本帖最后由 luobeihai 于 2023-1-2 23:53 编辑
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1. Flash与EEPROM简介
1.1 Flash简介Flash，又叫闪存，。根据存储单元电路的不同，分为NAND Flash和NOR Flash两种。Nor Flash由于地址线和数据线是分开的，可以按字节读写数据。这种特性可以用来存储和运行代码，MCU内部的Flash就是一种NOR Flash。 但是无论是哪种Flash，他们写之前必须先进行擦除操作（因为只能将数据由1写为0）。 1.2 EEPROM简介EEPROM，Electrically Erasable Programmable Read Only Memory，即电可擦除可编程只读存储器，也是一种非易失性存储区。EEPROM也是可以按字节读写数据的，但是写入之前不需要先擦除数据。 1.3 Flash与EEPROM对比Flash 与 EEPROM都属于非易失性存储器，他们都可以掉电保存数据。但他们也有很多的区别，下表列出了Flash与EEPROM的主要区别：
注：这里对比的Flash是MCU内部的Flash 其实，在Linux的设备驱动归类中，Flash其实是归类到块设备的，因为它的最小操作单元是扇区/块，而EEPROM则是一种字符设备，最小操作单元是字节。 1.4 Flash模拟EEPROM的优势2. Flash模拟EEPROM原理在前面的对比，我们可以了解到，Flash与EEPROM最大的区别就是： 那么，我们Flash模拟EEPROM主要是模拟实现什么呢？主要实现的关键点有： 无需用户擦除即可按字节读写（擦除操作封装在函数内部） 擦除数据时不能改变原来已经存储的数据（读改写策略） 尽量减少Flash擦除次数，延长Flash寿命（擦除之前先判断是否已经是擦除状态）
具体如何实现？ 读操作MCU内部的Flash读操作很简单，直接像内存一样读即可。例如读0x08000000地址处的数据： 把0x08000000强制转换为一个地址（指针），然后再解引用即可。 写操作由于Flash写之前，都必须先要按照扇区进行擦除，所以会麻烦一点。而且，擦除数据的时候，我们不能把原有的数据都给擦了，所以可以使用读改写的策略。 写数据之前，先在RAM中开辟一个与扇区相同大小的缓冲区。然后把要写的扇区数据读到缓存中，然后在缓存中改写数据。最后再擦除扇区（会进行判断，如果已经是擦除状态，则无需再次擦除），再把数据写到扇区。
3. APM32F4系列Flash模拟EEPROM难点
3.1 APM32F4 Flash存储器结构我们先了解下APM32F4的Flash存储结构： 我们主要看主存储模块，一共分为12个扇区，最小的是前面4个扇区16KB，最大的扇区大小是128KB。 前面我们说过，Flash模拟EEPROM的一个关键点就是，在写数据的时候，不能改变Flash原有的数据。而且，解决办法就是在RAM中开辟一块和Flash扇区同样大小的缓冲区。 3.2 难点和解决办法难点： 但问题是：APM32F4系列的RAM大小，给用户使用的最大大小是128KB，和最大的Flash扇区大小是一样大。我们不可能使用APM32F4后面的Flash扇区，作为模拟EEPROM实现的空间，因为根本没有那么大的RAM空间作为缓存。 但也不能使用第一块16KB的扇区大小进行模拟，因为第一个扇区是MCU上电启动会自动取指令的扇区，如果这个区域存储的不是合法的指令，那么会造成程序跑飞。 总结起来就是： 如何解决： 提供上面分析，能留给我们进行Flash模拟EEPROM所使用的扇区就只有 1~3 这3个扇区符合要求。那么我们如何使用Flash中间的扇区进行实验呢？ 我们可以定义一个const数组，然后使用编译器属性指定该数组在Flash的起始地址（比如我们指定起始地址就位于第1块扇区的首地址），大小是用户定义的Flash模拟EEPROM的大小。但是必须要必须要是扇区大小的整数倍。 代码如下： /* Specifies the start address of the sector. The purpose is to occupy a space at the specified address of MCU flash. */
static const uint8_t Flash_Para_Area[FLASH_EE_TOTAL_SIZE] __attribute__((section(".ARM.__at_0x08004000")));
/* The buffer that write or erase sector data */
static uint8_t Flash_EE_Ram_Buffer[FLASH_SECTOR_SIZE];
这个const的数组，其实在代码中并没有任何作用，它的目的就是占据这块Flash空间，而不让编译器链接时，把代码链接到这块区域，因为这块区域是要用于用户存储数据的，在这个过程中可能会被擦除。 3.3 APM32F4 Flash的存储区域规划进过前面的分析和规划，最终APM32F4 Flash的存储区域划分，如下图： 第1~3这3个扇区可以划分，作为Flash模拟EEPROM的区域，其他的扇区都是用于存放代码的区域。
4. APM32F4系列Flash模拟EEPROM代码介绍可以先到Geehy官网，下载F4系列的SDK，然后随便复制其中一个例程，在该例程编写Flash模拟EEPROM的代码实现。 4.1 相关宏定义
/* flash sector satrt address */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_1 ((uint32_t)0x08004000) /* 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2 ((uint32_t)0x08008000) /* 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_3 ((uint32_t)0x0800C000) /* 16 Kbytes */
/* flash sector size */
#define FLASH_SECTOR_SIZE ((uint32_t)(1024 * 16))
/* flash emulation eeprom total size. This value must be a multiple of 16KB */
#define FLASH_EE_TOTAL_SIZE ((uint32_t)(1024 * 16 * 2))
/* flash emulation eeprom sector start address, it's must be sector aligned */
#define FLASH_EE_START_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_1
/* flash emulation eeprom sector start address */
#define FLASH_EE_END_ADDR (ADDR_FLASH_SECTOR_1 + FLASH_EE_TOTAL_SIZE)
FLASH_SECTOT_SIZE： 定义的Flash的扇区大小。不同系列的MCU，扇区大小不一样。 FLASH_EE_TOTAL_SIZE： Flash模拟EEPROM的Flash总大小，该大小必须是扇区大小的整数倍。在F4上最多也只有3*16KB总大小。 FLASH_EE_START_ADDR： Flash模拟EEPROM的Flash起始地址，起始地址是必须要扇区对齐的。即只能是扇区的起始地址。
4.2 读写接口函数我们在使用过程中，只需要使用读数据、写数据接口函数即可。 /*
* readAddr: 读数据起始地址
* pData: 指针，指向保存读出的数据的缓冲区
* len: 读取数据的长度
*/
void Flash_EE_Read(uint32_t readAddr, uint8_t* pData, uint32_t len);
/*
* readAddr: 写数据起始地址
* pData: 指针，指向需要写入数据的缓冲区
* len: 写入数据的长度
*/
void Flash_EE_Write(uint32_t writeAddr, uint8_t* pData, uint32_t len);
5. 另一种Flash模拟EEPROM方案介绍前面介绍的，是Flash模拟EEPROM的其中一种方案。特点是直接对Flash进行操作，但也是实现了对Flash按字节的读写操作，而且不会改变Flash原有的存储数据，而且还可以跨扇区进行读写数据。 另外，还有另一种Flash模拟EEPROM的实现方案。 5.1 数据存储格式该方案需要使用至少两块相同的扇区/页，使用至少两个相同大小的扇区/页，其中一个扇区处于有效状态，而另一个扇区处于擦除状态。然后每4个字节分为：2字节data + 2字节virtual address 的存储格式。具体数据存储格式如下： 其中： 每个页的第一个存储区，保存当前的页状态。 flash address：就是MCU flash的实际地址，在代码中并没有使用到，只用到页起始和结束地址。 data：用户存储的数据。 virtual address：对应数据的虚拟地址，在读数据时，我们需要根据这个虚拟地址进行寻址。 存储变量的个数：扇区大小 / 4 - 1。比如 2KB / 4 – 1 = 511，即最多可以存储511个变量。
5.2 扇区/页状态每个扇区/页都有三种状态： 5.3 数据更新过程该方案有数据读、写、转移三种过程： 写数据：从页起始地址开始寻址，找到第一个已经被擦除的区域（比如前面的数据存储格式的图片，flash address = 24的位置），然后把数据和对应的虚拟地址一起写入。当第二次改写同一虚拟地址处的值时，会在Flash新的位置，存储该虚拟地址的值。比如比如前面图片的flash address = 20的地址处，存储的虚拟地址是0x7777，是第二次出现的虚拟地址，修改数据就是会这样在新的位置存储新的值。其中最后一次存储的数据，才是有效数据。 读数据：从页结束地址开始寻址，找到对应地址最后一次改变的数据（其实就是有效数据）。比如前面的数据存储格式的图片，有两个0x7777地址对应的数据，只会返回最后一次改变的数据。 数据转移：当页0写满时，会把该页的有效数据全部复制到另外一个空页（页1）。然后再擦除页0，把页1标记为有效状态，再页1继续写数据。
6. 后续补充目前，我只实现了Flash模拟EEPROM第一种方法的代码。这里留个坑，我后续会实现APM32F4系列的第二种Flash模拟EEPROM的代码。 如果还有时间的话，把APM32F1系列的MCU，也一起实现了Flash模拟EEPROM的代码吧。 反正暂且先留个坑吧。 | 
楼主
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有没有工程文件呀，大佬
详细介绍了FLASH和EEPROM的异同点，逐步分析FLASH的数据读写过程，关键技术点阐述较为详细，但是缺少相关试验过程结果的展示，仅论述了库中的接口函数，导致文章结构完整性略微缺失，下次需要注意哦。