前言' \0 {/ q7 s/ t O+ n, u EEPROM (电可擦除可编程只读存储器)通常用于工业应用领域,用于存储可更新数据。 EEPROM 是一种用于复杂系统 (如计算机)和其他电子设备的永久性 (非易失的)存储系统,用于在断电时存储和保留少量数据。3 z- L' T# e0 n, e0 B3 |9 T 为了降低成本,外部 EEPROM 可以用 STM32F2xx 产品所具有的下述特性之一代替: ● 片上 4 KB 备份 SRAM 5 R% R+ {6 l7 y1 { ● 片上 Flash,并采用专门软件算法+ T9 T& C p7 T1 I STM32F2xx 具有 4 KB 的备份 SRAM,当主要的 VDD 电源断电时,该 SRAM 可由 VBAT 电源供电。2 m. R2 [& g6 T 当有 VBAT (通常在电池供电应用中)时该备份 SRAM 可作为内部 EEPROM (无任何额外软件)使用,并具有以 CPU 频率进行高速存取的优势。 而当备份 SRAM 另作他用且 / 或该应用不用 VBAT 供电时,片上 Flash(采用专门软件算法)可以用于模拟 EEPROM 存储器使用。 本应用笔记对通过利用 STM32F2xx 产品的片上 Flash 模拟 EEPROM 机制来代替独立EEPROM 的软件方案进行了说明。& o6 n" g# y3 `; j) ? 至少使用两个 Flash 扇区才能实现该模拟。 EEPROM 模拟代码在两个扇区 (当它们被填充时)之间交换数据,这在某种程度上是对用户透明的。& _9 F0 L1 s: K$ l& u! a% b 本应用笔记所提供的 EEPROM 模拟驱动器满足以下要求: ● 轻量级实现,具有一个简单的包含了三个函数 (用于初始化、读数据和写数据)的API,并减少了封装。 ● 简单易用的可更新代码模型 ● 清理和内部数据管理对用户透明 ● 后台扇区擦除 ● 至少要使用两个 Flash 扇区,对于损耗均衡则需要使用更多 (Flash 扇区)模拟 EEPROM 的大小是弹性可变的,它受扇区大小的限制和约束,并需考虑最大 EEPROM空间大小。 ' _' E7 I; S, M5 @+ ?4 @ 1 外部 EEPROM 和模拟 EEPROM 之间的主要区别* l! a/ _2 P, ?# H& J$ f6 u EEPROM 是许多嵌入式应用(需要能够进行非易失性数据存储,且运行时间内以字节或字的颗粒度进行更新)的关键元件。 用于这些系统的微控制器通常基于嵌入式 Flash。为了减少所用元件、节省 PCB 空间、降低系统成本,可以用 STM32F2xx Flash 代替外部 EEPROM 来进行同步编码和数据存储。 与 Flash 不同,数据可被重写前,外部 EEPROM 不需要擦除操作来释放空间。需要专门的软件管理来将数据存入嵌入式 Flash。 仿真软件方案取决于多种因素,包括 EEPROM 可靠性、所用 Flash 结构和产品需求。 嵌入式 Flash 和外部串行 EEPROM 之间的主要区别对于任何使用同样 Flash 技术的微控制器(并非针对 STM32F2xx 系列产品)都是相同的。主要区别概括如表 1。 4 |( y8 A6 H3 E$ z; Q2 i: d g 1.1 写访问时间的不同 由于 Flash 的写访问时间更短,重要参数可以更快地存入模拟 EEPROM (比外部串行EEPROM 更快),因此能够提高数据存储能力。 & n. ?% a6 Z) ]" ~4 k" f/ Y, b% @0 Y 1.2 擦除时间的不同 擦除时间的不同是独立 EEPROM 和使用嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM 之间的另一个重要区别。与 Flash 不同,在向其写入数据前,EEPROM 不需要擦除操作来释放空间。这意味着需要某种形式的软件管理来将数据存入 Flash。此外,由于 Flash 中的块擦除过程不需要花费很多时间,因此设计 Flash 管理软件时,应当考虑断电和其他可能中断擦除过程的伪事件 (例如复位)。" C' L: W1 j; x* D1 Q' n 为了设计出稳健的 Flash 管理软件,有必要彻底了解 Flash 擦除过程。 注: CPU 复位过程中, STM32F2xx 嵌入式 Flash 上正在进行的扇区擦除或批量擦除操作不会被中断。6 I- O9 u8 T% q% N1 Q6 w3 ? |7 H0 b7 D/ N- E, \) f% M( @9 I2 C / k1 B* `4 |( B1 H' P0 ]) T0 e3 R 1.3 写方式的相似之处4 h# m: k; Q! O: _( H 外部 EEPROM 和采用 STM32F2xx 嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM 之间的相同点之一是其写方式。7 ^* h$ O) u) | ● 独立外部 EEPROM:由 CPU 启动时,全字写操作不会被 CPU 复位而中断。只有电源故障会中断该写过程,因此适当地按大小排列去耦电容可以保护独立 EEPROM 中的完整写过程。 ) [4 }! @) t# z* W0 @- { ● 利用嵌入式 Flash 模拟的 EEPROM:由 CPU 启动时,写过程可被电源故障中断。CPU 复位过程中, STM32F2xx 嵌入式 Flash 上正在进行的全字写操作不会被中断。 EEPROM算法停止,但是当前的 Flash 全字写操作不会被 CPU 复位中断。% P3 x6 f/ I7 o, `8 z- k6 l8 l) D 2 实现 EEPROM 模拟 2.1 原理" @7 K; N% p# H# ^$ F$ z7 ~ 考虑到 Flash 限制和产品需求,存在多种方式实现 EEPROM 模拟。下面所描述的方式需要至少两个同样大小的 Flash 扇区 (分配给非易失性数据):一个扇区首先被擦除,并提供逐字节的编程;当前扇区需要被回收时,另一个扇区准备好接收 (该扇区)。占据了每个扇区第一个半字 (16 位)的头字段标志了该扇区状态。将每个扇区作为一个存储页,在本文档下述部分中称作 Page0 和 Page1。 头字段位于每页的基址,提供了该存储页的状态信息。0 P: R4 t3 l' l4 x; x 每页有三个可能状态:2 I9 S5 b f/ s1 E0 J ● ERASED:该页为空。8 h/ n1 ~2 A d" a0 E8 ^3 ]* O8 J) J ● RECEIVE_DATA:该页正在从其他满页中接收数据。 ● VALID_PAGE:该页容纳有效数据,直到所有有效数据传输到被擦除页,这个状态才会变化。% R* v7 I/ @; i9 q' I7 `. ~8 ?' Z 图 1 显示了页状态是如何变化的。7 |! ~0 t1 ?/ s6 K$ G ' h1 g3 Q% M; x. S% I 通常,使用这种方式时,用户不必提前知道变量更新频率。 本文档中所描述的软件和实现使用了两个 16 KB 的 Flash 扇区 (扇区 2 和扇区 3)来模拟EEPROM。 注: 选择扇区 2 和扇区 3 是由于这两个扇区相比于 STM32F2xx Flash 的其他扇区来说空间较小(STM32F2xx Flash 的主要内存块在表 3: STM32F2xx Flash 扇区中有单独描述)。根据应用和用户需要,也可以使用大的扇区。 6 {+ x- [; u1 {# O$ D8 ~4 V. v9 ] 每个可变参数通过虚拟地址和要被存入 Flash 的值来定义,以便随后检索或更新 (在所实现的软件中虚拟地址和数据都是长 16 位)。当数据被修改时,关联到先前虚拟地址的修改数据会被存入新的 Flash 位置。数据检索返回最新的数据值。 3 ?5 s3 x+ z5 t& d+ j & v& y- ~4 v, v. X0 d2 p5 u) h- q 0 ?, k V0 K8 R# _7 x- ?8 e! K( y 完整版请查看:附件# Y5 h8 O! h' }( O! N0 n |
DM00026574_ZHV2.1.pdf
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