提高 MSP430G 系列单片机的 Flash 擦写寿命的方法

在软件操作上，Flash 模拟EEPROM模块需要提供几个API 接口给应用程序调用。

• 通过typedef 关键字定义设备类型，typedef unsigned char u8;

• ChkFstPowerOnInfo()用于检测芯片是否为第一次上电并初始化EEPROM 参数到内存，原型如下。

Void ChkFstPowerOnInfo(void);

• FlashWrite()用于写Flash，传递的形参包括指向待写入数据的指针，待写入数据在子页中的起始字节编号，写入数据的长度，原型如下。

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

• FlashErase()用于擦除Flash，传递的形参是子页的编号，在擦除函数中需要根据子页的编号判断是否需要执行页的擦除操作，原型如下。

void FlashErase(u8 seg_sn);

2.2.2 软件流程图

软件启动后，初始化模拟EEPROM流程图描述如下。

调用API，向模拟EEPROM 写入数据的软件流程如图五所示。在软件处理中，要特别注意目标指针的切换和保证写入数据的正确性，在代码空间允许的情况下，可以增加一些校验算法来保证。

采用划分子页的方案总结如下。

• 每次写入模拟EEPROM的数据长度为定长，即为子页的长度。

• 软件需要定义一个存储变量结构体，用于刷新和同步模拟EEPROM内容。在将数据写入模拟EEPROM之前，程序员需要按照约定的数据格式，在内存中将所有的目标存储变量进行整理。

• 在软件处理上，需要计算当前写入和下一次写入的物理地址;在每一次执行写入操作后，根据子页长度大小，将指向子页的目的操作指针自动累加。

• 待一个页(Page)写满后，需要将最后更新的模拟EEPROM数据拷贝到下一个页，再对写满页执行一次擦除操作。

• 在嵌入式软件处理上需加入合适的校验机制，保证写入数据的正确性并监测用于模拟EEPROM功能的Flash 子页是否已经失效。

2.3 两种方案的对比分析

两种方案的对比分析见表二。

表二 两种方案的对比分析

3. 实际的嵌入式应用

根据软件需要，建议采用字节(8bit)做为操作的最小粒度，适用性会更广泛。

3.1 Flash 存储器擦写寿命的提升对于MSP430G 系列的Flash 存储器，可以保证至少10000 次的编程和擦除寿命。如图六所示。

图六 MSP430G 系列单片机Flash 编程和擦除寿命

采用划分小页结合至少分配2 个大页的操作方式，则可以大大增加Flash 模拟EEPROM 的擦写寿命。例如，对于MSP430G 系列单片机，如果将每个小页的尺寸划分为16 字节，采用2 个大页(每页512 字节)作为模拟EEPROM 使用，则可以提供64 个操作子页((512/16)x2=64)，可以保证至少640000 次的擦写寿命。

3.2 掉电时的异常处理

如果正在进行Flash 数据存储时发生掉电，数据可能会保存不成功，存在异常。为了增强健壮性，在软件处理上，需要考虑设备异常掉电等可能会导致Flash 擦写失败的情况。

在软件处理中，当成功保存Flash 数据后，再写入该子页的状态标志。单片机上电后，用户程序将查找最后一次写入的子页，再将该子页的数据内容并恢复到内存中的数据结构中。

4. 系统可靠性设计

4.1 时钟源的选择

由于驱动Flash 的时钟源(A