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基于STM32L0的EEPROM读写经验分享

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攻城狮Melo 发布时间:2023-6-11 19:47
前言

STM32L0 系列产品都自带了 EEPROM ,使用保存数据起来特别方便,因为写 EEPROM 并不需要删除一篇扇区,可以直接在指定地址写入。

但是最近有某个产品反馈,有时候会莫名其妙的“死机”,这是最直观的现象:

如果在初次配置完成(配置需要对 EEPROM 进行读写)后上电没问题,那么就一直没问题,如果断电重启,有可能遇到问题,遇到问题也是可以靠多重启几次解决(上电会读取 EEPROM 的数据)。


  Z0 c2 E( F3 O

我更新了好多次可以看出来,EEPROM 不止出了一次的问题。

所以本文的目的就在于,把 STM32L0 系列 EEPROM 读写使用注意事项说明清楚,供大家参考!

, l4 J7 E; R: ]; _" @9 D1 M" B: R
一、写入地址问题

在STM32L0 系列读取 EEPROM 的时候,需要注意:

字节操作,传入合理范围内的任何地址参数都可以;

半字操作,地址需要 2 字节对齐,就是 2的倍数;

全字操作,地址需要 4 字节对齐,就是 4 的倍数;

这个在以前的测试文章《STM32L051测试 (四、Flash和EEPROM的读写)》中已经做过测试和总结。


+ {) ]( c; V, z/ i' v二、写入时候容易死机问题

上面的地址写入问题,通过自己的测试可以很容的一发现,但是接下来的这个莫名其妙程序卡死的问题,花了好一阵子功夫。


( ~$ @/ E$ w) L# I4 b4 @2.1 问题的原因

这里我就不一步一步的说明我遇到的各种莫名其妙的程序卡死问题,当时虽然基本上猜测是 EEPROM 的写入有问题,因为读取直接取某个指针的值,速度快,也没有什么特别需要注意的,写 EEPROM 的时候需要时间,这个时间是必须等待的,所以基本上确定出问题就是在写入的时候。

虽然中间“优化”维护过程序好几次,但是莫名卡死的问题依然存在。。。。。

这里我直接说明最终原因,就是 在写入EEPROM 的时候,如果发生了串口中断,那么就很容易出问题。

这里非常感谢 ST 社区一篇文章:STM32L0擦写EEPROM,然后宕机了?

我在自己有限的范围搜索这个问题,有且只有这一篇文章真正的说到了电子上,给了极大的参考价值:


" g  o; H5 c0 o/ U6 f! N# E
/ d" A: m& U7 `+ M+ d8 U0 Y1 b
微信图片_20230611194650.png
5 C( u% q# z2 Z0 [* V! w, ?. h

' f/ z1 K; K- ^# \8 N/ m! F

出问题之后,我并没有单步调试,因为我虽然知道写 EEPROM 的时候会出问题,但也发现不是每次都会出这个问题,而且问题不一定能够复现,对于这个问题,上文说到:


1 V2 Y3 t) d  |8 A5 y

微信图片_20230611194829.png

: T! h( V5 Z3 ~. v* ]; A9 |
2.2 问题的解决
2.2.1 不同的 Bank

在上面推荐文章中,给了一个很好的解决办法:在有的芯片中,有 2 块NVM (non-volatile memory 非易失性存储器),分为 Bank1 和 Bank2 ,两个区域都有 Flash 与 EEPROM区域, 对 Bank1 的读写操作并不会影响对 Bank2 的读写操作,说直白点,就是 CPU 不用再挂起等待了。


3 _6 _1 X0 t) Q5 Q7 x- `

那么我们我们可以做到使得对 EEPROM 的操作的地址区域 与 我们存放程序的 Flash 地址区域处于不同的 Bank 就可以。

! c$ D% H4 M; y! @

那么这个怎么做到呢?首先,你得明白我们程序存放于 Flash 中一般都是从 0x0800 0000 开始存放,也就是 Bank1,除非你自己修改了偏移地址。


8 k) r6 Q1 |) J, O; K8 p

那么我们只要保证我们的 EEPROM 的读写地址为 Bank2 即可:

9 n3 r$ P  b$ }% h( U. H& ^% W

微信图片_20230611194645.png

/ _1 v, V' @( @+ c

于是,在程序中,我简单做了修改:

  1. #define NVM2_EEPROM_START_ADDR     0x08080C00   //起始地址
    3 n; K4 I  p- c$ C- c' y

  2. 7 k( n. D! K3 k4 v
  3. /*
    6 f. [: Q4 Q( I2 U
  4.     EEPROM只有4页,每页512bytes,EEPROM使用方便,我们用它来保存数据7 w* S  A2 G+ }% L! q
  5.     但是要注意,L051 falsh 和 eeprom没有数据的时候是 0,不是FFFFFFF
    6 b4 j8 m) a" a) P1 l: @8 \* m2 D
  6.     L051C8 系列 和 L051R8 系列一样
    9 F! E/ b9 Y5 r& F) X3 t6 L
  7. , R, W+ H/ M( l9 l/ K) |, Q) K+ [$ H
  8.     L071
    " A' h* Z  Y5 `1 u/ O* R

  9. $ q5 e' B2 I; l- o* ?% z9 d% P
  10.     FALSH :     bank1 0x0800 0000 - 0x0800 FFFF
    6 r  ?0 {2 P9 a* |7 T- R
  11.                 bank2 0x0801 0000 - 0x0801 FFFF
    ' b6 D0 P* I# i! d* R; Q+ A( _
  12.     EEPROM :    bank1 0x0808 0000 - 0x0808 0BFF1 I+ P/ U: O1 o) q. B
  13.                 bank2 0x0808 0C00 - 0x0808 17FF
    1 \* `1 E# r& @( r$ i# k0 K
  14. */" T1 R0 T% Y2 o3 X

  15. + F/ g# J. c- |) |) {/ E% {

  16. 3 w8 w. i' |8 o! O# R7 m0 j
  17. #define CH1_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 0    # o) D3 Y2 }# B& H3 k
  18. #define CH2_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 4
    ' d" @& ~4 `6 P* m, ?0 u: n( ~
  19. #define CH3_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 8
    $ M! O! Z" v7 b9 M! L5 I* q2 E
  20. #define CH4_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 123 T0 k7 U+ t3 q. ~' N7 R7 i3 \) ]
  21. #define CH5_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 16
      \0 v1 m: V, r# F6 K+ F
  22. #define CH6_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 202 {  w$ Z. f! o2 g; Z
  23. #define CH7_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 24 : f) H$ H9 ~& M, `
  24. #define CH8_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 28
    % T: P; ^) s8 _
  25. #define CH9_ID_ADDR     NVM2_EEPROM_START_ADDR + 32
    . S/ Z1 ?- y9 w- p) c
  26. #define CH10_ID_ADDR    NVM2_EEPROM_START_ADDR + 36
复制代码
# ^# ^# n, K9 [% {

那么有的小伙伴会说,如果我的程序特别大,超过了 Bank1 怎么办?

1、首先如果是使用的有2个Bank的芯片, Bank1有 64k 大小,一般来说程序足够了;

2、个人认为,对于中断程序来说,他们存在的位置一定是程序的前面,即便程序超过大小,存放在 Bank2 中的也是用户自己的一些程序,不可能回事中断响应程序。即便中断发生了,也是在 Bank1 中运行,无影响;

3、再者,即便不分 Bank ,我们可以屏蔽中断。下面我将介绍在没有两个 Bank 的芯片上的处理方式。

* C. Z& c$ _$ @) U+ `, J! l! O2 _# Y3 C
2.2.2 临界区的保护

临界区的保护,是不是特别熟悉了, 我们在讲 FreeRTOS 或者 RT-Thread 的时候都讲到过 临界区保护。

上面我们介绍了直接把 EEPROM 的操作地址与程序地址区分开的解决方式,但是对于大部分产品上我使用的 STM32L051C8 来说,没有两块 NVM ,那么只能是做临界区保护了。

查看自己的 STM32L0 系列芯片有没有两块 NVM, 可以通过 J-Flash 工具查看他们的内存情况:

8 s& o% `; ~' R0 m
微信图片_20230611194638.png
  W, J5 `1 p2 S& O. x/ k
& F: i5 _# A3 R  W# O

那知道了原因,我们只要在程序有 EEPROM 写的位置加上临界区保护即可,比如:


8 f/ E7 A& t+ c( m4 x- }- o

1 n+ {+ v0 i9 i
微信图片_20230611194635.png
: O' P! C. d; a. U

% v2 ^$ I1 E# C* R% H: b1 U' v; z
& X7 O" X+ [" I
8 Q3 ~2 y* p1 T0 o# f) ?

如果使用裸机操作,我们可以直接在写 EEPROM 的时候屏蔽中断,使用下面2个函数:

  1. __enable_irq(void);9 k( ~+ ]4 ^4 a2 W8 i5 b
  2. __disable_irq(void);
复制代码
: S, {4 j/ r# x" _! }

如图:

( F. `0 J0 y) C, w2 N/ h. h

% ]; m; j' y6 \4 q4 g3 h) e" r
微信图片_20230611194628.png

# N6 l) A$ K, t
/ ~& O  z* K# ]  J+ P$ A3 e& q" A

虽然写需要花时间,但是该等还是得等。

因为我使用的串口通讯是收无线的报文,虽然在屏蔽中断的时候有一定的概率丢数据,但是偶尔丢数据是可以接收的,至少比写数据的时候发生中断程序卡死来得好。

而且,EEPROM 虽然写方便,也不建议频繁的写入,往往需要写的时候都是第一次设置或者特殊情况设置的时候才用到。

( R6 F2 J  F, U# w- ^# y$ e% j% i
2.2.3 关键程序放到 RAM 中执行

除了上面 2 种比较简单的解决办法,还有一种。

在网上看到有提问者说过,官方曾有过建议,把关键程序 放到 RAM 中执行,避免冲突。

把程序放到 RAM 中执行,如果有时间,我会单独写一篇博文说明,这里只是提一下解决这种问题的可行办法。

. N% k" W, t7 T1 ]! u& c
三、官方文档

这个问题告诉我们,要想真正用好一个芯片不出问题,还是得了解好对应的芯片文档。

即便我们已经很熟悉同类型的 STM32F103 系列,使用 STM32CUbeMX 可以快速简单的上手类似系列的芯片产品,但是在有些细节问题的处理上还是容易存在问题,此时官方的文档应该是首要想到的参考文档。

那么文档资料哪里下载,在 ST 社区可以通过站内搜索,关于 STM32L0 系列(后缀 1 ,3在这里应该都可以)有关的文档:RM0377文档,关如下图:


- b) N5 A6 q# v) ~8 L
) C1 m8 |# Q/ H$ M; L" q
微信图片_20230611194620.png
" g" Q# [9 @# C4 P' ~8 k7 n6 |# E
" b8 g$ J- Z. v1 J# g, E4 g

在文档中有一整个章节单独介绍存储设备 Flash 和 EEPROM:


6 M/ h! _- a  t$ N5 F. h; l
1 E, J3 z1 ]2 p4 D- n* A2 k
微信图片_20230611194612.png
5 i* z4 W+ o( a" Z2 w& w# H: Z& g
8 B7 s; {4 h9 m/ F6 m& E

其实对于产品遇到的这些问题,文档里面其实有详细的说明以及解决方式,当然,即便是到现在,我也没有 详细的全部看完,因为知道了一些注意事项,还是偷懒,文档没看那么仔细= =!

但是这里比必须强调一次官方文档的重要性。

8 O3 O* \' N) S& `

" y0 D" c1 Z% W" ~6 ]+ D转载自:[color=rgba(0, 0, 0, 0.3)]矜辰所致1 E0 }% S& D1 N; j4 v. c
如有侵权请联系删除7 i% r2 Q/ B' ^* k0 o- _6 p# O* I4 y
5 L: B" Y# D; c4 J- R6 N  T3 v
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