经验分享 | 如何使用Flash模拟EEPROM存储参数

2023-09-21
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概 述

在MCU的使用中,经常遇到需要存储参数或掉电保持数据等功能。其中,Flash和EEPROM是常见的非易失性存储器,都可以做到设备掉电重启后,数据还会保留。但二者有明显的区别:EEPROM可以被编程和电擦除,而且大多数的EEPROM可以被编程和电擦除,大多数串行EEPROM允许逐字节程序或擦除操作。与EEPROM相比,闪存具有更高的密度,这允许在芯片上实现更大的内存阵列(扇区)。通过对每个单元施加时间控制的电压来执行闪存擦除和写入周期。典型的Flash写时间是50µs/8位字;然而,EEPROM通常需要5到10 ms。EEPROM不需要进行页面(扇区)擦除操作,可以擦除一个需要指定时间的特定字节。与EEPROM相比,Flash具有更高的密度和更低的价格。

先楫产品可以外接大容量Flash芯片,支持可达256Mbyte程序或数据存储;部分产品如HPM6754、HPM6364、HPM6284内置4Mbyte Flash,HPM53XX系列全系支持1Mbyte Flash。在使用Flash模拟EEPROM时,重要的挑战是满足Flash程序/擦除持久性和数据保留方面的可靠性目标。

其次,在应用程序的控制下,需要满足更新和读取数据的实时应用要求。请注意,在Flash擦写期间,它不能执行Flash应用程序,因为在此时间内不能执行在Flash中的程序,通常程序是将Flash擦写程序拷贝到RAM中执行。先楫半导体为了方便客户程序应用,已经将Flash驱动程序集成到ROM中,减少了系统对RAM的需求,用户使用时更加灵活方便。

由于Flash的块擦除要求,必须完全为模拟的EEPROM保留至少一个Flash扇区。例如,一个4K x 8bit大小的Flash扇区可以分为16页,每个页的大小为256 x 8bit。这使得每个页面相当于一个256 x 8字节的EEPROM。要保存的数据首先写入RAM中的缓冲区中,每个部分RAM可以模拟EEPROM的存储的数据。

如何实现?

根据Flash扇区和模拟的EEPROM的大小,划分相应的Flash和RAM空间。

功能:

• 读取片内或片外flash信息。

• 批量读取flash中数据到RAM缓存中。

• 用户可以自由读写RAM缓存中数据。

• 用户可以将RAM缓存中数据写入flash。

• 用户可以根据自己的需要定制存储空间大小和存储地址。

由于先楫半导体MCU已经集成了Flash驱动,用户可以不再需要把精力放到繁琐的底层Flash驱动部分。

为了实现此功能,需要8个函数来进行编程、读取和擦除,3个宏定义确定存储空间和位置。

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其中,SECTOR_SIZE定义了flash扇区大小,单位是byte。若不确定flash扇区大小可以在Initial_EEProm函数中获取flash信息。Flash_base定义flash起始地址,具体可以参考user guider中系统内存映射 System Memory Map地址。SECTOR1_BASE_ADDRESS和SECTOR1_END_ADDRESS为数据存放起始地址,SECTOR1_BASE_ADDRESS必须是特定扇区起始地址。

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Flash模拟EEPROM时需在RAM中开辟缓存用于常态数据读写,开辟数据时应注意RAM区数据应放到ahb_sram或noncacheable区域。

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通过调用rom_xpi_nor_auto_config()、rom_xpi_nor_get_property()获取flash信息。

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从flash中读取数据无需单独调用API函数,直接寻址读取效率更高,文中通过memcpy()函数直接从flash中读取数据到RAM缓存中,后面读写参数直接读写RAM缓存即可。

如果需要将参数写入flash中,需将整块flash擦写,由于数据已经存在RAM缓存,不会存在flash擦写时数据丢失的问题。

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考虑到flash擦写期间不能读取flash,flash擦写函数需放置在RAM执行的程序存储空间。先楫SDK中已经定义好了ram运行区域,并在HPM_COMMON.H文件中将函数和数字放置属性重新封装,通过ATTR_RAMFUNC等效定义__attribute__((section(“.fast”)))。为确保擦写flash期间不会被中断打断从而调用其他flash中的程序,需在运行中关闭中断。

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小 结

本文首先介绍了基于HPM6000系列芯片如何使用Flash模拟EEPROM存储参数。由于先楫SDK中已经提供了强大的驱动库,用户可以方便地通过Flash存储数据,降低成本和提高使用灵活性。