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基于STM32L0的EEPROM读写经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-6-11 19:47
前言

STM32L0 系列产品都自带了 EEPROM ,使用保存数据起来特别方便,因为写 EEPROM 并不需要删除一篇扇区,可以直接在指定地址写入。

但是最近有某个产品反馈,有时候会莫名其妙的“死机”,这是最直观的现象:

如果在初次配置完成(配置需要对 EEPROM 进行读写)后上电没问题,那么就一直没问题,如果断电重启,有可能遇到问题,遇到问题也是可以靠多重启几次解决(上电会读取 EEPROM 的数据)。

7 g+ \* O7 B9 D) a

我更新了好多次可以看出来,EEPROM 不止出了一次的问题。

所以本文的目的就在于,把 STM32L0 系列 EEPROM 读写使用注意事项说明清楚,供大家参考!


8 s# \9 m+ e/ S. Y6 M! W, Q" q一、写入地址问题

在STM32L0 系列读取 EEPROM 的时候,需要注意:

字节操作,传入合理范围内的任何地址参数都可以;

半字操作,地址需要 2 字节对齐,就是 2的倍数;

全字操作,地址需要 4 字节对齐,就是 4 的倍数;

这个在以前的测试文章《STM32L051测试 (四、Flash和EEPROM的读写)》中已经做过测试和总结。


! O+ D2 V9 g" E2 b0 S' G二、写入时候容易死机问题

上面的地址写入问题,通过自己的测试可以很容的一发现,但是接下来的这个莫名其妙程序卡死的问题,花了好一阵子功夫。


% d2 @. G: [: F4 J  H6 q2.1 问题的原因

这里我就不一步一步的说明我遇到的各种莫名其妙的程序卡死问题,当时虽然基本上猜测是 EEPROM 的写入有问题,因为读取直接取某个指针的值,速度快,也没有什么特别需要注意的,写 EEPROM 的时候需要时间,这个时间是必须等待的,所以基本上确定出问题就是在写入的时候。

虽然中间“优化”维护过程序好几次,但是莫名卡死的问题依然存在。。。。。

这里我直接说明最终原因,就是 在写入EEPROM 的时候,如果发生了串口中断,那么就很容易出问题。

这里非常感谢 ST 社区一篇文章:STM32L0擦写EEPROM,然后宕机了?

我在自己有限的范围搜索这个问题,有且只有这一篇文章真正的说到了电子上,给了极大的参考价值:


& H; H3 g0 X1 [
$ m! V  v' g! ~, h3 U
微信图片_20230611194650.png

9 s1 j0 j: m, @1 X
% V4 g  s5 f, t$ S. ^( s

出问题之后,我并没有单步调试,因为我虽然知道写 EEPROM 的时候会出问题,但也发现不是每次都会出这个问题,而且问题不一定能够复现,对于这个问题,上文说到:


& T6 R( E4 X: J1 Y; `

微信图片_20230611194829.png


2 {/ L8 I7 ~' n7 i% C: L2.2 问题的解决
2.2.1 不同的 Bank

在上面推荐文章中,给了一个很好的解决办法:在有的芯片中,有 2 块NVM (non-volatile memory 非易失性存储器),分为 Bank1 和 Bank2 ,两个区域都有 Flash 与 EEPROM区域, 对 Bank1 的读写操作并不会影响对 Bank2 的读写操作,说直白点,就是 CPU 不用再挂起等待了。

9 x9 O. }! W* N

那么我们我们可以做到使得对 EEPROM 的操作的地址区域 与 我们存放程序的 Flash 地址区域处于不同的 Bank 就可以。


8 f6 _0 Q6 k( q; R$ L* t

那么这个怎么做到呢?首先,你得明白我们程序存放于 Flash 中一般都是从 0x0800 0000 开始存放,也就是 Bank1,除非你自己修改了偏移地址。

5 U" C! S- ^$ {0 Z

那么我们只要保证我们的 EEPROM 的读写地址为 Bank2 即可:

2 Q7 B; i* S1 n* \! o

微信图片_20230611194645.png

7 M! C# @& ^  e9 K

于是,在程序中,我简单做了修改:

  1. #define NVM2_EEPROM_START_ADDR     0x08080C00   //起始地址% A7 ]/ }$ c, `- k4 e+ H4 R) D
  2. 7 Q) {* |: w0 U' n
  3. /*
    5 q3 A2 D( x: T1 m' x
  4.     EEPROM只有4页,每页512bytes,EEPROM使用方便,我们用它来保存数据
    2 u: U# A' w4 F& M! i1 K7 E
  5.     但是要注意,L051 falsh 和 eeprom没有数据的时候是 0,不是FFFFFFF/ T  M6 g8 I# y4 ^9 U
  6.     L051C8 系列 和 L051R8 系列一样 * S% x  T+ d- f

  7. % g8 u/ I. }5 |0 v! O1 M
  8.     L071
    ; E* o5 A# L) i7 H
  9. ( H1 G2 V- W: s, M# D
  10.     FALSH :     bank1 0x0800 0000 - 0x0800 FFFF2 N, [. v# Y( s- C3 J7 G
  11.                 bank2 0x0801 0000 - 0x0801 FFFF! p* z( G: j5 s! r8 F2 c4 c4 j
  12.     EEPROM :    bank1 0x0808 0000 - 0x0808 0BFF
    8 O* U& i& z8 M+ [6 t5 |* K$ X
  13.                 bank2 0x0808 0C00 - 0x0808 17FF+ ]4 W! Q6 j, {" D3 f8 P+ y. j0 P
  14. */7 f& i$ i3 p5 V4 K. l
  15. , X. T; k4 Q( x4 E& x' n- x& {

  16. 9 S$ ?; {4 i  Y& b9 }
  17. #define CH1_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 0   
    , B8 r7 l6 `0 ]$ o0 r
  18. #define CH2_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 4
    . t& r& ^: ]& I) C  ]/ ?3 K
  19. #define CH3_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 8
      B7 T; l9 |, b7 R. \  K
  20. #define CH4_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 12* Z' m* y$ y) }: [
  21. #define CH5_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 16: a$ a: i, d7 J/ Y% ^: g( q
  22. #define CH6_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 20
    4 L) U) O) ?/ }: j: W
  23. #define CH7_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 24
    8 S3 E, {# @$ s4 E1 w2 p, a9 r
  24. #define CH8_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 28 . Y* j7 d5 o, l
  25. #define CH9_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 32
    1 S7 m' a/ q1 ]* f
  26. #define CH10_ID_ADDR    NVM2_EEPROM_START_ADDR + 36
复制代码

4 Z8 G. u. M" W9 x3 A

那么有的小伙伴会说,如果我的程序特别大,超过了 Bank1 怎么办?

1、首先如果是使用的有2个Bank的芯片, Bank1有 64k 大小,一般来说程序足够了;

2、个人认为,对于中断程序来说,他们存在的位置一定是程序的前面,即便程序超过大小,存放在 Bank2 中的也是用户自己的一些程序,不可能回事中断响应程序。即便中断发生了,也是在 Bank1 中运行,无影响;

3、再者,即便不分 Bank ,我们可以屏蔽中断。下面我将介绍在没有两个 Bank 的芯片上的处理方式。

* B* G8 u* P2 l
2.2.2 临界区的保护

临界区的保护,是不是特别熟悉了, 我们在讲 FreeRTOS 或者 RT-Thread 的时候都讲到过 临界区保护。

上面我们介绍了直接把 EEPROM 的操作地址与程序地址区分开的解决方式,但是对于大部分产品上我使用的 STM32L051C8 来说,没有两块 NVM ,那么只能是做临界区保护了。

查看自己的 STM32L0 系列芯片有没有两块 NVM, 可以通过 J-Flash 工具查看他们的内存情况:

' `1 B/ z* D( C
微信图片_20230611194638.png

9 f4 N; S9 s- C% @! x& {
: \+ h& q( F* s  N5 m

那知道了原因,我们只要在程序有 EEPROM 写的位置加上临界区保护即可,比如:


9 q: G' e  q5 \, F3 h9 Z
) i, V: _- G8 r4 u
微信图片_20230611194635.png
+ M" t  H$ W. y# ^
4 B9 b0 e& @4 C. r
% S  j- \0 n2 ~/ g: E7 K' U- H3 r" Y8 k

7 x  W# p3 m$ J: P, ~/ ]% O6 M

如果使用裸机操作,我们可以直接在写 EEPROM 的时候屏蔽中断,使用下面2个函数:

  1. __enable_irq(void);
    ; n6 F. o* B' t$ {& {3 V
  2. __disable_irq(void);
复制代码
" d/ B+ R! v/ q- J1 F  L+ t

如图:

# Q/ {* R8 Y& i$ Q: G8 \

/ D+ X+ y4 w5 Z, V
微信图片_20230611194628.png

3 l7 j7 o, H+ z# C) i  d' W2 m$ k+ M5 g8 r* S+ {

虽然写需要花时间,但是该等还是得等。

因为我使用的串口通讯是收无线的报文,虽然在屏蔽中断的时候有一定的概率丢数据,但是偶尔丢数据是可以接收的,至少比写数据的时候发生中断程序卡死来得好。

而且,EEPROM 虽然写方便,也不建议频繁的写入,往往需要写的时候都是第一次设置或者特殊情况设置的时候才用到。


7 r- g! r7 n( R+ {$ v3 ?  g* w2.2.3 关键程序放到 RAM 中执行

除了上面 2 种比较简单的解决办法,还有一种。

在网上看到有提问者说过,官方曾有过建议,把关键程序 放到 RAM 中执行,避免冲突。

把程序放到 RAM 中执行,如果有时间,我会单独写一篇博文说明,这里只是提一下解决这种问题的可行办法。


3 I' Q9 M1 Y* S1 ?  J! k1 I% ?三、官方文档

这个问题告诉我们,要想真正用好一个芯片不出问题,还是得了解好对应的芯片文档。

即便我们已经很熟悉同类型的 STM32F103 系列,使用 STM32CUbeMX 可以快速简单的上手类似系列的芯片产品,但是在有些细节问题的处理上还是容易存在问题,此时官方的文档应该是首要想到的参考文档。

那么文档资料哪里下载,在 ST 社区可以通过站内搜索,关于 STM32L0 系列(后缀 1 ,3在这里应该都可以)有关的文档:RM0377文档,关如下图:


+ ~4 z' J5 R/ r& W9 V1 Q
( P8 n9 S: _2 [: {7 K
微信图片_20230611194620.png

0 S( R. M& Y9 w& l! Q) v# m. A8 k; H& L4 `

在文档中有一整个章节单独介绍存储设备 Flash 和 EEPROM:

5 j6 v9 g6 K% l9 p, }4 a3 u) J
4 S1 Q  t4 u; R% q: k1 W
微信图片_20230611194612.png

* e/ _5 N" z4 G1 `  k$ g0 w& Y
4 n: ]- T9 e" U& w1 T7 q

其实对于产品遇到的这些问题,文档里面其实有详细的说明以及解决方式,当然,即便是到现在,我也没有 详细的全部看完,因为知道了一些注意事项,还是偷懒,文档没看那么仔细= =!

但是这里比必须强调一次官方文档的重要性。


2 t" B1 q/ e: \0 A
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如有侵权请联系删除) {$ m4 n* l! P0 d! ^4 ~+ j! ?& z& o
' {! l0 y3 r$ J; ^
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