STM32F40x/STM32F41x 微控制器中的 EEPROM 仿真 : }! m. e) J9 V7 K5 M9 Y, x/ R( a 简介 ! U4 Z' L& P1 E- A 9 m* y4 p- G s$ {" t 在工业应用中经常使用 EEPROM(电可擦除可编程只读存储器)来存储可更新的数据。EEPROM 是用在复杂系统(例如计算机)和其它电子器件中的一种永久(非易失)存储器存储系统,它可以在电源故障时存储和保留少量数据。 为降低成本,外部 EEPROM 可以用 STM32F40x/STM32F41x 的以下功能之一替代: ● 片内 4 KB 备份 SRAM 3 i) ?; {5 @. A, Q ● 片内 Flash,具有特定软件算法 ) k& J. d' |' _8 |$ X' ? [ 7 l2 o) b' q6 _9 s) [, e% L4 n STM32F40x/STM32F41x 具有 4 KB 备份 SRAM,当主 VDD 电源断电时,可通过 VBAT 电源为该 SRAM 供电。 * A( M ]: o" X . P5 x- { n" G: t 借助 CPU 频率下的高速访问(通常在用电池供电的应用中)优势,只要 VBAT 存在,此备份SRAM 就可以用作内部 EEPROM(不带任何附加软件)。 * b2 |/ ~# `. L1 Q6 }9 i% ~ 0 f) N& v' U* M: T" k/ U, }; I 但是,当备份 SRAM 用于其它目的并且/或者应用不使用 VBAT 电源时,片内 Flash(具有特定软件算法)可以用于仿真 EEPROM 存储器。 . t1 a* t/ h2 A* L 本应用笔记介绍了使用 STM32F40x/STM32F41x 器件的片上 Flash 通过仿真 EEPROM 机制来取代独立 EEPROM 的软件解决方案。 5 ~- H- k" x7 v8 l$ i 要实现这种仿真,至少要使用 Flash 中的两个扇区。EEPROM 仿真代码会在扇区填满后,以对用户透明的方式交换数据。 ( d( _8 p; v. @0 x 此应用笔记随附的 EEPROM 仿真驱动程序满足以下要求: 8 O, y* ?* m$ t! ], i4 v. K ● 提供简单 API 的轻量级实现,这种 API 由初始化、读写数据和降低存储器占用量三种功能构成。 ● 简单且可轻松更新的代码模型 0 X# N4 R! N/ ? ● 对用户透明的清除和内部数据管理 ● 后台扇区擦除 ● 至少使用两个 Flash 扇区,如果需要进行耗损均衡,则需要更多 9 T- a* Q% R; F% k+ @. d' U. M 7 s2 r" c, _! a; I2 q 要仿真的 EEPROM 大小可在扇区大小的限制范围内随意调整,并允许 EEPROM 使用扇区的最大空间。 1 外部 EEPROM 与仿真 EEPROM 之间的主要差异 : D7 u8 f" U, J* s" I, V 9 t( A0 p& H @+ t+ ?3 q EEPROM 是许多需要非易失性数据存储的嵌入式应用的关键组件,它在运行期间以字节或字为粒度。 ! _6 g% W' W+ c+ G+ Q" j) z 这些系统中使用的微控制器通常是基于嵌入式 Flash 存储器的。为了避免使用这些组件、节约 PCB 空间并降低系统成本,可使用 STM32F41x Flash 代替外部 EEPOM,模拟代码和数据的存储。 . E& Y @0 T7 w; U+ a3 X8 l 但是与 Flash 不同的是,外部 EEPROM 在重写数据之前并不需要执行擦除操作来释放空间。要将数据存储到嵌入式 Flash 中,需要执行特殊的软件管理。 ' Y- q2 i$ l) i) y 这种仿真软件机制由许多因素决定,包括 EEPROM 可靠性、所使用的 Flash 的架构以及产品要求等。 8 p+ ~2 S& l' j( W 对于使用相同 Flash 技术的任何微控制器(不局限于 STM32F40x/STM32F41x 系列产品),嵌入式 Flash 和外部串行 EEPROM 之间的主要差异完全一致。表 1 中汇总了这些主要差异。9 A0 a& |$ h0 H7 n % c3 v6 G; S' [1 p( z' Q 1.1 写访问时间上的差异 由于 Flash 的写访问时间较短,所以对于一些关键参数,在仿真 EEPROM 中的存储速度要比在外部串行 EEPROM 中更快,从而可以改善数据存储。 8 E3 p" R5 s M- T. Z. C1.2 擦除时间上的差异 : ^2 i# H# m) ~6 T! y擦除时间方面的差异是独立 EEPROM 与使用嵌入式 Flash 的仿真 EEPROM 之间的另一个重大差异。与 Flash 不同,EEPROM 在写之前不需要执行擦除操作来释放空间。这就意味着必须执行某种形式的软件管理,才能将数据存储到 Flash 中。此外,由于 Flash 中的块擦除过程需要较长时间,所以在设计 Flash 管理软件时,应注意考虑可能会中断擦除过程的电源关闭和其它一些意外事件(例如复位)。要设计强大的 Flash 内存管理软件,必须透彻了解 Flash 擦除过程。 注: 即使 CPU 复位,也不会中断正在对 STM32F40x/STM32F41x 嵌入式 Flash 执行的扇区擦除或批量擦除操作。 2 R6 | A Z1 y1.3 写方法上的相似之处 外部 EEPROM 与具有 STM32F40x/STM32F41x 嵌入式 Flash 的仿真 EEPROM 之间的一个相似之处是写方法。 ● 独立外部 EEPROM:一旦 CPU 启动后,字的写操作便不能被 CPU 复位中断。只有供电故障才会中断写过程,因此正确设置去耦电容的大小可以保护独立 EEPROM 中的整个写过程。 ● 使用嵌入式 Flash 仿真的 EEPROM:由 CPU 启动后,写过程可由电源故障中断。即使CPU 复位,也不会中断正在对 STM32F40x/STM32F41x 嵌入式 Flash 执行的字写入操作。EEPROM 算法会停止,但是当前的 Flash 字写入操作不会因 CPU 复位中断。 |
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