用stm32的flash保存数据的优化方法

最开始用stm32的flash保存数据的方法都是用原子的例程，STM32F1的话，原子的方法大概是创建一个1K或者2K的缓存，修改数据的时候，先把该扇区的所有数据写到该缓存，然后查看是否需要擦除整个扇区，一般在一个地方写的话，必须要擦除，要想不擦除，就需要一个变量记录下一次要写的地址，和数据一块保存。STM32F4的话，因为其最小扇区为16K，最大128K，写个稍大点的程序，就得用大扇区，原子的做法干脆不缓存了，直接擦了扇区，重写！（吐个槽，原子的一些程序可以再优化一下，感觉有些源码就是应付事儿，可以向更实用的更有效的方向发展发展嘛！！）回归正题，有一天，有一个项目用的屏幕不是静态显示的，需要不停的扫，每次保存数据的时候屏都会闪一次，原来是保存数据的时候，要擦除扇区，1K的扇区大概要15ms的时间才能擦除完成，而且这段时间单片机什么都不能干。为了解决这个问题，发现了网上有stm32flash模拟EEPROM的程序，学习后发现，比原子的例程更实用，更有效，既提高了存取速度，又能平均磨损flash，延长flash改写寿命。大家可百度stm32flash模拟EEPROM，还有人优化了官方给的demo。优化过后，加入了CurWrAddress，意在提高读写速度，但是正是这个CurWrAddress，引起了一些bug。

/* Global variable used to store variable value in read sequence */
uint16_t DataVar = 0;
uint32_t CurWrAddress;
/* Virtual address defined by the user: 0xFFFF value is prohibited */
extern uint16_t VirtAddVarTab[NumbOfVar];

第3行 把CurWrAddress初始化为0，就是一个bug。修改后的代码， 把InitCurrWrAddress()函数放在了__EE_Init()之后，也就是说只要__EE_Init()函数用到了CurWrAddress，那么CurWrAddress = 0，有某种情况下，这是个灾难。

uint16_t EE_Init(void)
{
uint16_t FlashStatus;
   
   FlashStatus=__EE_Init();
   
   InitCurrWrAddress();
   
   return(FlashStatus);
}

接下来，看__EE_Init()函数

  uint16_t __EE_Init(void)
   {
　　　　　　... 13   
   /* Check for invalid header states and repair if necessary */
    switch (PageStatus0)
    {
      case ERASED:
             ...
      case RECEIVE_DATA:
        if (PageStatus1 == VALID_PAGE) /* Page0 receive, Page1 valid */
        {
　　　　　　　　　　... 43             if (VarIdx != x)
            {
              /* Read the last variables' updates */
              ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
                    .... 57               } 59           }
             ...    
      case VALID_PAGE:
        {103            if (VarIdx != x)
           {
             /* Read the last variables' updates */
             ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　　　　　...118            }
         }
        ....140    }
 
   return FLASH_COMPLETE;
 }

我保留的出灾难的两种情况，第一PAGE0=VALID_PAGE,PAGE0 = RECEIVE_DATA,另一种反过来，其实就是在换页的时候，没有完成就掉电了，上电后初始化时,就会有bug了。为什么会有bug？因为这两种情况都用到了EE_ReadVariable函数，而优化后的EE_ReadVariable函数在读取保存变量的时候，是从CurWrAddress-2开始往后读，直到这一页的开始，问题来了，一开始CurWrAddress=0啊，uint32_t类型的0，减去2后等于多少？关键是还要用这个数，作为地址去读flash。。。所以一旦出现这种情况，GG。解决办法就是在碰到这两种情况的时候在读取变量之前，先调用InitCurrWrAddress()，并声明CurWrAddress的时候初始化为第二页的结尾（最起码不会GG了），调用InitCurrWrAddress()之后，会把CurrWrAddress更改为有效页或者RECEIVE页（如果状态为RECEIVE_DATA），然后再去读取数据，进行换页。这种办法并不能解决全部已知bug。

到这里还没完，还有一个bug，就是PAGE1要满了，换到PAGE0的时候。

static uint16_t EE_PageTransfer(uint16_t VirtAddress, uint16_t Data)
{
　　　　　　　　...
  /* Get active Page for read operation */
  ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);

     ...19   if (ValidPage == PAGE1)  /* Page0 valid */
  {
    /* New page address where variable will be moved to */
    NewPageAddress = PAGE0_BASE_ADDRESS;

    /* Old page address where variable will be taken from */
    OldPageAddress = PAGE1_BASE_ADDRESS;
  }
　　　　...
  /* Set the new Page status to RECEIVE_DATA status */
  FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, RECEIVE_DATA);
　　　　...
  InitCurrWrAddress();//aft 重新初始化写地址
  /* Write the variable passed as parameter in the new active page */
  EepromStatus = EE_VerifyPageFullWriteVariable(VirtAddress, Data);
　　　　....
  /* Transfer process: transfer variables from old to the new active page */
  for (VarIdx = 0; VarIdx < NumbOfVar; VarIdx++)
  {
    if (VirtAddVarTab[VarIdx] != VirtAddress)  /* Check each variable except the one passed as parameter */
    {
      /* Read the other last variable updates */
      ReadStatus = EE_ReadVariable(VirtAddVarTab[VarIdx], &DataVar);
　　　　　　...67     }
  }

  /* Erase the old Page: Set old Page status to ERASED status */
  FlashStatus = FLASH_ErasePage(OldPageAddress);
  /* If erase operation was failed, a Flash error code is returned */
  if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
  {
    return FlashStatus;
  }

  /* Set new Page status to VALID_PAGE status */
  FlashStatus = FLASH_ProgramHalfWord(NewPageAddress, VALID_PAGE);
  /* If program operation was failed, a Flash error code is returned */
  if (FlashStatus != FLASH_COMPLETE)
  {
    return FlashStatus;
  }

  /* Return last operation flash status */
  return FlashStatus;
}

33行执行完后，要更改CurrAddress了，这时如果是PAGE0要接收，那么CurrAddress = PAGE0_StarAdress+4了，那么在后边的读取数据，用于转换的时候，有个判断

Address=CurWrAddress-2;

while (Address > (PageStartAddress + 2)) 这个地方PageStartAddress = Page1_StarAddress ，而PAGE0_StarAdress+2肯定小于Page1_StarAddress啊，直接跳过了，导致不能转存其他数据

 EE_ReadVariable函数
    /* Get active Page for read operation */
    ValidPage = EE_FindValidPage(READ_FROM_VALID_PAGE);//而READ的规则是谁有效 就是谁 不关系是否RECIVE 和写有效区分
　　PageStartAddress = (uint32_t)(EEPROM_START_ADDRESS + (uint32_t)(ValidPage * PAGE_SIZE));

  /* Get the valid Page end Address */
  //Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
  Address=CurWrAddress-2;

  /* Check each active page address starting from end */
  while (Address > (PageStartAddress + 2))
  {
    /* Get the current location content to be compared with virtual address */
    AddressValue = (*(__IO uint16_t*)Address);

    /* Compare the read address with the virtual address */
    if (AddressValue == VirtAddress)
    {
      /* Get content of Address-2 which is variable value */
      *Data = (*(__IO uint16_t*)(Address - 2));

      /* In case variable value is read, reset ReadStatus flag */
      ReadStatus = 0;

      break;
    }
    else
    {
      /* Next address location */
      Address = Address - 4;
    }
  }

我的做法是，修改 EE_ReadVariable函数，在读取数据的时候，如果PAGE0或者PAGE1有一个状态为正在接受，那么Address就用官方Demo给的语句赋值。这时解决全部这篇所说bug的方法。

//之前加上读取PageStatus0和1的语句

    /* Get the valid Page end Address */
    if((PageStatus0 == RECEIVE_DATA)||(PageStatus1 == RECEIVE_DATA))//当在页传输时，地址放在有效页的末尾来搜索所有的存储信息
    {
        Address = (uint32_t)((EEPROM_START_ADDRESS - 2) + (uint32_t)((1 + ValidPage) * PAGE_SIZE));
    }
    else
    {
        Address=CurWrAddress-2;
    }

目前遇到的bug就这些。

综上所述，都是CurWrAddress闹得，

第一种：因为初始化CurWrAddress为0，在刚上电时候，恰巧碰到有一页状态为RECEIVE_DATA（概率不大），则在执行EE_ReadVariable函数的时候，Address=CurWrAddress-2;导致得到一个非法地址。

第二种：PAGE1满 要转给PAGE0，还是出在EE_ReadVariable函数里，Address=CurWrAddress-2;因为EE_PageTransfer中在转移数据之前，重新调整了CurWrAddress写地址到PAGE0了，而在读取未转移的地址需要从PAGE1底部开始查询，这就导致转移不全。

解决办法就是修改EE_ReadVariable函数，加入读取PAGE0和PAGE1的状态语句，并判断，如果有一个状态为RECEIVE_DATA，则按官方的调整Address。

加上stm32的掉电检测保存数据，上电后，检测扇区剩余空间，不够下一次保存的话，提前换页，因为stm32f4擦除一个扇区要1s多，掉电那些时间根本不够，另外掉电后，阈值2.7v的话，测试发现，保守估计可保存1000个字，和外围器件，电容有关。

最后上张stm32flash保存数据的图，0x8040000是扇区6的首地址，用于保存这一页的状态00 00为有效页标志，0x8040004和05保存的是数据，06和07的01 A1保存的是变量虚拟地址，实际上是0XA101，因为STM32是小端模式，低位字节位排放在低地址端，高位字节排放在高位地址端。