用stm32的flash保存數據的優化方法

最開始用stm32的flash保存數據的方法都是用原子的例程，STM32F1的話，原子的方法大概是創建一個1K或者2K的緩存，修改數據的時候，先把該扇區的所有數據寫到該緩存，然后查看是否需要擦除整個扇區，一般在一個地方寫的話，必須要擦除，要想不擦除，就需要一個變量記錄下一次要寫的地址，和數據一塊保存。STM32F4的話，因為其最小扇區為16K，最大128K，寫個稍大點的程序，就得用大扇區，原子的做法干脆不緩存了，直接擦了扇區，重寫！（吐個槽，原子的一些程序可以再優化一下，感覺有些源碼就是應付事兒，可以向更實用的更有效的方向發展發展嘛！！）回歸正題，有一天，有一個項目用的屏幕不是靜態顯示的，需要不停的掃，每次保存數據的時候屏都會閃一次，原來是保存數據的時候，要擦除扇區，1K的扇區大概要15ms的時間才能擦除完成，而且這段時間單片機什么都不能干。為了解決這個問題，發現了網上有stm32flash模擬EEPROM的程序，學習后發現，比原子的例程更實用，更有效，既提高了存取速度，又能平均磨損flash，延長flash改寫壽命。大家可百度stm32flash模擬EEPROM，還有人優化了官方給的demo。優化過后，加入了CurWrAddress，意在提高讀寫速度，但是正是這個CurWrAddress，引起了一些bug。

/* Global variable used to store variable value in read sequence */
uint16_t DataVar = 0;
uint32_t CurWrAddress;
/* Virtual address defined by the user: 0xFFFF value is prohibited */
extern uint16_t VirtAddVarTab[NumbOfVar];

第3行 把CurWrAddress初始化為0，就是一個bug。修改后的代碼， 把InitCurrWrAddress()函數放在了__EE_Init()之后，也就是說只要__EE_Init()函數用到了CurWrAddress，那么CurWrAddress = 0，有某種情況下，這是個災難。

uint16_t EE_Init(void)
{
uint16_t FlashStatus;
   
   FlashStatus=__EE_Init();
   
   InitCurrWrAddress();
   
   return(FlashStatus);
}

 

接下來，看__EE_Init()函數

  uint16_t __EE_Init(void)
   {
　　　　　　... 13   
   /* Check for invalid header states and repair if necessary */
    switch (PageStatus0)
    {
      case ERASED:
             ...
      case RECEIVE_DATA:
        if (PageStatus1 == VALID_PAGE) /* Page0 receive, Page1 valid */
        {
　　　　　　　　　　... 43             if (VarIdx != x)
            {
              /* Read the last variables' updates */
              ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
                    .... 57               } 59           }
             ...    
      case VALID_PAGE:
        {103            if (VarIdx != x)
           {
             /* Read the last variables' updates */
             ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　　　　　...118            }
         }
        ....140    }
 
   return FLASH_COMPLETE;
 }

我保留的出災難的兩種情況，第一PAGE0=VALID_PAGE,PAGE0 = RECEIVE_DATA,另一種反過來，其實就是在換頁的時候，沒有完成就掉電了，上電后初始化時,就會有bug了。為什么會有bug？因為這兩種情況都用到了EE_ReadVariable函數，而優化后的EE_ReadVariable函數在讀取保存變量的時候，是從CurWrAddress-2開始往后讀，直到這一頁的開始，問題來了，一開始CurWrAddress=0啊，uint32_t類型的0，減去2后等於多少？關鍵是還要用這個數，作為地址去讀flash。。。所以一旦出現這種情況，GG。解決辦法就是在碰到這兩種情況的時候在讀取變量之前，先調用InitCurrWrAddress()，並聲明CurWrAddress的時候初始化為第二頁的結尾（最起碼不會GG了），調用InitCurrWrAddress()之后，會把CurrWrAddress更改為有效頁或者RECEIVE頁（如果狀態為RECEIVE_DATA），然后再去讀取數據，進行換頁。這種辦法並不能解決全部已知bug。

到這里還沒完，還有一個bug，就是PAGE1要滿了，換到PAGE0的時候。

static uint16_t EE_PageTransfer(uint16_t VirtAddress, uint16_t Data)
{
　　　　　　　　...
  /* Get active Page for read operation */
  ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);

     ...19   if (ValidPage == PAGE1)  /* Page0 valid */
  {
    /* New page address where variable will be moved to */
    NewPageAddress = PAGE0_BASE_ADDRESS;

    /* Old page address where variable will be taken from */
    OldPageAddress = PAGE1_BASE_ADDRESS;
  }
　　　　...
  /* Set the new Page status to RECEIVE_DATA status */
  FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, RECEIVE_DATA);
　　　　...
  InitCurrWrAddress();//aft 重新初始化寫地址
  /* Write the variable passed as parameter in the new active page */
  EepromStatus = EE_VerifyPageFullWriteVariable(VirtAddress, Data);
　　　　....
  /* Transfer process: transfer variables from old to the new active page */
  for (VarIdx = 0; VarIdx < NumbOfVar; VarIdx++)
  {
    if (VirtAddVarTab[VarIdx] != VirtAddress)  /* Check each variable except the one passed as parameter */
    {
      /* Read the other last variable updates */
      ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　...67     }
  }

  /* Erase the old Page: Set old Page status to ERASED status */
  FlashStatus = FLASH_ErasePage(OldPageAddress);
  /* If erase operation was failed, a Flash error code is returned */
  if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
  {
    return FlashStatus;
  }

  /* Set new Page status to VALID_PAGE status */
  FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, VALID_PAGE);
  /* If program operation was failed, a Flash error code is returned */
  if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
  {
    return FlashStatus;
  }

  /* Return last operation flash status */
  return FlashStatus;
}

33行執行完后，要更改CurrAddress了，這時如果是PAGE0要接收，那么CurrAddress = PAGE0_StarAdress+4了，那么在后邊的讀取數據，用於轉換的時候，有個判斷

Address=CurWrAddress-2;

while (Address > (PageStartAddress + 2)) 這個地方PageStartAddress = Page1_StarAddress ，而PAGE0_StarAdress+2肯定小於Page1_StarAddress啊，直接跳過了，導致不能轉存其他數據

 EE_ReadVariable函數
    /* Get active Page for read operation */
    ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);//而READ的規則是誰有效 就是誰 不關系是否RECIVE 和寫有效區分
　　PageStartAddress = (uint32_t)(EEPROM_START_ADDRESS + (uint32_t)(ValidPage * PAGE_SIZE));

  /* Get the valid Page end Address */
  //Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
  Address=CurWrAddress-2;

  /* Check each active page address starting from end */
  while (Address > (PageStartAddress + 2))
  {
    /* Get the current location content to be compared with virtual address */
    AddressValue = (*(__IO uint16_t*)Address);

    /* Compare the read address with the virtual address */
    if (AddressValue == VirtAddress)
    {
      /* Get content of Address-2 which is variable value */
      *Data = (*(__IO uint16_t*)(Address - 2));

      /* In case variable value is read, reset ReadStatus flag */
      ReadStatus = 0;

      break;
    }
    else
    {
      /* Next address location */
      Address = Address - 4;
    }
  }

我的做法是，修改 EE_ReadVariable函數，在讀取數據的時候，如果PAGE0或者PAGE1有一個狀態為正在接受，那么Address就用官方Demo給的語句賦值。這時解決全部這篇所說bug的方法。

//之前加上讀取PageStatus0和1的語句

    /* Get the valid Page end Address */
    if((PageStatus0 == RECEIVE_DATA)||(PageStatus1 == RECEIVE_DATA))//當在頁傳輸時，地址放在有效頁的末尾來搜索所有的存儲信息
    {
        Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
    }
    else
    {
        Address=CurWrAddress-2;
    }

目前遇到的bug就這些。

綜上所述，都是CurWrAddress鬧得，

第一種：因為初始化CurWrAddress為0，在剛上電時候，恰巧碰到有一頁狀態為RECEIVE_DATA（概率不大），則在執行EE_ReadVariable函數的時候，Address=CurWrAddress-2;導致得到一個非法地址。

第二種：PAGE1滿 要轉給PAGE0，還是出在EE_ReadVariable函數里，Address=CurWrAddress-2;因為EE_PageTransfer中在轉移數據之前，重新調整了CurWrAddress寫地址到PAGE0了，而在讀取未轉移的地址需要從PAGE1底部開始查詢，這就導致轉移不全。

解決辦法就是修改EE_ReadVariable函數，加入讀取PAGE0和PAGE1的狀態語句，並判斷，如果有一個狀態為RECEIVE_DATA，則按官方的調整Address。

 

加上stm32的掉電檢測保存數據，上電后，檢測扇區剩余空間，不夠下一次保存的話，提前換頁，因為stm32f4擦除一個扇區要1s多，掉電那些時間根本不夠，另外掉電后，閾值2.7v的話，測試發現，保守估計可保存1000個字，和外圍器件，電容有關。

最后上張stm32flash保存數據的圖，0x8040000是扇區6的首地址，用於保存這一頁的狀態00 00為有效頁標志，0x8040004和05保存的是數據，06和07的01 A1保存的是變量虛擬地址，實際上是0XA101，因為STM32是小端模式，低位字節位排放在低地址端，高位字節排放在高位地址端。