本帖最后由 呐咯密密 于 2022-4-23 15:34 编辑
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前言：
国民技术刚来二姨家那会有幸获得一块开发板，当时没时间，一篇简短测评便敷衍了事，但是作为一款性价比较高的国产MCU，我的做法显然不适合，恰逢项目遇到需要掉电保存数据，国民的N32G435的大FLASH理应参与一下，毕竟128K的FLASH在一般应用中可以为用户储存很多的数据，那么今天就测评一下N32G435的FLASH读写性能。 测试工具：
国民技术N32G43XCL-STB开发板----主控为N32G435CB
keil5
创芯工坊PW200加密离线烧录器
PowerWriter上位机，配合PW200查看FLASH数据。
测试背景：
现在很多的应用中都需要保存离线数据，例如一些传感器的校正数据，每一块成片中的数据可能都不相同，不能每一次掉电后重启都重新进行一次校准，那样用户的体验感会非常不好，此时就需要掉电不丢失数据。一般的方式是在MCU外置一颗EEPROM芯片，通过MCU的I2C与其通信（例如AT24C02），此方法好处在于不占用片内FLASH，而且外置EEPROM大小灵活，对于大数据的掉电储存较为合适，毕竟MCU的FLASH容量有限，如果项目过大，可能没有太多的空闲FLASH预留给用户储存数据。但是缺点也很明显，占用PCB的版面，对于小尺寸的PCB很不友好，工作时也增加功耗，同时目前的EEPROM期间也存在溢价严重的问题，增加产品的成本。如果是少量的数据保存，优先还是片内FLASH。 FLASH操作注意事项：
1.每一款单片机的FLASH的大小不尽相同，在操作FLASH之前一定要根据手册确定手里的单片的FLASH的大小，超出FLASH容量的写操作是不被允许的，也无法成功完成数据写入。
2.计算好程序的内存，程序也是保存在FLASH中，如果没有计算好程序的大小，将写FLASH写入程序占用的内存中，会导致程序奔溃。
3.写数据之前必须先对页进行擦除，因为FLASH不能写1，只能写0，所以写之前要通过擦除操作将FLASH页中的数据全部恢复为FF，才能进行写操作，如果该FLASH中存在需要的数据，必须要先将数据读出来存在缓存区，再将页擦除，再进行写数据。
4.数据不超过一页，可连续写入。
5.注意FLASH的操作单位，每次最少写4个字节，可通过手册查询页的大小，因为一般采用的是整页的擦除和写入，不可随意擦写。
6.操作FLASH时会占用总线，会打断你的中断操作，且写FLASH时间一般较长，所以在操作FLASH时要保证单片机预留出足够的时间。
针对上述的注意事项，这里以N32G435CB为例，进行一次FLASH的操作流程讲解（此过程对其他单片机同样适用）：
1.根据我们的单片机型号，从手册中可查询到片内FLASH为128K。
2.根据储存器映射图，可以了解到FLASH的地址是0x08000000-0x0801FFFF。那我们可操作的FLASH地址只能限制在该范围内，但是代码本身也是要占用FLASH空间的，那我们就需要去计算代码所占空间。
3. 查询代码所占空间可以找到工程中的.bin文件，看他的大小。
上图的.bin文件的大小为9KB，根据手册查询FLASH页面大小是2K，那么就需要5页，对应到FLASH的地址为0x08000000-0x08002800，该地址内不能去读写数据，否则会造成代码奔溃。
此处还有个直观的方式查询代码所占FLASH，就是用创芯工坊的烧录器进行FLASH页面的读取，在上位机进行显示，可以直观的看到代码所占地址，以及在地址内的数据分布，同时基于代码安全性，该烧录器还可以进行代码的读保护和代码的高度加密，即使代码被反读也无法运行。实现代码和MCU的绑定。创芯工坊也与国民技术达成合作，基本支持目前国民所有MCU的加密离线烧录，本人在去年论坛的测评有幸获得一块，操作方面好用，有代码加密，离线烧录和远程代码交付的可以试一下。目前还有蓝牙无线烧录，但是本人还未拥有，以后拿到了给大家分享一下。 官网链接：点此跳转
以下为PW200读取MCU的FLASH页面：
可以直观看到代码的存放位置，右边是每一页的大小和地址，在测试FLASH时非常方便。
4. 通过代码进行一次FLASH的擦除和读写操作。此处我们参见一下官方的demo。
<font size="4" face="黑体">#include "main.h"
#include <stdio.h>
/**
* Flash_Program
*/
#define FLASH_PAGE_SIZE ((uint16_t)0x800)
#define FLASH_WRITE_START_ADDR ((uint32_t)0x08010000)
#define FLASH_WRITE_END_ADDR ((uint32_t)0x08018000)
/**
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Main program.
*/
int main(void)
{
uint32_t Counter_Num = 0;
uint32_t Erase_Data = 0x12345678;
/* USART Init */
USART_Config();
printf("Flash Program Test Start\r\n");
/* Program FLASH */
/* Configures the Internal High Speed oscillator */
if(FLASH_HSICLOCK_DISABLE == FLASH_ClockInit())
{
printf("HSI oscillator not yet ready\r\n");
while(1);
}
/* Unlocks the FLASH Program Erase Controller */
FLASH_Unlock();
/* Erase */
if (FLASH_COMPL != FLASH_EraseOnePage(FLASH_WRITE_START_ADDR))
{
while(1)
{
printf("Flash EraseOnePage Error. Please Deal With This Error Promptly\r\n");
}
}
/* Program */
for (Counter_Num = 0; Counter_Num < FLASH_PAGE_SIZE; Counter_Num += 4)
{
if (FLASH_COMPL != FLASH_ProgramWord(FLASH_WRITE_START_ADDR + Counter_Num, Erase_Data))
{
while(1)
{
printf("Flash ProgramWord Error. Please Deal With This Error Promptly\r\n");
}
}
}
/* Locks the FLASH Program Erase Controller */
FLASH_Lock();
/* Check */
for (Counter_Num = 0; Counter_Num < FLASH_PAGE_SIZE; Counter_Num += 4)
{
if (Erase_Data != (*(__IO uint32_t*)(FLASH_WRITE_START_ADDR + Counter_Num)))
{
printf("Flash Program Test Failed\r\n");
break;
}
}
printf("Flash Program Test End\r\n");
while (1)
{
}
}
/**
* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] USART_Config.
*/
void USART_Config(void)
{
GPIO_InitType GPIO_InitStructure;
USART_InitType USART_InitStructure;
GPIO_InitStruct(&GPIO_InitStructure);
RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_GPIOA, ENABLE);
RCC_EnableAPB2PeriphClk(RCC_APB2_PERIPH_USART1, ENABLE);
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_9;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
GPIO_InitStructure.GPIO_Alternate = GPIO_AF4_USART1;
GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
GPIO_InitStructure.Pin = GPIO_PIN_10;
GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Input;
GPIO_InitStructure.GPIO_Alternate = GPIO_AF4_USART1;
GPIO_InitPeripheral(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
USART_InitStructure.BaudRate = 115200;
USART_InitStructure.WordLength = USART_WL_8B;
USART_InitStructure.StopBits = USART_STPB_1;
USART_InitStructure.Parity = USART_PE_NO;
USART_InitStructure.HardwareFlowControl = USART_HFCTRL_NONE;
USART_InitStructure.Mode = USART_MODE_RX | USART_MODE_TX;
USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
USART_Enable(USART1, ENABLE);
}</font>
因为官方的库函数是有状态返回的，为了测试FLASH擦写成功，代码中加了大量的USART状态打印，方便用户通过串口查看状态，在使用中屏蔽，几个重要的函数：
FLASH_ClockInit()
FLASH时钟的初始化。
FLASH_Unlock();///解锁FLASH
FLASH_Lock();///锁FLASH
这两个函数成对存在，操作FLASH前需解除锁定，完成后需锁定，否则可能因为程序的复位造成数据丢失。
FLASH_EraseOnePage（）；//擦除一页
FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)；//编程FLASH，一次操作4个字节。
重要的宏定义：
#define FLASH_PAGE_SIZE ((uint16_t)0x800)
#define FLASH_WRITE_START_ADDR ((uint32_t)0x08010000)
#define FLASH_WRITE_END_ADDR ((uint32_t)0x08018000)
FLASH_PAGE_SIZE：每页的大小，因为此MCU的一页是2K，所以这里是0x800，如果是1K的改为0x400，
FLASH_WRITE_START_ADDR：写FLASH的首地址，改地址不可随意定义，要对照手册计算每一页的首地址，或者使用PW200读取FLASH后从FLASH映射中获取。
FLASH_WRITE_END_ADDR：页结束地址，对应开始地址，结束地址和开始地址都要选取整页的地址，可以是一页，可以是几页，但不能超出最大地址。
这样在例程中会计算需要写入多少个数据，并把整个页写满。
烧录复位后读取页面如下图所示：
此处可以看到FLASH 是以小端的形式写入，低位会写到FLASH的最前面，高位放在后面。注意：如果想保留该次数据，再下次烧写新的代码时不擦除该数据，在KEIL里面要设置只擦除所选：
5. 取出FLASH的数据很简单，直接对地址进行寻址就可：(*(__IO uint32_t*)address。
6. 单片机的FLASH读写操作很简单，每家都有相应的库函数开放给用户使用，重点在于用户要清晰的了解单片机的FLASH结构，在使用时要正确的了解FLASH的每页地址，错误的写地址会造成不可估计的错误，本人在之前的项目中因不了解结构，直接套用函数，导致程序总是异常奔溃。
FLASH擦写速度测试： 在固件库的加持下，FLASH擦写异常方便，但是操作过FLASH的都知道，FLASH的操作十分耗时且占用总线，在程序中需要清晰的了解FLASH操作时的耗时问题，才可方便用户在编辑代码时预留出足够的时间用于FLASH的擦写。这里就测试一下N32G435的FLASH擦写速度。
首先将官方的demo中所有串口输出和状态检测的代码全部清除，只保留和FLASH相关的代码，同时初始化两个GPIO用于方便示波器捕捉时间。
PB0用于监测整个FLASH擦写操作的时间，PB1用于监测写FLASH的时间。GPIO的电平的操作均采用寄存器方式实现。 <font size="4" face="黑体"> while (1)
{
GPIOB->PBSC = GPIO_PIN_0;
FLASH_Unlock();
/* Erase */
FLASH_EraseOnePage(FLASH_WRITE_START_ADDR);
GPIOB->PBSC = GPIO_PIN_1;
/* Program */
for (Counter_Num = 0; Counter_Num < FLASH_PAGE_SIZE; Counter_Num += 4)
{
FLASH_ProgramWord(FLASH_WRITE_START_ADDR + Counter_Num, Erase_Data);
}
/* Locks the FLASH Program Erase Controller */
GPIOB->PBC = GPIO_PIN_1;
FLASH_Lock();
GPIOB->PBC = GPIO_PIN_0;
Delay(50000);
}</font>
通过示波器查看波形： 上述过程皆为一页FLASH（2K）的擦写。通过左一可见一个完整的擦写过程，包括解锁，擦除一页，写一页，锁定四个步骤所用时间为54.6ms，只写一页所用时间为53ms。为了和手册对应，我又单独测试了只擦除一页所用的时间： 擦除的速度挺快的，只有834us（相对于写操作来说）。然后我们再找到官方的手册： 手册描述32位编程的时间典型值是100us，如果换算成一页，应该是512*100us=51.2ms。 考虑代码均采用库函数和测试环境不同，所测时间与手册还算吻合。 一页的擦除时间典型值是2ms。实际测试快了一倍还多，这个还是可以的。总体说来，手册的数据参考价值很高，后续有FLASH操作的用户了根据手册进行估算大概时间。 这次的**就到这里，因本人后续的项目可能会使用国民技术的MCU，以后的相关开发经验会逐步上传，以此共勉，如果有需要其他外设的开发测试的朋友可留言，小密有时间会给大家更新，希望坛友一起努力，共创国产单片机的开发生态。 如果觉得帖子还不错，麻烦大家点击头像给个关注呗。感谢大家！ 
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