在单片机开发应用中，工程师经常会遇到需要在单片机内部Flash的某个区域保存和读取一些数据，而这些数据在应用中可能会经常变化，因而需要对Flash的数据经常更新。但是单片机的Flash都是有擦除次数要求的，并且擦除是按照“页”为单位操作的，频繁擦除超过一定次数后，Flash就会失效。那么，如何才能延长单片机的Flash擦写寿命呢？本文就以Silicon Labs的8位单片机EFM8SB10F8G为例，教大家如何延长单片机的Flash擦写寿命。
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EFM8SB10F8G的Datasheet上Table4.4标称Flash擦除次数典型值是100K次，一个Flash Page是512字节，也就是在执行擦除指令时，一次至少擦除512字节的数据。EFM8SB10F8G提供了Flash自编程的读、写和擦除函数以及对Flash操作的参考例程。Flash支持单字节读和写，但是每次在更新数据之前必须要先擦除原来的数据，不能在原数据基础上直接写新数据内容。假设每次需要更新的数据长度是16个字节，最简单的方法就是在每次更新数据之前执行擦除指令，然后写入新数据。但是更新数据频率比较高的应用场合，这种方法显然是不行的。此时需要采取“空间换时间”的方法了，擦写的次数和存储数据长度的大小成反比。“空间换时间”就是指利用相对多的Flash空间来换取相对多的擦写时间(次数)。在第一次执行擦除指令后，可以依次将数据写入Flash的这一页，当写满一页后再进行擦除操作。这样的话，一页512字节空间，每次写入16字节长度的数据，一页就可以写32个数据块，写满后再全部擦除，而不用每次写数据前都擦除，该页的擦除次数就可以提高32倍，也就是100K*32=320万次了。
* Z( y+ K: h+ j7 n2 N$ b, \! P3 n既然思路清晰了，那么软件实现起来就相对比较简单。首先需要选取数据块中的某一字节作为地址INDEX，更新数据时第一个写入Flash。Flash的编程原理都是只能将1写为0，而不能将0写为1。所以在Flash编程之前，必须将对应的页擦除，而擦除的过程就是把所有位都写为1的过程，页内的所有字节变为0xFF。
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写入数据实现过程：每次写入数据时，从低地址到高地址依次(以16位步进)判断INDEX的内容，为了防止实际数据中包含0xFF内容，从而出现误判的情况，建议判断INDEX和INDEX+1两个地址的内容。如果都为0xFF，表示该地址空间未被写过数据，写入需要更新的数据；如果至少有一个不为0xFF，表示该地址空间已被写过数据，继续查询，直到查到内容都为0xFF为止；如果所有的INDEX(32个)和INDEX+1都至少有一个不为0xFF，表示该页已经写满，执行擦除指令后从首地址写入数据。
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读取数据实现过程：每次读取数据时，从高地址到低地址依次(以16为步进)判断INDEX的内容，这样是为了查询到最新的数据。同样为了防止实际数据中包含0xFF内容，从而出现误判的情况，建议判断INDEX和INDEX+1两个地址的内容。如果至少有一个不为0xFF，表示该地址已写过数据，读取数据；如果所有的INDEX（32个）和INDEX+1都为0xFF，表示该页还未写入数据。
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通过上面的方式，并不是真正的提升了单片机Flash的擦写次数，但是却延长了Flash的擦写寿命，实现了需要频繁更新数据的应用。
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发表于 2019-1-22 13:37
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