单片机写flash意外断电处理

sunsili

单片机写flash意外断电处理

1 写flash意外断电

在写flash时突然断电可能会造成数据丢失，为了避免这种情况发生，我们可以加一层数据保护，在上电时检查数据是否正确，如果不正确则使用备份的数据

2 内部flash

还是以STM32F103ZET6为例可在ST官网下载文档:PM0075
(STM32F10xxx Flash memory microcontrollers)

FLASH的最小擦除单位是扇区，扇区大小为2K

3 实现数据恢复


3.1 实现原理

-在保存数据时，对当前数据进行CRC校验，把校验结果一起写入FLASH，同时再拷贝一份作为备份数据
-在上电加载参数时，对当前数据进行CRC校验，对比校验结果是否正确，如果不正确则使用备份数据，正确则不处理

3.1.1 测试数据

假设需要存储的数据是这样的:

1. typedef struct
   
2. {
   
3.   uint32_t times_clean;
   
4.   uint32_t times_error;
   
5.   uint8_t name[8];
   
6.   uint32_t crc32;
   
7. }test_data_t;

复制代码

利用影子变量，每隔一定时间来检查参数是否发生变化，如果变化了就把最新的数据写入FLASH

1. if  (0  !=  rt_memcmp(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)))
   
2. {
   
3.     uint32_t get_crc = crc32_customized(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);
   
4.     test_data_shadow.crc32 = get_crc;         
   
5.     stm32_flash_erase(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,sizeof(test_data_t)*2);
   
6.     stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));         
   
7.     stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA+sizeof(test_data_t),&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));   
   
8.     rt_memcpy(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
   
9. }

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此时FLASH中的数据应该是这个样子的:

3.2 实现代码3.2.1 需要被存储的数据相关定义

1. #define CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA        0x0807F800
   
2. 
   
3. #define CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT   \
   
4. {                                       \
   
5.     .times_clean = 0,                   \
   
6.     .times_error = 0,                   \
   
7.     .name = "test",                     \
   
8. };
   
9. test_data_t test_data =  CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;
   
10. test_data_t test_data_shadow = CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;
    
11. test_data_t test_data_bak = CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;

复制代码

3.2.2 CRC32校验API，与STM32的硬件CRC结果相同

1. #define CONFIG_CRC32_POLY              0x04C11DB7
   
2. #define CONFIG_CRC32_INIT_VALUE        0xFFFFFFFF
   
3. #define CONFIG_CRC32_OUT_XOR          0x00000000
   
4. 
   
5. uint32_t crc32_stm32_hardware(uint8_t *source,uint32_t length)
   
6. {
   
7.     uint32_t crc_value = CONFIG_CRC32_INIT_VALUE;
   
8. 
   
9.     for  (int i =0; i < length; i++)
   
10.     {
    
11.         for  (int j = 0; j < 8; j++)
    
12.         {
    
13.             uint8_t get_bit_value = ((source >> (7 - j) & 1) == 1);
    
14.             uint8_t get_value = ((crc_value >> 31 & 1) == 1);
    
15.             crc_value <<= 1;
    
16.             if  (get_value ^ get_bit_value)
    
17.             {
    
18.                 crc_value ^= CONFIG_CRC32_POLY;
    
19.             }
    
20.         }
    
21.     }
    
22. 
    
23.     crc_value &= 0xFFFFFFFF;
    
24. 
    
25.     return (crc_value ^= CONFIG_CRC32_OUT_XOR);
    
26. }

复制代码

3.2.3 上电加载参数，检查数据是否出错，出错则使用备份数据

1. void g_check_data(void)
   
2. {
   
3.     stm32_flash_read(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
   
4.     stm32_flash_read(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA+sizeof(test_data_t),&test_data_bak,sizeof(test_data_t));
   
5.     uint32_t crc_value_cal = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);
   
6. 
   
7.     rt_kprintf("crc_value_cal[%x], crc_old[%x]\r\n",crc_value_cal,test_data_shadow.crc32);
   
8.   
   
9.     if  (crc_value_cal != test_data_shadow.crc32)
   
10.     {
    
11.         rt_kprintf("test data is invalid\r\n");
    
12.       
    
13.         rt_memcpy(&test_data_shadow,&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);
    
14.       
    
15.         uint32_t crc_value_bak = crc32_stm32_hardware(&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);
    
16.         
    
17.         test_data_shadow.crc32 = crc_value_bak;
    
18.       
    
19.         rt_memcpy(&test_data_shadow,&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);
    
20.     }
    
21.      
    
22.     rt_memcpy(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
    
23. }

复制代码

3.2.4 完整的测试代码

1. int main(void)
   
2. {
   
3.     uint32_t get_crc_first = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);
   
4.    
   
5.     test_data_shadow.crc32 = get_crc_first;
   
6.     test_data.crc32 = get_crc_first;
   
7.   
   
8.     g_check_data();
   
9.   
   
10.     while (1)
    
11.     {
    
12.          if (0 != rt_memcmp(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)))
    
13.          {
    
14.              uint32_t get_crc = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);
    
15.            
    
16.              test_data_shadow.crc32 = get_crc;
    
17.            
    
18.              rt_base_t level;
    
19.    
    
20.              level = rt_hw_interrupt_disable();
    
21.            
    
22.              stm32_flash_erase(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,sizeof(test_data_t)*2);
    
23.            
    
24.              stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
    
25.             
    
26.              stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA+sizeof(test_data_t),&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
    
27.             
    
28.              rt_hw_interrupt_enable(level);
    
29.            
    
30.              rt_memcpy(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
    
31.          }
    
32.          
    
33.          rt_thread_mdelay(1000);
    
34.     }
    
35. }
    
36. 
    
37. int cmd_flash_protect_test(int argc, char **argv)
    
38. {
    
39.     if (2 == argc)
    
40.     {
    
41.         uint32_t get_type = atoi(argv[1]);
    
42. 
    
43.         if (0 == get_type)
    
44.         {
    
45.             g_check_data();
    
46.         }
    
47.         else if (1 == get_type)
    
48.         {
    
49.             test_data_shadow.times_clean++;
    
50.         }
    
51.     }
    
52.    
    
53.     return 0;
    
54. }
    
55. MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(cmd_flash_protect_test,flash_protect,flash_protect [val]);

复制代码

4 测试效果

1. \ | /
   
2. - RT -     Thread Operating System
   
3. / | \     4.1.1 build Jul  1 2023 21:37:26
   
4. 2006 - 2022 Copyright by RT-Thread team
   
5. crc_value_cal[95663ff9], crc_old[95663ff9]
   
6. msh />flash_protect 1
   
7. msh />need write flash crc[ba0600aa]
   
8. old_data: times_clean:[6] times_error:[0] name[test] crc:[95663ff9] old_data end
   
9. new_data: times_clean:[7] times_error:[0] name[test] crc:[ba0600aa] new_data end
   
10. msh />flash_protect 0
    
11. crc_value_cal[ba0600aa], crc_old[ba0600aa]

复制代码

5 总结

这个方法不适合存储的数据超过一个扇区大小，还需要根据实际情况来调整写入和加载参数的方式
我们虽不能保证自己的软件完全没有BUG，但可以先写一份软件测试用例，将需要测试的每一个功能列成TODOLIST，再按照这个清单去自测，这样就能在自测试发现并及时修正错误，反复测试多次后，我们再把软件提交给测试可能会更好一些，工作中遇到困难是让我们进步的，是提醒我们该优化自己的工作方法了。