芯课堂 | Flash 模拟 EEPROM

实现代码:

https://gitee.com/synwit-co-ltd/EEPROM_Emulation

工作原理

Flash 和 EEPROM 的主要区别在于可擦单元大小,EEPROM 可以字节擦写,而 Flash 只能块(扇区)擦除。这意味着如果在一个 Flash 扇区上存储多个参数时,扇区的擦除次数是该扇区上所有存储参数修改次数的总和,因此用作参数存储器时,Flash 相比 EEPROM 更容易写坏。

解决这个问题的方法是,不再将参数存储在 Flash 的固定地址,而是给每个参数分配一个唯一的数字用作虚拟地址,将参数写入 Flash 时同时将虚拟地址写入 Flash。

举例说明,执行如下的伪代码,将产生下图所示的存储效果:

注:上图中空格表示未写入,其值实为 0xFF

Flash 存储器被划分为 2 个字一组的存储单元,执行 EE_Write 时,将参数的值写入存储单元的前一个字,参数的虚拟地址写入存储单元的后一个字。

读取参数时,不再去固定的 Flash 地址读取,而是从存储页的尾部向前逐个存储单元读取,检查该单元中存储的虚拟地址是否等于 EE_Read 调用中指定的虚拟地址 EE_ADDR_Speed。若不等,则继续向前搜索;若相等,则说明找到了参数 Speed 在存储器中存储的最新设定值。

由于参数不必存储在 Flash 中的固定地址,因此不必每次修改参数的值时都擦除 Flash,而是只要 Flash 扇区未写满,就可以直接在后续空白地址写入参数的新值。这样将大幅减少 Flash 的擦除次数,降低 Flash 被写坏的风险。

页拷贝

当存储页写满时,可以将所有所有参数读入 RAM,擦除存储页,然后再将所有参数写入 Flash中。但若在此过程中发生掉电,就会导致所有参数丢失。

为解决这个问题,可以使用两个存储页,存储页的第一个存储单元存储该页的状态。如下图所示第一个存储页已满:

若此时执行 EE_Write(EE_ADDR_Speed, 0x1900),可将第二个存储页状态改为 Receiving,表示正在从 Active 页拷贝数据。然后将本次要写的数据写入。

接下来,搜索 Active 页中的所有存储参数,将每个参数的最新值拷贝到 Receiving 页中。等所有参数拷贝完成后,将第一个页擦除(页状态自动变为 Erased),最后将第二个页状态改为 Active。

后面,所有的参数读写操作均在第二页上即可。

这样操作,可以保证即使在过程中发生突然掉电,也不会损坏存储的参数值:

l若在将第二页标记为 Receiving 时突然掉电,则只是丢失参数 Speed 的最新设定值,其他参数不受影响,读取参数 Speed 会读取到它的前一个设定值。

ll若在第二页标记为 Receiving 之后,从 Active 页向 Receiving 页拷贝参数的过程中突然掉电,则下次上电后会发现同时存在 Active 页和 Receiving 页,重新执行参数拷贝即可。

lll若在参数拷贝完,Active 页擦除后,Receiving 页还未被修改为 Active 时突然掉电,则下次上电后会发现有一个 Receiving 页,但没有 Active 页,只需要将 Receiving 页状态改为 Active 即可。

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