利用 STM32 的 Flash 存储来模拟 EEPROM

只看该作者 · 2024-9-30 18:01

STM32 一些型号没有直接的 EEPROM 存储器，但可以通过使用内置的 Flash 存储来模拟 EEPROM。EEPROM 通常用于保存小数据量的用户配置，而 Flash 可以用来实现类似的功能。利用 STM32 的 Flash 存储来模拟 EEPROM

EEPROM 模拟的基本原理
由于 Flash 只能在擦除后才能写入数据，并且擦除操作是以页（Page）为单位的，且 Flash 的写入次数有限，因此在使用 Flash 模拟 EEPROM 时，通常会遵循以下原则：

分区管理：将 Flash 的一部分划分为 EEPROM 模拟区域，可以存储多个小数据块。
擦除操作：只有在数据更新前，才会擦除整个页，保证 Flash 的使用寿命。
写入操作：写入数据时需要判断数据是否需要更新，如果 Flash 中的数据与新数据不同才执行写入操作。
掉电保护：在掉电时，Flash 中的数据仍然保存，因此适合用于存储重要的用户配置数据。

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Flash 分区选择
首先选择 Flash 的某个区域作为模拟 EEPROM 的存储区，避免与程序存储区冲突。

c

#define EEPROM_START_ADDRESS 0x08020000 // 假设使用这个地址（根据你的应用程序选择合适的起始地址）
#define EEPROM_PAGE_SIZE 0x4000 // 每页大小，通常为16KB（以 STM32F4 系列为例）

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擦除 Flash 页
为了保证 Flash 的写入操作正常进行，在写入前需要先擦除 Flash 页。擦除操作会将整个页的内容重置为 0xFF。

c

void Flash_Erase_Page(uint32_t PageAddress)
{
FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
uint32_t PageError = 0;

// 解锁 Flash 控制寄存器
HAL_FLASH_Unlock();

// 配置要擦除的页
EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
EraseInitStruct.Sector = FLASH_SECTOR_5; // 根据地址选择扇区
EraseInitStruct.NbSectors = 1;
EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;

// 擦除扇区
if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError) != HAL_OK)
{
// 擦除失败时处理
}

// 锁定 Flash，防止进一步写操作
HAL_FLASH_Lock();
}

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写入数据到 Flash
写入 Flash 的操作需要注意不能重复写入相同的数据，且只能将 1 写为 0，不能将 0 写为 1。因此写入时要确保数据块是新写入或者已经擦除了。

c
void Flash_Write_Word(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
// 解锁 Flash
HAL_FLASH_Unlock();

// 写入一个 32 位数据到指定的地址
if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, Address, Data) != HAL_OK)
{
// 处理写入失败
}

// 锁定 Flash
HAL_FLASH_Lock();
}

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读取数据
读取 Flash 是一个简单的内存操作，直接从指定的地址读取数据即可。

c

uint32_t Flash_Read_Word(uint32_t Address)
{
return *(__IO uint32_t*)Address;
}

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EEPROM 模拟的高级实现
为了模拟 EEPROM，我们通常会实现一个数据页管理的机制。通过对 Flash 页进行擦除和写入管理，可以有效利用 Flash 寿命并避免频繁擦除。下面是 EEPROM 模拟的简单框架。

初始化 EEPROM 存储区：检查是否需要擦除 Flash 页。
写入数据：检查当前地址的内容，只有在新数据和旧数据不同时才执行擦除和写入操作。
读取数据：从指定的 EEPROM 模拟区域中读取配置数据。

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示例代码
以下是一个 EEPROM 模拟的示例代码，它演示了如何使用 Flash 作为 EEPROM 来存储用户数据：

c

#define EEPROM_START_ADDRESS  0x08020000  // EEPROM 模拟起始地址
#define EEPROM_PAGE_SIZE    0x4000    // Flash 页大小（以 STM32F4 为例）

// 写入 EEPROM 数据
HAL_StatusTypeDef EEPROM_Write(uint32_t VirtualAddress, uint32_t Data)
{
// 检查当前地址的数据是否与新数据相同
if (Flash_Read_Word(EEPROM_START_ADDRESS + VirtualAddress) != 0xFFFFFFFF)
{
      // 数据不同，执行擦除操作
      Flash_Erase_Page(EEPROM_START_ADDRESS);
}

// 写入新数据
Flash_Write_Word(EEPROM_START_ADDRESS + VirtualAddress, Data);

return HAL_OK;
}

// 读取 EEPROM 数据
uint32_t EEPROM_Read(uint32_t VirtualAddress)
{
return Flash_Read_Word(EEPROM_START_ADDRESS + VirtualAddress);
}

// 初始化 EEPROM 模拟存储
void EEPROM_Init(void)
{
// 如果需要，可以在这里初始化 EEPROM 存储区
// 检查是否需要擦除等
}

// 主函数
int main(void)
{
HAL_Init();
EEPROM_Init();

// 写入数据
uint32_t data_to_store = 0x12345678;
EEPROM_Write(0x00, data_to_store);  // 将数据写入到 EEPROM 模拟存储

// 读取数据
uint32_t read_data = EEPROM_Read(0x00);  // 从 EEPROM 模拟存储读取数据

if (read_data == data_to_store)
{
      // 成功读取
}

while (1)
{
      // 主循环
}
}

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EEPROM 模拟的其他注意事项
擦写寿命：Flash 的擦写寿命有限，通常为 1 万到 10 万次。可以通过分页机制来减少擦写次数，延长 Flash 的寿命。

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电压要求：在进行 Flash 写操作时，电压必须稳定。如果电压不稳定，可能会导致 Flash 写入错误或损坏。

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掉电保护：Flash 写入操作时，确保有足够的电源供应，防止掉电导致数据丢失。

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通过上述方法，STM32 的 Flash 存储可以很容易地模拟 EEPROM 来存储小数据量的用户配置数据。虽然 Flash 的擦写次数有限，但通过合理的管理和分页机制，可以有效延长其寿命并满足大多数应用的需求。