简单实用的FLASH模拟EEPROM程序在HC32L136上的实现

只看该作者 · 2023-2-11 21:48

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在 https://bbs.21ic.com/icview-3282436-1-1.html
我提出了一个用FLASH模拟EEPROM的方案，对于保存少量的eeprom变量，速度快，占用资源少。

手里有一块HC32LFx3x-STK-V2.0开发板，芯片是HC32L136，试着将那个方案移植过来。
HC32L136能用，HC32的L和F系列几乎拿来主义，因为HC32系列mcu的FLASH资源几乎是一样的。

和CW32比较，HC32操作FLASH要啰嗦一些：
其一，HC32需要设置FLASH擦写定时参数。
其二，解锁FLASH写操作是一个写3个字的序列，中间不能插入别的写操作。以下是手册第330页中的描述：
“注意：
– 写 0x5a5a、0xa5a5、写目标寄存器，这三步写操作之间不可插入任何写操作（写ROM、RAM、REG），否则无法改写目标寄存器的数值。如改写失败，需要重新进行这三步操作。 ”

其他的就一样了，一页有512字节，合128字，一个eeprom变量占用一个字，一页有127个次的eeprom变量保存空间，用两页轮换写，少量eeprom变量情况下，擦写寿命不低于eeprom吧，写速度比真的eeprom存储器更有优势，因为eeprom是边擦边写，擦的时间决定了快不了。
可以按字、半字、字节写，本模拟程序只用到按字写，按字写时间52uS，按字写是常规操作。换页时有转存和页擦除操作，页擦除时间5mS，变量如果比较多，转存和擦除时间要长一些，但换页不是经常发生。
页面擦写保护位设置也一样。但是在试验中发现一个问题：擦写保护位寄存器 SLOCK，手册里写的复位值是0，禁止擦写的意思，但芯片复位后读出来的却是全1，1是不保护，解锁的意思，这是什么情况呢？

对于定时参数，厂家给了一个基准时间，是在 HCLK=4MHz 的条件下，如果 HCLK 不一样就按频率乘数xFreq调整，并且在用到FLASH擦写时最好在几个推荐的频率上选择：
4M：xFreq=1，8M：xFreq=2，16M：xFreq=4，24M：xFreq=6，32M：xFreq=8
  enum en_flash_prgtimer /* HCLK=4M 基准定时参数 */
  {
Tnvs    = 32u, /* 0x20 */
Tpgs    = 23u, /* 0x17 */
Tprog    = 27u, /* 0x1B */
Tserase = 18000u, /* 0x4650 */
Tmerase = 140000u,/* 0x222E0 */
Tprcv    = 24u, /* 0x18 */
Tsrcv    = 240u, /* 0xF0 */
Tmrcv    = 1000u,  /* 0x3E8 */
  };

对于解锁序列，只有中断会突然插入，由于FLASH擦写本身也是要停止CPU运行，中断也不会很好的处理，所以FLASH擦写期间干脆关闭总中断。对于不能关中断、对中断敏感的程序，在其运行时，可以不进行FLASH的擦写操作。

我的程序只有一个文件 eeprom.c ，添加到项目中，运用时有几个地方要改一下：
1. 定义 eeprom 变量
eeprom 变量是用数组 u16 FEEdata[] 来组织的，成员就是 eeprom 变量，有几个eeprom变量，数组就设多大。
这个方案限制了位宽只有16位，16位可以满足大部分的应用，可以扩展位宽，eeprom变量个数不到15个时，仅占用4位，剩余28位给变量的值用。
数组不对外，免遭破坏，或引起混乱，数据访问是通过对外函数进行的。
数组毕竟是用数字下标来访问，变量名称转变为数组下标还要烧脑，不如引入枚举来当下标，枚举名就是eeprom变量名。枚举类型要放到头文件里去，好让外部程序知道。

枚举：typedef enum {En1,En2,En3,En4,En5,En6,En7,En8,En9} en_feedata_t;
数组：u16 FEEdata[]={100,200,120,60,30,120,120,100,50};
      数组成员值就是eeprom变量的初始值(出厂值)

然后，在程序的帮助下，对 eeprom 变量的操作就非常简单了：

         读操作：FEE_rd ( 枚举名 );

         写操作：FEE_wr ( 值, 枚举名 );

2. 指定所用到的页面地址
   #define FEE_P0ADDR  0x0000FC00  /* P0首地址 */
   #define FEE_LOCKS  (512*4) /* 解锁块字节数 */
P0和P1用连续的两个页面即可，这样只需对 FEE_P0ADDR 指定即可，并且这两个页面都在一个 SLOCK 位保护区内。FLASH容量小的芯片，一个保护位保护4页(2048字节)，而容量大的，一个保护位保护8页(4096字节)，FEE_LOCKS要改一下。
如果嫌一页128字不够用，用到2页，那 FEE_WORDS 和程序方面就都要改一下，主要是需要连续擦除2页，不是此文重点。

3. void FEE_init(void) 是FLASH初始化的程序，负责找到最后保存的数据，建立起状态，必须放到主程序 main 开始的地方。

由于没用库，程序又不复杂，有问题很容易查。其他的看程序吧。程序状态图在这里再贴一下，方便看程序。

复制

===== eeprom.h ====

#include "j_hc32l13x.h"

typedef enum {En1,En2,En3,En4,En5,En6,En7,En8,En9} en_feedata_t; // 变量ID



extern void FEE_init(void);

extern u16 FEE_rd(en_feedata_t);

extern void FEE_wr(u16,en_feedata_t);



===================================

==== eeprom.c =====



#include "eeprom.h"



//typedef enum {En1,En2,En3,En4,En5,En6,En7,En8,En9} en_eepdata_t; // 这个是头文件里的枚举类型备注，以便和值对应

static u16 FEEdata[]={100,200,120,60,30,120,120,100,50}; //变量表原始值，数组标号对应ID



  /*** flash擦写定时参数，基于HCLK ***/

  /*频率乘数，基于HCLK：1-4M，2-8M，4-16M，6-24M，8-32M(须插入FLASH等待周期) */

  #define xFreq  2  /* 当前频率乘数 */

  /***/

  enum en_flash_prgtimer /* HCLK=4M 基准定时参数 */

  {

    Tnvs      = 32u,    /* 0x20 */

    Tpgs      = 23u,    /* 0x17 */

    Tprog     = 27u,    /* 0x1B */

    Tserase   = 18000u, /* 0x4650 */

    Tmerase   = 140000u,/* 0x222E0 */

    Tprcv     = 24u,    /* 0x18 */

    Tsrcv     = 240u,   /* 0xF0 */

    Tmrcv     = 1000u,  /* 0x3E8 */

  };

  #define FlashUnlock() FLASH->BYPASS = 0x5A5A; FLASH->BYPASS = 0xA5A5 /* FLASH解锁命令 */

  #define Irq_Disable asm("CPSID i") /* 禁止总中断 */

  #define Irq_Enable  asm("CPSIE i") /* 开放总中断 */

  /* --------- */



#define FEE_P0ADDR  0x0000FC00  /* P0首地址 */

#define FEE_WORDS  (512/4) /* 字数 = 页字节数/4 */

#define FEE_P1ADDR (FEE_P0ADDR + FEE_WORDS*4) /* P1首地址 */

#define FEE_LOCKS  (512*4) /* 解锁块字节数 */



static u32 FEEcounts; // 累计擦除次数(用作启用页页首标记)

static u32 FEEaddr; // 当前页首地址，指向当前启用页

static u16 FEEoffset; // 页指针，指向当前页内可写地址



static void FEEeof(void); // 存满处理

static void FEEput(u32 addr); // 转存处理

static void FEEextr(u32 addr); // 提取数据

static void FEEerase(u32 addr); // 擦除

static void FEEerase_put(u32 addr); // 擦存处理

/***/

u16 FEE_rd(en_feedata_t id) // eeprom读

{

  return FEEdata[id]; // 直接读取数组成员

}

/***/

void FEE_wr(u16 data, en_feedata_t id) // eeprom写

{

  if(data!=FEEdata[id])

  {

    u32 addr;

    FEEdata[id]=data; // 更新数组成员

    

    Irq_Disable; // 禁止中断

    addr=FEEaddr+FEEoffset*4; // 写FLASH地址

    FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = (1<<(addr/FEE_LOCKS)); // 解锁地址所属锁定区

    while (FLASH->CR & 0x10); // 等待空闲

    FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0x1; // 编程模式

    *((u32 *)addr) = ((u32)id)<<16|data; //id在高半字，值在低半字

    while (FLASH->CR & 0x10); // 等待完成

    FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0; // 改为只读

    FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = 0; // 锁定页面

    Irq_Enable; // 开放中断

    FEEoffset++; // 指向下一个字

    FEEeof(); // 存满处理

  }

}

/***/

static void FEEput(u32 addr) // 转存

{

  FEEaddr=addr; // 作为当前页

  Irq_Disable; // 禁止中断

  FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = (1<<(addr/FEE_LOCKS)); // 解锁地址所属锁定区，转存用到的地址必须都在同一个锁定区

  while (FLASH->CR & 0x10); // 等待空闲

  FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0x1; // 编程模式

  for(FEEoffset=1; FEEoffset<=(sizeof(FEEdata)/sizeof(FEEdata[0])); FEEoffset++) // 数组各成员

  {

    *((u32 *)(addr+FEEoffset*4)) = ((FEEoffset-1)<<16)|FEEdata[FEEoffset-1]; // id在高半字，值在低半字

    while (FLASH->CR & 0x10); // 等待完成

  }

  *((u32 *)addr) = ++FEEcounts; // 页首写累计擦除次数作为启用标记

  while (FLASH->CR & 0x10); // 等待完成

  FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0; // 改为只读

  FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = 0; // 重新锁定

  Irq_Enable; // 开放中断

}

/***/

static void FEEerase(u32 addr) // 擦除指定页面

{

  Irq_Disable; // 禁止中断

  FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = (1<<(addr/FEE_LOCKS)); // 解锁地址所属锁定区

  while (FLASH->CR & 0x10); // 等待空闲

  FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0x2; // 页擦除模式

  *((u32 *)addr) = 0; // 页面上写启动擦除

  while (FLASH->CR & 0x10); // 等待完成

  FlashUnlock(); FLASH->CR_f.OP = 0; // 改为只读

  FlashUnlock(); FLASH->SLOCK = 0; // 重新锁定

  Irq_Enable; // 开放中断

}

/***/

static void FEEerase_put(u32 addr) // 擦存

{        

  FEEerase(addr); //先擦除

  FEEput(addr); //再转存

}

/***/

static void FEEextr(u32 addr) // 提取数据

{

  u32 data;

  FEEaddr=addr; //作为当前页

  for(FEEoffset=1; FEEoffset<FEE_WORDS; FEEoffset++) // 首字是启用标记，从下一个字开始

  {

    data=*(u32 *)(addr+FEEoffset*4); // 字内容

    if(~data) // 非空，有数据

    {

      FEEdata[data>>16] = data & 0xFFFF;// 替换数组成员值

    }

    else // 空，数据区结束

    {

      break;

    }

  }                

}

/***/

static void FEEeof(void) // 存满处理

{

  if(FEEoffset>=FEE_WORDS) //指针到达字数

  {

    u32 temp = FEEaddr; // 当前页

    FEEput((temp==FEE_P0ADDR)?(FEE_P1ADDR):(FEE_P0ADDR)); // 转存到另一页

    FEEerase(temp); //擦除旧页                

  }

}

/***/

void FEE_timeinit(void)

{

  /*** flash擦写定时参数寄存器配置 ***/

  Irq_Disable; // 禁止中断

  FlashUnlock(); FLASH->TNVS_f.TNVS       = Tnvs    * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TPGS_f.TPGS       = Tpgs    * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TPROG_f.TPROG     = Tprog   * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TSERASE_f.TSERASE = Tserase * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TMERASE_f.TMERASE = Tmerase * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TPRCV_f.TPRCV     = Tprcv   * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TSRCV_f.TSRCV     = Tsrcv   * xFreq;

  FlashUnlock(); FLASH->TMRCV_f.TMRCV     = Tmrcv   * xFreq; 

  Irq_Enable; // 开放中断

  /*** --- ***/

}

/***/

void FEE_init(void) // 上电初始化

{

  u32 temp,temp0,temp1;



  FEE_timeinit(); // 初始化FLASH定时参数



  temp=0;

  temp0 = *(u32 *)(FEE_P0ADDR); //P0首字

  if(~temp0) temp|=1; // 非空(有0)

  if(~(*(u32 *)(FEE_P0ADDR + 4))) temp|=2; //P0数据非空

  temp1 = *(u32 *)(FEE_P1ADDR); // P1首字

  if(~temp1) temp|=4; // 非空

  if(~(*(u32 *)(FEE_P1ADDR + 4))) temp|=8; //P1数据非空

  switch (temp) /* 检查两个页面状态 */

  {

    case 0: case 2: // 0000:P0 P1全空 或 0010:P0初始化失败

      FEEcounts=0;

      FEEerase_put(FEE_P0ADDR); //擦存P0

      break;

    case 3: // 0011:P0启用中

            FEEcounts=temp0; // 累计擦除次数

            FEEextr(FEE_P0ADDR); //提取P0数据

      break;

    case 8: // 1011:P0>P1转存失败

      FEEcounts=temp0;

      FEEextr(FEE_P0ADDR); //提取P0数据

      FEEerase_put(FEE_P1ADDR); //擦存P1

      FEEerase(FEE_P0ADDR); //擦除P0

            break;

    case 12: // 1100:P1启用中

      FEEcounts=temp1;

      FEEextr(FEE_P1ADDR); //提取P1数据

      break;

    case 14: // 1110:P1>P0转存失败

      FEEcounts=temp1;

      FEEextr(FEE_P1ADDR); //提取P1数据

      FEEerase_put(FEE_P0ADDR); //擦存P0

      FEEerase(FEE_P1ADDR); //擦除P1

            break;

    case 15: // 1111:擦除失败

      if(temp0>temp1) // 标记数大的作为启用页

      {

        FEEcounts=temp0; 

        FEEextr(FEE_P0ADDR); //提取P0数据

        FEEerase(FEE_P1ADDR); //擦除P1

      }

      else

      {

        FEEcounts=temp1;

        FEEextr(FEE_P1ADDR); //提取P1数据

        FEEerase(FEE_P0ADDR); //擦除P0

      }

      break;

  } /* 检查页面状态end */

  FEEeof(); // 满页处理

}

/***/

/*******************/