寫flash意外斷電的處理方法

1 寫flash意外斷電
在寫flash時突然斷電可能會造成數(shù)據(jù)丟失，為了避免這種情況發(fā)生，我們可以加一層數(shù)據(jù)保護(hù)，在上電時檢查數(shù)據(jù)是否正確，如果不正確則使用備份的數(shù)據(jù)

2 內(nèi)部flash還是以STM32F103ZET6為例可在ST官網(wǎng)下載文檔:PM0075
(STM32F10xxx Flash memory microcontrollers)

FLASH的最小擦除單位是扇區(qū)，扇區(qū)大小為2K

3 實現(xiàn)數(shù)據(jù)恢復(fù)
3.1 實現(xiàn)原理
-在保存數(shù)據(jù)時，對當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗，把校驗結(jié)果一起寫入FLASH，同時再拷貝一份作為備份數(shù)據(jù)
-在上電加載參數(shù)時，對當(dāng)前數(shù)據(jù)進(jìn)行CRC校驗，對比校驗結(jié)果是否正確，如果不正確則使用備份數(shù)據(jù)，正確則不處理
3.1.1 測試數(shù)據(jù)
假設(shè)需要存儲的數(shù)據(jù)是這樣的:

typedef struct
{
  uint32_t times_clean;
  uint32_t times_error;
  uint8_t name[8];
  uint32_t crc32;
}test_data_t;

利用影子變量，每隔一定時間來檢查參數(shù)是否發(fā)生變化，如果變化了就把最新的數(shù)據(jù)寫入FLASH

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

此時FLASH中的數(shù)據(jù)應(yīng)該是這個樣子的:

3.2 實現(xiàn)代碼
3.2.1 需要被存儲的數(shù)據(jù)相關(guān)定義

#define CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA        0x0807F800


#define CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT   
{                                       
    .times_clean = 0,                   
    .times_error = 0,                   
    .name = "test",                     
};
test_data_t test_data =  CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;
test_data_t test_data_shadow = CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;
test_data_t test_data_bak = CONFIG_HEAT_PARAMETER_DEFAULT;

3.2.2 CRC32校驗API，與STM32的硬件CRC結(jié)果相同

#define CONFIG_CRC32_POLY              0x04C11DB7
#define CONFIG_CRC32_INIT_VALUE        0xFFFFFFFF
#define CONFIG_CRC32_OUT_XOR          0x00000000 


uint32_t crc32_stm32_hardware(uint8_t *source,uint32_t length)
{
    uint32_t crc_value = CONFIG_CRC32_INIT_VALUE;


    for  (int i =0; i < length; i++)
    {
        for  (int j = 0; j < 8; j++)
        {
            uint8_t get_bit_value = ((source[i] > > (7 - j) & 1) == 1);
            uint8_t get_value = ((crc_value > > 31 & 1) == 1);
            crc_value < <= 1;
            if  (get_value ^ get_bit_value)
            {
                crc_value ^= CONFIG_CRC32_POLY;
            }
        }
    }


    crc_value &= 0xFFFFFFFF;


    return (crc_value ^= CONFIG_CRC32_OUT_XOR);
}

3.2.3 上電加載參數(shù)，檢查數(shù)據(jù)是否出錯，出錯則使用備份數(shù)據(jù)

void g_check_data(void)
{
    stm32_flash_read(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
    stm32_flash_read(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA+sizeof(test_data_t),&test_data_bak,sizeof(test_data_t));
    uint32_t crc_value_cal = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);


    rt_kprintf("crc_value_cal[%x], crc_old[%x]rn",crc_value_cal,test_data_shadow.crc32);

    if  (crc_value_cal != test_data_shadow.crc32)
    {
        rt_kprintf("test data is invalidrn");

        rt_memcpy(&test_data_shadow,&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);

        uint32_t crc_value_bak = crc32_stm32_hardware(&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);

        test_data_shadow.crc32 = crc_value_bak;

        rt_memcpy(&test_data_shadow,&test_data_bak,sizeof(test_data_t)-4);
    }

    rt_memcpy(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)); 
}

3.2.4 完整的測試代碼

int main(void)
{
    uint32_t get_crc_first = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);

    test_data_shadow.crc32 = get_crc_first;
    test_data.crc32 = get_crc_first;

    g_check_data();

    while (1)
    {
         if (0 != rt_memcmp(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)))
         {
             uint32_t get_crc = crc32_stm32_hardware(&test_data_shadow,sizeof(test_data_t)-4);

             test_data_shadow.crc32 = get_crc;

             rt_base_t level;

             level = rt_hw_interrupt_disable();

             stm32_flash_erase(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,sizeof(test_data_t)*2);

             stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));

             stm32_flash_write(CONFIG_ADDRESS_TEST_DATA+sizeof(test_data_t),&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));

             rt_hw_interrupt_enable(level);

             rt_memcpy(&test_data,&test_data_shadow,sizeof(test_data_t));
         }
         
         rt_thread_mdelay(1000);
    }
}


int cmd_flash_protect_test(int argc, char **argv)
{
    if (2 == argc)
    {
        uint32_t get_type = atoi(argv[1]);


        if (0 == get_type)
        {
            g_check_data();
        }
        else if (1 == get_type)
        {
            test_data_shadow.times_clean++;
        }
    }

    return 0;
}
MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(cmd_flash_protect_test,flash_protect,flash_protect [val]);

4 測試效果

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

5 總結(jié)
這個方法不適合存儲的數(shù)據(jù)超過一個扇區(qū)大小，還需要根據(jù)實際情況來調(diào)整寫入和加載參數(shù)的方式
我們雖不能保證自己的軟件完全沒有BUG，但可以先寫一份軟件測試用例，將需要測試的每一個功能列成TODOLIST，再按照這個清單去自測，這樣就能在自測試發(fā)現(xiàn)并及時修正錯誤，反復(fù)測試多次后，我們再把軟件提交給測試可能會更好一些，工作中遇到困難是讓我們進(jìn)步的，是提醒我們該優(yōu)化自己的工作方法了。