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如何实现Flash存储的循环写入方法？

admin
行业动态
2024-12-28
4942

Flash存储循环写入方法通过将数据扇区划分为多个数据帧，轮流进行写操作以延长FLASH寿命。

Flash存储循环写入方法

如何实现Flash存储的循环写入方法？第1张

在现代电子设备和嵌入式系统中，非易失性存储器如Flash存储扮演着至关重要的角色，由于其有限的擦写寿命，如何有效地管理Flash存储空间成为一个重要课题，循环写入方法是一种优化Flash存储利用效率的技术，它通过覆盖旧数据来延长Flash的使用寿命并提高存储管理的灵活性。

一、数据结构定义

在实现Flash存储循环写入之前，首先需要定义相关的数据结构和全局变量：

1、CONARCPARA 结构体：用于存储版本号、参数数组和校验码，以验证数据的完整性。

版本号：识别数据结构的更新。

参数数组（paras）：存储实际的参数。

校验码（crc）：用于计算和检查数据的校验和。

2、全局变量：

CONARC_pkg_para：类型为CONARCPARA，初始化所有成员为0。

conarc_next_pos：记录找到的参数的最新条目数，追踪循环存储的位置。

conarc_seq_no：初始化为256，表示扇区的新旧序号，用于管理Flash存储的块。

二、辅助函数

为了实现循环写入，还需要一些辅助函数：

isFF() 函数：检查指定长度的字节数组是否全为0xFF，这是检查Flash空闲区域的常见方法。

默认参数设置：当没有在存储中找到有效的参数时，使用一组默认参数值。

内存操作函数：如sdn_memcpy()，类似于标准库中的memcpy()，用于在内存之间复制数据。

三、Flash存储管理

在循环存储中，新数据会覆盖旧数据，具体实现步骤如下：

1、初始化：系统上电或复位后，执行初始化程序，确保各个硬件模块正常运行，包括Flash初始化、看门狗初始化、EEPROM或模拟EEPROM初始化等。

2、写操作：固定记录条数（如1000条），结构体中设置当前写入地址，写地址增加，当到达最后一条记录时，擦除第一条记录，开始新的记录，这样大大延长了Flash的寿命。

3、读操作：读指针始终指向最新的一条记录地址，读取顺序与写入顺序相反，每次读取的数目不超过记录总数。

4、写入指针保存：掉电前将写入指针保存到Flash的某个位置，或者每次记录完一条新的历史记录后更新到备份寄存器中。

四、Flash编程流程分析

以STM32微控制器为例，其Flash编程主要包括以下几个步骤：

1、解锁Flash Bank 1：在进行Flash写入之前，必须先解锁Flash Bank 1，以便允许对Flash进行编程操作。

2、数据写入与检查：

直接写入：如果数据可以连续写入当前页面而无需擦除，则使用Flash_Write_Without_check 函数进行写入。

擦除与写入：如果数据跨越了页面边界或页面中已有非空白数据，则需要先读取整个页面，修改需要更新的部分后重新写入。

3、锁定Flash Bank 1：完成所有写入操作后，需要锁定Flash Bank 1以防止意外修改。

五、提高Flash擦写次数的方法

由于Flash的擦写寿命有限，为了延长其使用寿命，可以采用以下方法：

1、空间换时间：在一页内依次写入数据，写满后再全部擦除，一个扇区为512字节，每次写入32字节的数据块，这样该页的擦写次数可以提高16倍。

2、均衡磨损：将大数据扇区划分为多个数据帧，轮流进行写操作，当所有数据帧都写过一遍后，再擦除重新来过。

3、块合并：对新数据进行缓冲，等待一定数量的写入操作后再进行实际的擦除操作。

六、实际应用示例

以下是一个基于STM32的简单示例代码，展示如何使用HAL库提供的API进行Flash循环读写：

#include "stm32f1xx_hal.h"
#include "flash.h"
#define FLASH_START_ADDRESS 0x8000000
#define DATA_SIZE 100
uint8_t some_data[DATA_SIZE];
uint8_t destination_buffer[DATA_SIZE];
void write_to_flash(uint8_t* data, uint32_t size) {
    HAL_StatusTypeDef status = HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_EraseThenWrite, (uint32_t*)FLASH_START_ADDRESS, size, data);
    if (status != HAL_OK) {
        // Handle error
    }
}
void read_from_flash(uint8_t* data, uint32_t size) {
    HAL_StatusTypeDef status = HAL_FLASH_ReadID((uint32_t*)data, size);
    if (status != HAL_OK) {
        // Handle error
    }
}
int main(void) {
    while (1) {
        write_to_flash(some_data, sizeof(some_data)); // Write some data to Flash
        read_from_flash(destination_buffer, sizeof(destination_buffer)); // Read the same data back
        // Add a delay or check if the read matches the written data
        HAL_Delay(1000);
    }
    return 0;
}