态不会改变。
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& U! b( z$ R% @7 q# w) o+ M
通常，使用这种方法时，用户事先并不了解变量更新频率。
% V- P; \2 z4 @4 S本文档所述的软件和实现方法使用两个大小为 16 KB 的 Flash 扇区（扇区 2 和扇区 3）来仿真 EEPROM。
/ N0 O- |0 L. ]& e' B$ I5 `" j注： 由于扇区 2 和扇区 3 的大小比 STM32F40x/STM32F41x Flash 的其它扇区小，因此我们选择这两个扇区（表 3：STM32F40x/STM32F41x Flash 扇区中介绍了 STM32F40x/STM32F41x Flash的主存储器块划分）。根据具体应用和用户需要，可以选择更大的扇区。

3 U1 d4 a" o, Q: c. v0 [+ B

* s2 w' L( O- o3 E0 J每个变量元素都由一个虚拟地址和值来定义，它们将存储在 Flash 中，用于执行后续检索或更新（在实施的软件中，虚拟地址和数据的长度均为 16 位）。如果修改了数据，与之前虚拟地址相关联的已修改数据将会存储到新的 Flash 位置。数据检索会返回最新的数据值。
/ I+ ^% M3 y) D% T" P" T


& k% B* U/ b3 ?. n9 R
9 Z3 A  }% |9 ]2 M0 M2.2 使用实例：应用示例
) g9 Q  L: E; k; N; J1 {以下示例显示的是对具有以下虚拟地址的三个 EEPROM 变量（Var1、Var2 和 Var3）的软件管理：
. l  i2 _8 r7 A( IVar1 的虚拟地址 5555h
Var2 虚拟地址 6666h
Var3 虚拟地址 7777h



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1 M& E. Z& a6 o4 T9 h: u完整版请查看：附件
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