自己研究STM32 FLASH模拟EEPROM的心得（原创）

发表于 2013-2-21 14:24

图片没时间传，已将原文档和所用资料全部打包放在了CSDN上，有兴趣可以下载。

=====去CSDN搜索“STM32F10X FLASH模拟eeprom心得”即可
花了几天时间研究stm32用Flash模拟EEPROM的问题，终于彻底弄懂了这种机制，由于我英文很菜，所以官方文档没有仔细看，而是直接去抠官方给出的例子程序，当然这种方法比较笨，但最终效果是一样的。

下面仅将我学习过程中的一些心得体会给大家介绍一下，希望能对需要的人有所帮助，有不足之处望大家积极指正。

首先推荐大家看的文档就是ST的官方文档《AN2594.pdf》和前辈总结出的《STM32 FLASH 模拟EEPROM使用和优化.pdf》和已经优化过的例程代码《FW_V3.1.0优化(FLASH模拟EEPROM).rar》

下面开始进入主题
为什么要用flash模拟eeprom？
　　在许多应用场合下需要用eeprom保存非易失性的数据，但是意法半导体为了控制成本，没有在STM32F10X系列芯片中集成EEPROM，所以我们就需要用其内部集成的FLASH通过软件模拟EEPROM来达到同样的效果。
stm32中的片上FLASH特点
　　根据《STM32F10X闪存编程》中的介绍，以小容量为例（如下图），我们要使用的是32个1K字节/页的主存储空间，也就是说这段空间里除了保存用户代码的部分，其余部分我们是可以利用其作为数据存储使用的。

　　stm32的FLASH分为主存储块和信息块。主存储块用于保存具体的程序代码和用户数据，信息块用于负责由stm32出厂是放置2KB的启动程序（Bootloader）和512B的用户配置信息区。主存储块是以页为单位划分的，一页大小为1KB。范围为从地址0x08000000开始的128KB内。
　　对Flash 的写入操作要 “先擦除后写入”的原则；
　　闪存的读写涉及一个概念，字（Word）32bit和半字（HalfWord）16bit，虽然STM32 FLASH也是由字节组成，但STM32 FLASH的编程每次都是以16bit半字为单位，且FLASH地址必须为偶数，否则会出错。

对AN2594.pdf中模拟EEPROM机制的解释
　　官方例程中用了2页FLASH空间来作为模拟EEPROM进行数据存储，例如页3（0x08000C00-0x08000FFF）和页4（0x08001000-0x080013FF），分别将其标记为PAGE0和PAGE1，简单流程如下图

　　按照《使用和优化.pdf》中的解释，如果 0 页空间写满数据，那么把 0 页空间里面的【有效数据】复制到 1 页，如果 1页数据满那么把 1 页空间里面的【有效数据】复制到 0 页，这样循环使用，当然如果你想增加使用寿命可以增加多页循环。每页前面 4 字节保留，其中前 2 字节是该页状态标志。

　　是的，看到这里我开始感觉到了迷惑，迫切的需要弄清楚这种机制。。。。

　　官方文档中的这张图说明了虚拟的EEPROM在FLASH中的保存形式，对页进行以4字节为单位的分块，每块的前2字节保存虚拟EEPROM的16bit数据，后两字节保存此数据的16bit虚拟地址，虚拟地址必须为（0x0000-0xFFFE）。

　　那么先在这里说一下页面的三种状态

ERASED 页面是空的或者刚刚擦除数据，此时整个页面都是0xFFFF
RECEIVE_DATA 按照官方解释是，此页面处在接收已满页面的有效数据过程中。一旦另一页面完成擦除（数据搬运完毕），此页面状态即变成VALID_PAGE。搬运的时候先将最新更新的数据写入，然后再将所有有效数据（除刚刚更新的虚拟地址的数据）写入页面。  状态字：0xEEEE
VALID_PAGE 页面含有有效数据，这种状态会一直保持，直到所有有效数据搬运到已擦除的页面(有效数据搬运到新页面)。  状态字：0x0000

1.写数据
　　前面已经说到每页前4个字节保留，其中前2字节为页面状态字。假设保存的数据虚拟地址是 0x7777，那么程序写数据是从当前有效页页首地址开始查询虚拟地址位置为0xFFFF的空间，如果是 0xFFFF 那么该位置可以保存数据；如果不是，那么继续找下 1 个位置，如果本页无 0XFFFF 的空间那么表示本页已满，那么将本页【有效数据】复制到另外 1 页继续保存数据。
2.读数据
　　读数据时是从有效页的末尾地址开始检测是否是有效数据，如果是那么立即返回，程序是通过虚拟地址判断有效数据的，第1 个匹配的虚拟地址的数据才是有效的。
3.对【有效数据】的解释
　　在两次保存虚拟地址为0x7777的数据时（如下图所示）由于写数据时总是在FLASH中从首至尾依次存放，而读的时候总是从尾至首查找匹配，所以最后一次写入的虚拟地址是 0x7777对应的数据 1245 才是有效的。这就是虚拟数据的更新。

页满时的数据处理
　　当有新数据要写入而页面内无0xFFFF地址即页面已满时，会将数据写入新的页面，并将原页面的有效数据也复制至新的页面，紧接着擦除已满的页面。如下图所示：

优化的问题
STM32 FLASH 模拟EEPROM优化
官方例程中读写数据每次要查询读写位置，写数据是从页首地址开始查询，读地址是从页末地址查询。假如只有 1 个数据，读数据时效率是很低的，要查到最后才能找到有效数据，如果页快满了写数据效率也很低，读效率反而好一点了。实际程序中记录下一个可以写数据的位置将提高数据的读写效率，这样的话：写数据就是立即写不用查询，读数据不从页末地址查询，而是从最后 1 个写入数据处查询，这样特别在页数据少时效率提高不少。优化过的例子代码只需要增加很少部分就能实现。
增加关键代码
uint32_t CurWrAddress;
// 初始化写地址，减少每次读写时查询时间
uint16_t InitCurrWrAddress(void)
详细请看修改后的例子，读写函数也做了相应更改

　　剩下的就是大家根据官方代码与优化过的代码进行对比，并通过eeprom.h中的三个入口函数进行细致研究了。
　　
本人水平有限，如有不妥之处请及时指正

发表于 2013-5-10 11:28

非常感谢兄弟

发表于 2013-5-10 11:57

不错的想法. 不过考虑到掉电问题,
CurWrAddress; 是不是要写入 FLASH 呢? 这样就又是个麻烦了.

发表于 2013-7-5 16:32

楼主你好，看你了说的没怎么明白，我的项目现在有个要求，读取SD卡中的HEX文件，把读取的内容再写进flash，目的就是通过读SD卡进入程序的修改升级。楼主能否给个思路，SD卡文件系统的读写都做好了，没什么问题。

发表于 2013-7-5 18:42

非常感谢楼主的资料很不错有时间需要好好看看顶起来

发表于 2013-7-10 10:35

mark

发表于 2013-11-15 17:20

mark

发表于 2014-2-20 09:14

感谢分享！

发表于 2014-2-20 10:44

适合小数据量数据存储,且没考虑掉电时正在写数据如何处理.没有数据完整性验证.所以只能算是一个学习用的例子程序,在实际工程中使用可靠性也许不一定能满足要求.

发表于 2014-2-20 11:34

很清楚的思路學習了

发表于 2014-2-20 11:56

看看

发表于 2014-2-20 14:46

哈哈，楼主。其实我还有一个好办法能加快查询速度的。
以前曾经写过类似的东西。一个flash512KB的 32byte一组（你的例子里边是4byte）能够在读貌似不超过20次就确定位置。嗯貌似是20次。反正很少就是啦。速度杠杠滴。
512K的flash 每次写数据都重新查找下一个地址，然后写32byte。一秒钟能写个很多遍吧。测试的结果忘了。
我开帖子，把源码分享一下吧

发表于 2014-2-20 16:50

利用官方给出的flash模拟eeprom的思路，进一步升级，可以考虑，用2个falsh页+ram，但是两个页功能不同，第一个页保存数据的地址索引，第二个页才是真正的
保存数据。这样的方案，第一个页的基本数据结构是：数据号(16bit)--对应的索引(16bit)。而第二页就是任意结构的数据在任意地址(由第一页的索引来索引)
每一个页都分成若干小页，小页的大小由使用的ram大小决定，比如512byte的ram,则应设置2K页面分成4个小页，考虑掉电保证数据完整性，每个2k页中，只有
前3个小页是作为存储索引或数据用的。最后一个小页的用处，后面会说。
当小页写满后，将小页内容拷贝到ram中，整理之后，重新写到下一个小页中，如此直到第三个个页写满后，把第三个页的内容拷贝到ram中并整理，然后将
这个内容写入到另外的2K页中的第四个页位置上。也就是说，第一个2k页的第四小页是暂时保存第二个2K页写满后的小页的，同理，第二个2k页的第四小页
是暂时保存第一个2K页写满后的小页的。这样做，是为了掉电时的数据完整性。
每个小页是512字节，但是保留12字节作为校验和之类的使用，更加保证了数据的完整性。
基本的结构就是这样，具体的实现细节做的时候再说。这里只是提供一个思路.
本贴只给有缘人,能看懂的话,把我这个思路实现了,保证是比原来官方的速度快上多少倍不止.原来官方的代码,读取数据的速度是变化的,随着数据的增多,读取就变慢了,各个网友提供的思路,虽然有所改善,但是本质不变,数据多了,都会变慢,只不过程度不同而已..而我的这个思路,实现之后,读取的速度是个常量,根据数据号直接映射到数据地址,和原来的官方方案比较,寻址是瞬间完成.而且永远这么快,存多少数据,都是这样.

发表于 2014-2-24 15:58

如果你的MCU的flash足够大。并且你的MCU提供自编程flash指令。则可以通过flash模拟出一片eeprom区域，用于存储数据。

发表于 2014-2-24 17:51

以空间换时间。以前在一个产品上用过。

发表于 2014-2-24 18:18

非常支持原创心得

发表于 2014-2-24 18:28

相当支持原创作品

发表于 2014-2-24 18:35

这种原创心得还是很有参考价值的

发表于 2014-2-24 18:38

嗯。是的。谢谢楼主

发表于 2016-11-4 10:16

实际项目中，这样来回擦除的，芯片不会坏的很快吗，不如外置e2prom吧

自己研究STM32 FLASH模拟EEPROM的心得（原创）

相关帖子

浏览过的版块

技术新星奖章

荣誉元老奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

欢快之小溪

精华达人奖章

偶尔光临

涓涓之细流

以坛为家

技术高手奖章

常驻人口

七世轮回

技术奇才奖章

核心会员奖章

经常做客

突出贡献奖章

沉静之湖泊

缘定三生