每個頁存在3 種可能狀態(tài)：

擦除態(tài)：該頁是空的。

已寫滿數(shù)據(jù)狀態(tài)：該頁已經(jīng)寫滿數(shù)據(jù)。

有效頁狀態(tài)：該頁包含著有效數(shù)據(jù)并且該頁尚未寫滿，仍可向子頁寫入數(shù)據(jù)。

圖三介紹了使用子頁的方式實現(xiàn)Flash 模擬EEPROM的數(shù)據(jù)處理方法。

2.2.1 軟件描述

在軟件實現(xiàn)上，為了便于軟件處理，建議定義一些關鍵宏定義和結(jié)構(gòu)體，指定Flash 模擬EEPROM 的起始、結(jié)束地址、頁的大小、子頁的大小、每個頁的子頁數(shù)目等參數(shù)，同時將需要操作的參數(shù)封裝起來，便于軟件操作和管理，不建議定義許多離散的標志變量。

在軟件操作上，Flash 模擬EEPROM模塊需要提供幾個API 接口給應用程序調(diào)用。

• 通過typedef 關鍵字定義設備類型，typedef unsigned char u8;

• ChkFstPowerOnInfo()用于檢測芯片是否為第一次上電并初始化EEPROM 參數(shù)到內(nèi)存，原型如下。

Void ChkFstPowerOnInfo(void);

• FlashWrite()用于寫Flash，傳遞的形參包括指向待寫入數(shù)據(jù)的指針，待寫入數(shù)據(jù)在子頁中的起始字節(jié)編號，寫入數(shù)據(jù)的長度，原型如下。

void FlashWrite( u8 *array, u8 startNum, u8 length );

• FlashErase()用于擦除Flash，傳遞的形參是子頁的編號，在擦除函數(shù)中需要根據(jù)子頁的編號判斷是否需要執(zhí)行頁的擦除操作，原型如下。

void FlashErase(u8 seg_sn);

2.2.2 軟件流程圖

軟件啟動后，初始化模擬EEPROM流程圖描述如下。

調(diào)用API，向模擬EEPROM 寫入數(shù)據(jù)的軟件流程如圖五所示。在軟件處理中，要特別注意目標指針的切換和保證寫入數(shù)據(jù)的正確性，在代碼空間允許的情況下，可以增加一些校驗算法來保證。

采用劃分子頁的方案總結(jié)如下。

• 每次寫入模擬EEPROM的數(shù)據(jù)長度為定長，即為子頁的長度。

• 軟件需要定義一個存儲變量結(jié)構(gòu)體，用于刷新和同步模擬EEPROM內(nèi)容。在將數(shù)據(jù)寫入模擬EEPROM之前，程序員需要按照約定的數(shù)據(jù)格式，在內(nèi)存中將所有的目標存儲變量進行整理。

• 在軟件處理上，需要計算當前寫入和下一次寫入的物理地址;在每一次執(zhí)行寫入操作后，根據(jù)子頁長度大小，將指向子頁的目的操作指針自動累加。

• 待一個頁(Page)寫滿后，需要將最后更新的模擬EEPROM數(shù)據(jù)拷貝到下一個頁，再對寫滿頁執(zhí)行一次擦除操作。

• 在嵌入式軟件處理上需加入合適的校驗機制，保證寫入數(shù)據(jù)的正確性并監(jiān)測用于模擬EEPROM功能的Flash 子頁是否已經(jīng)失效。

2.3 兩種方案的對比分析

兩種方案的對比分析見表二。

表二 兩種方案的對比分析

3. 實際的嵌入式應用

根據(jù)軟件需要，建議采用字節(jié)(8bit)做為操作的最小粒度，適用性會更廣泛。

3.1 Flash 存儲器擦寫壽命的提升對于MSP430G 系列的Flash 存儲器，可以保證至少10000 次的編程和擦除壽命。如圖六所示。

圖六 MSP430G 系列單片機Flash 編程和擦除壽命

采用劃分小頁結(jié)合至少分配2 個大頁的操作方式，則可以大大增加Flash 模擬EEPROM 的擦寫壽命。例如，對于MSP430G 系列單片機，如果將每個小頁的尺寸劃分為16 字節(jié)，采用2 個大頁(每頁512 字節(jié))作為模擬EEPROM 使用，則可以提供64 個操作子頁((512/16)x2=64)，可以保證至少640000 次的擦寫壽命。

3.2 掉電時的異常處理

如果正在進行Flash 數(shù)據(jù)存儲時發(fā)生掉電，數(shù)據(jù)可能會保存不成功，存在異常。為了增強健壯性，在軟件處理上，需要考慮設備異常掉電等可能會導致Flash 擦寫失敗的情況。

在軟件處理中，當成功保存Flash 數(shù)據(jù)后，再寫入該子頁的狀態(tài)標志。單片機上電后，用戶程序?qū)⒉檎易詈笠淮螌懭氲淖禹?，再將該子頁的?shù)據(jù)內(nèi)容并恢復到內(nèi)存中的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中。

4. 系統(tǒng)可靠性設計

4.1 時鐘源的選擇

由于驅(qū)動Flash 的時鐘源(ACLK、MCLK、SMCLK)和時鐘頻率可以設定，為了保證在將數(shù)據(jù)寫入模擬EEPROM時的可靠性，建議在將Flash 的時鐘頻率降低后，再對其進行操作。例如將Flash 的時鐘頻率降低到1MHz 后，進行寫入操作。需要注意，在降低了時鐘頻率后，若此時鐘源也是定時器(Timer)的時鐘源，則可能會影響到定時器的定時準確性，需要軟件上做好處理。

4.2 代碼在RAM中運行

由于向Flash 寫入數(shù)據(jù)操作是通過執(zhí)行Flash 中程序代碼，對Flash 進行擦除和編程操作。由于對Flash 的編程需要mcu 內(nèi)部執(zhí)行一個升壓操作，所以如果有足夠的內(nèi)存空間，建議將編程、擦除等關鍵代碼拷貝到RAM中運行，可以使用關鍵字__ramfunc 指定，如下圖七所示。