如何使用Flash模擬EEPROM存儲(chǔ)參數(shù)

在MCU的使用中，經(jīng)常遇到需要存儲(chǔ)參數(shù)或掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)等功能。其中，F(xiàn)lash和EEPROM是常見的非易失性存儲(chǔ)器，都可以做到設(shè)備掉電重啟后，數(shù)據(jù)還會(huì)保留。但二者有明顯的區(qū)別：EEPROM可以被編程和電擦除，而且大多數(shù)的EEPROM可以被編程和電擦除，大多數(shù)串行EEPROM允許逐字節(jié)程序或擦除操作。與EEPROM相比，閃存具有更高的密度，這允許在芯片上實(shí)現(xiàn)更大的內(nèi)存陣列（扇區(qū)）。通過對每個(gè)單元施加時(shí)間控制的電壓來執(zhí)行閃存擦除和寫入周期。典型的Flash寫時(shí)間是50μs/8位字；然而，EEPROM通常需要5到10 ms。EEPROM不需要進(jìn)行頁面（扇區(qū)）擦除操作，可以擦除一個(gè)需要指定時(shí)間的特定字節(jié)。與EEPROM相比，F(xiàn)lash具有更高的密度和更低的價(jià)格。

先楫產(chǎn)品可以外接大容量Flash芯片，支持可達(dá)256Mbyte程序或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)；部分產(chǎn)品如HPM6754、HPM6364、HPM6284內(nèi)置4Mbyte Flash，HPM53XX系列全系支持1Mbyte Flash。在使用Flash模擬EEPROM時(shí)，最重要的挑戰(zhàn)是滿足Flash程序/擦除持久性和數(shù)據(jù)保留方面的可靠性目標(biāo)。

其次，在應(yīng)用程序的控制下，需要滿足更新和讀取數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)應(yīng)用要求。請注意，在Flash擦寫期間，它不能執(zhí)行Flash應(yīng)用程序，因?yàn)樵诖藭r(shí)間內(nèi)不能執(zhí)行在Flash中的程序，通常程序是將Flash擦寫程序拷貝到RAM中執(zhí)行。先楫半導(dǎo)體為了方便客戶程序應(yīng)用，已經(jīng)將Flash驅(qū)動(dòng)程序集成到ROM中，減少了系統(tǒng)對RAM的需求，用戶使用時(shí)更加靈活方便。

由于Flash的塊擦除要求，必須完全為模擬的EEPROM保留至少一個(gè)Flash扇區(qū)。例如，一個(gè)4K x 8bit大小的Flash扇區(qū)可以分為16頁，每個(gè)頁的大小為256 x 8bit。這使得每個(gè)頁面相當(dāng)于一個(gè)256 x 8字節(jié)的EEPROM。要保存的數(shù)據(jù)首先寫入RAM中的緩沖區(qū)中，每個(gè)部分RAM可以模擬EEPROM的存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。

如何實(shí)現(xiàn)？

根據(jù)Flash扇區(qū)和模擬的EEPROM的大小，劃分相應(yīng)的Flash和RAM空間。

功能：

? 讀取片內(nèi)或片外flash信息。

? 批量讀取flash中數(shù)據(jù)到RAM緩存中。

? 用戶可以自由讀寫RAM緩存中數(shù)據(jù)。

? 用戶可以將RAM緩存中數(shù)據(jù)寫入flash。

? 用戶可以根據(jù)自己的需要定制存儲(chǔ)空間大小和存儲(chǔ)地址。

由于先楫半導(dǎo)體MCU已經(jīng)集成了Flash驅(qū)動(dòng)，用戶可以不再需要把精力放到繁瑣的底層Flash驅(qū)動(dòng)部分。

為了實(shí)現(xiàn)此功能，需要8個(gè)函數(shù)來進(jìn)行編程、讀取和擦除，3個(gè)宏定義確定存儲(chǔ)空間和位置。

/* Sector size */

#defineSECTOR_SIZE (uint32_t) (0x1000)

/* Sectors 0 and 1 base and end addresses */

#defineFlash_base 0x80000000L

#defineSECTOR1_BASE_ADDRESS (Flash_base+0x3FE000)

#defineSECTOR1_END_ADDRESS (SECTOR1_BASE_ADDRESS+SECTOR_SIZE*2-1)

其中，SECTOR_SIZE定義了flash扇區(qū)大小，單位是byte。若不確定flash扇區(qū)大小可以在Initial_EEProm函數(shù)中獲取flash信息。Flash_base定義flash起始地址，具體可以參考user guider中系統(tǒng)內(nèi)存映射 System Memory Map地址。SECTOR1_BASE_ADDRESS和SECTOR1_END_ADDRESS為數(shù)據(jù)存放起始地址，SECTOR1_BASE_ADDRESS必須是特定扇區(qū)起始地址。

ATTR_PLACE_AT_WITH_ALIGNMENT(".ahb_sram",8) uint8_tEEPROM_data[SECTOR1_END_ADDRESS-SECTOR1_BASE_ADDRESS+1];

Flash模擬EEPROM時(shí)需在RAM中開辟緩存用于常態(tài)數(shù)據(jù)讀寫，開辟數(shù)據(jù)時(shí)應(yīng)注意RAM區(qū)數(shù)據(jù)應(yīng)放到ahb_sram或noncacheable區(qū)域。

ifdefined(FLASH_XIP) &&FLASH_XIP

ATTR_RAMFUNC hpm_stat_tInitial_EEProm(void)

#else

hpm_stat_tInitial_EEProm(void)

#endif

{

xpi_nor_config_option_toption;

option.header.U= BOARD_APP_XPI_NOR_CFG_OPT_HDR;

option.option0.U= BOARD_APP_XPI_NOR_CFG_OPT_OPT0;

option.option1.U= BOARD_APP_XPI_NOR_CFG_OPT_OPT1;

hpm_stat_tstatus= rom_xpi_nor_auto_config(HPM_XPI0, &s_xpi_nor_config, &option);

if(status!= status_success) {

returnstatus;

}

rom_xpi_nor_get_property(HPM_XPI0, &s_xpi_nor_config, xpi_nor_property_total_size,

&flash_size);

rom_xpi_nor_get_property(HPM_XPI0, &s_xpi_nor_config, xpi_nor_property_sector_size,

§or_size);

rom_xpi_nor_get_property(HPM_XPI0, &s_xpi_nor_config, xpi_nor_property_page_size, &page_size);

printf("Flash Size:%dMBytes\nFlash Sector Size:%dKBytes\nFlash Page Size:%dBytes\n",

flash_size/ 1024U/ 1024U, sector_size/ 1024U, page_size);

EEProm_Flush();

}/* End Initial_EEProm */

通過調(diào)用rom_xpi_nor_auto_config()、rom_xpi_nor_get_property()獲取flash信息。

/*******************************************************************************

* Routine: EEPromFlush

* Purpose: Refresh data from flash to buffer.

*******************************************************************************/

inlinevoidEEProm_Flush(void)

{

memcpy((void*)EEPROM_data,(constvoid*)SECTOR1_BASE_ADDRESS,(SECTOR1_END_ADDRESS-SECTOR1_BASE_ADDRESS));

}/* End EEProm_Flush */

從flash中讀取數(shù)據(jù)無需單獨(dú)調(diào)用API函數(shù)，直接尋址讀取效率更高，文中通過memcpy()函數(shù)直接從flash中讀取數(shù)據(jù)到RAM緩存中，后面讀寫參數(shù)直接讀寫RAM緩存即可。

如果需要將參數(shù)寫入flash中，需將整塊flash擦寫，由于數(shù)據(jù)已經(jīng)存在RAM緩存，不會(huì)存在flash擦寫時(shí)數(shù)據(jù)丟失的問題。

/*******************************************************************************

* Routine: writeEEProm_withflush

* Purpose: Writes variable to EEPROM and flush flash later.

* Input : none

* Output: None.

* Return: Returns 0

*******************************************************************************/

#ifdefined(FLASH_XIP) &&FLASH_XIP

ATTR_RAMFUNC hpm_stat_twriteEEProm_withflush(uint16_tindex, uint8_t*data, uint16_tsize)

#else

hpm_stat_twriteEEProm_withflush(uint16_tindex, uint8_t*data, uint16_tsize)

#endif

{

hpm_stat_tstatus;

if(flash_size==0) returnstatus_fail;

memcpy((void*)&EEPROM_data[index],(constvoid*)data,size);

status= rom_xpi_nor_erase(HPM_XPI0, xpi_xfer_channel_auto, &s_xpi_nor_config,

SECTOR1_BASE_ADDRESS-Flash_base, SECTOR1_END_ADDRESS-SECTOR1_BASE_ADDRESS);

if(status!= status_success) {

returnstatus;

}

status= rom_xpi_nor_program(HPM_XPI0, xpi_xfer_channel_auto, &s_xpi_nor_config,

(constuint32_t*)EEPROM_data, SECTOR1_BASE_ADDRESS-Flash_base, SECTOR1_END_ADDRESS-SECTOR1_BASE_ADDRESS);

if(status!= status_success) {

returnstatus;

}

}

考慮到flash擦寫期間不能讀取flash，flash擦寫函數(shù)需放置在RAM執(zhí)行的程序存儲(chǔ)空間。先楫SDK中已經(jīng)定義好了ram運(yùn)行區(qū)域，并在HPM_COMMON.H文件中將函數(shù)和數(shù)字放置屬性重新封裝，通過ATTR_RAMFUNC等效定義__attribute__((section(“.fast”)))。為確保擦寫flash期間不會(huì)被中斷打斷從而調(diào)用其他flash中的程序，需在運(yùn)行中關(guān)閉中斷。

//disable all interrupt before programming flash

CSR_reg= disable_global_irq(CSR_MSTATUS_MIE_MASK);

disable_global_irq(CSR_MSTATUS_SIE_MASK);

disable_global_irq(CSR_MSTATUS_UIE_MASK);

writeEEProm_withflush(0,(uint8_t*)s_write_buf,0x1000);//update eeprom with flash

//restore interrupt

restore_global_irq(CSR_reg);

小 結(jié)

本文首先介紹了基于HPM6000系列芯片如何使用Flash模擬EEPROM存儲(chǔ)參數(shù)。由于先楫SDK中已經(jīng)提供了強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)庫，用戶可以方便地通過Flash存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，降低成本和提高使用靈活性。