分享一下片内flash使用小技巧--轮询写入

#申请原创# @21小跑堂

      以GD32F4为例，假设我们需要将一个扇区反复写入一个用户参数，例如参数有20个bytes，而反复擦写flash会导致损坏，按GD32F4的数据手册上介绍，擦除次数只有10万次，因此反复擦写太快有超过的风险。

      为了解决这个问题，我们想到了将扇区所有空间都利用起来，使用索引的方式进行写入，这样就不会反复的擦除，只有在最开始的时候才会擦除，大大的减少了擦除的次数。

写入流程
1. 识别FLASH扇区索引，未存储区域，例如 0x08050020 无数据，记录索引为 0x08050020。
2.写数据，按索引 0x08050020  开始写，不擦除flash，写一次，索引自加（数据长度）。
3.写到扇区最后，如 0x08070000 ，索引变为 0x08050000，开始写，这个时候才擦除一次扇区，然后继续写入数据。

一、Flash 写入次数计算

128K存储，假设每次存24个Bytes，整个存储可以存5461次，再擦除一次扇区，扇区可以擦写10万次，存储次数10万*5461，每10秒存一次，可以写193年。

二、硬件平台与开发环境

• MCU：GD32F4xx
  
• 开发工具：Keil MDK 或 IAR Embedded Workbench
  
• SDK：GD32F4xx Standard Peripheral Library
  

三、Flash 轮询写入实现步骤

• 初始化读索引
  在初始化的时候使用flash_find_index()函数进行索引的获取，索引使用一个全局变量或结构体变量进行保存，在每次写入的时候进行累加
  
  
• 定义存储区域
  根据应用需求划分 Flash 存储区域，例如使用最后一页作为用户数据区。
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  #define USER_DATA_ADDR    (0x080E0000)  // 用户数据起始地址（根据芯片型号调整） ADDR_FMC_SECTOR_11

• 轮询写数据
  

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void flash_write_data(FlashData_t flashData;) 
{
        if( flash_addr == FLASH_USER_START_ADDR || flash_addr == ADDR_FMC_SECTOR_12)
        {
                fmc_erase_sector(fmc_sector_get(FLASH_USER_START_ADDR));
                flash_addr = FLASH_USER_START_ADDR;
        }
        
        flashData.reserved = 0;
        fmc_write_32bit_data(flash_addr, sizeof(flashData) / 4, (INT32*)&flashData);
        flash_addr        +=        sizeof(flashData);        // 每次写入都增加存储的大小
}

4.读数据

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int flash_read_data(UINT32 addr，FlashData_t *data)

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{
FlashData_t flashData;
    fmc_read_32bit_data(addr, sizeof(flashData) / 4, (INT32*)&flashData);
*data =flashData;
    return TRUE;
}

5.读索引

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 UINT32 flash_find_index(void)
{
        UINT32 addr;
        FlashData_t flashData;
        UINT16 i;
        // 搜索未被使用的地址
        for(i = 0; i < MEMORY_SIZE;)
        {
                addr = FLASH_USER_START_ADDR + i;
                fmc_read_32bit_data(addr, sizeof(flashData) / 4, (INT32*)&flashData);
                i += sizeof(flashData);
                if( flashData.reserved == 0xffff)        // 该值正常时为0,因此判定该值为0xff时待办该地址为被使用
                {
                        break;
                }
        }
        if( i == MEMORY_SIZE)        // 找到最后，将地址为赋值为最新
                addr = FLASH_USER_START_ADDR;
        return addr;
}

四、使用流程

1. 初始化检测索引，使用flash_find_index（）函数
2. 如果检测到addr为FLASH_USER_START_ADDR起始地址，则擦除并写入第一组数据
3. 写入时自动累计flash_addr值
4. 读取时使用flash_addr进行读取


五、应用场景

该方案适用于传感器数据记录、设备配置保存等场景，特别适合没有外部存储介质的低成本设计方案。

通过上述方法，开发者可以高效可靠地实现基于 GD32 的 Flash 数据存储功能。在实际工程中，建议结合 CRC 校验等机制进一步提升数据可靠性。

MCU片内FLASH最好不要频繁擦除

如一楼所述MCU内部flash要避免频繁擦除，适合用于存储不需要经常变动的数据。

通过扇区内的多块空间轮流写入，减少擦写次数。擦除只在整扇区写满时执行一次。

根据应用需求划分Flash存储区域

合并多次小数据写入              

擦除扇区 → 写入数据 → 轮询状态寄存器（如BUSY位）→ 验证数据。

在关键应用中，可以考虑在多个块中备份重要数据，以防止数据丢失。

关键是实现磨损均衡、数据校验和错误恢复机制

通过合理设计扇区结构和循环机制，可以显著提高 Flash 使用寿命和数据可靠性。

写入时自动累加flash_addr值

Flash在写入数据之前必须先擦除。擦除操作通常比写入操作耗时更长。

批量写入时，尽量减少Flash操作次数。

在低功耗应用中，考虑在写入时关闭非关键外设以节省电量。

可以使用一个简单的算法来选择下一个写入的块，例如循环使用每个块。

Flash通常以页或扇区为单位进行擦除，因此需要合理规划写入地址，避免跨页写入导致不必要的擦除操作。

需要快速响应的实时系统              

轮询通过读取状态寄存器判断写入是否完成，避免依赖固定延时。

在写入过程中，需确保电源稳定，避免电压波动导致写入失败。

适用于存储不需要经常变动的数据