提高MSP430G系列单片机的Flash 擦写寿命的方法

面的图例以采用两个页模拟EEPROM 的应用方式为例进行描述。为了方便获取模拟EEPROM数据和更新数据内容，每个存储变量元素都在Flash 里定义了一个操作单元，在该操作单元中对每个存储变量元素都分配一个虚拟操作地址，即一个EEPROM 操作单元包含一个虚拟地址单元和一个数据单元。当需要修改数据单元内容时，新的数据内容和之前分配的虚拟地址一同写入一个新的模拟EEPROM存储器单元中，同时返回最新修改的数据内容。EEPROM存储单元格式描述如图二。

使用虚拟地址加数据的方案总结如下。

为每一个目标存储变量分配一个虚拟地址，该虚拟地址需一同存入Flash 中。当读取存储变量内容时，需根据该变量的虚拟地址搜索虚拟EEPROM并返回最后更新的内容。 在软件处理上，需要记录下一次写入的物理目的地址；在每一次执行写入操作后，根据EEPROM存储单元大小（操作粒度），将目的操作指针自动累加。 当一个页（Page）写满后，需要将所有变量的EEPROM数据拷贝到下一个页，再执行该页的擦除操作。 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Flash 是否已经失效。

2.2 划分子页方案

在Flash 中划分出至少2 个页（Page）用作模拟EEPROM，根据应用需求将需写入EEPROM 进行保存的变量数据划分成一个定长的数组（子页），例如16 个字节或者32 字节，将页划分成若干子页后，需对Flash 中的所有子页按照地址顺序进行逐次编号。每个子页的第一个字节通常用来指示该子页的状态，子页状态可以为：空、已写入或者失效。

在芯片上电初始化时，首先查找出第一个尚未写入数据的子页，并进行标识，在进行写EEPROM操作时，应用程序需将待写入EEPROM 子页的所有数据按照事先约定好的顺序整理好，再一次性将所有变量数据写入空的子页中，最后将模拟EEPROM 的操作指针指向下一个空闲的子页，等待下一次写入。待将一个页的数据写满后，再进行一次擦除操作。需要处理好指向子页的指针的跳转。

每个页存在3 种可能状态：

擦除态：该页是空的。

已写满数据状态：该页已经写满数据。

有效页状态：该页包含着有效数据并且该页尚未写满，仍可向子页写入数据。

图三介绍了使用子页的方式实现Flash 模拟EEPROM的数据处理方法。

2.2.1 软件描述

在软件实现上，为了便于软件处理，建议定义一些关键宏定义和结构体，指定Flash 模拟EEPROM 的起始、结束地址、页的大小、子页的大小、每个页的子页数目等参数，同时将需要操作的参数封装起来，便于软件操作和管理，不建议定义许多离散的标志变量。

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

虚拟地址加数据的方案

划分子