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作者：積跬步、至千里

場景分析：
在嵌入式開發中，EEPROM 因其非易失性存儲特性，常用于保存配置參數等數據。EEPROM 的擦寫次數一般在10萬次左右。

單片機一般通過 IIC 接口外加一個 EEROM 存儲芯片

但是，有些小項目為了節省成本或者以前維護的一些項目，只能把 flash 劃分出一段空間，當數據存儲空間來用。

這樣的缺點是

1. 升級固件時如果固件變大了，一旦覆蓋了原來劃分的數據存儲區域，那數據就沒了。
2. Flash 的擦寫次數一般都是在 1萬次 左右，這個次數可是遠小于 EEROM

1萬次，在很多場景下并不夠。
因此本文參考
老板說：單片機，Flash模擬EEPROM，16字節，算法輪詢存儲給我做到100萬次的存儲次數 ，
的思路，通過軟件設計，提高flash的擦寫次數。

1. Flash 和 EEROM 基本情況

1. 獨立的EEPROM芯片是可以直接寫字節的，即使覆蓋寫也無須擦除，
2. 單片機的FLASH 寫入數據之前，必須按頁來擦除，先擦除再寫入

2. 場景要求

程序一共有15個字節的內容需要斷電保存，每改變其中一個字節就需要保存一次，做到100萬次的一個存儲次數。

單片機的 Flash 一共是 128KB ，從0x08000000----0x0801FFFF，一共64頁，每頁2KB。

3. 軟件設計思路

以每個 page 2KB 的大小為一個節點，假設數據要存儲到【最后一個page】，設計思路如下：

1. 從第一個 page 開始寫入，第一次寫前16字節，然后更新寫入地址索引到第16個字節
2. 第二次從 17-31 字節寫入，然后更新寫入地址索引到第32個字節，依次循環

這樣來算，每個 page 可以存儲 2048/16 = 128 次，寫滿一頁擦除一次，理論上存儲次數能達到128 × 1萬次/頁 = 128萬次。

4. 代碼展示

4.1 flash.h

#ifndef FLASH__H
#define FLASH__H#include "stm32g0xx_hal.h"
#include <string.h>// FLASH配置
#define FLASH_BASE_ADDR 0x0801F800 // FLASH最后一頁起始地址 (128KB - 2KB)
#define PAGE_SIZE 2048             // STM32G071頁面大小為2KB
#define STATE_SIZE 16             // 結構體大小（填充到24字節）typedef struct {unsigned int  color;                  // 顏色unsigned int  seconds;                // 秒數unsigned char mode;                   // 模式unsigned char number;                 // 序號unsigned char padinng[5];             // 預留5unsigned char checksum;               // 1字節，校驗和
}dataState;extern dataState old_state;
extern dataState current_state;
void printState(dataState *state);
HAL_StatusTypeDef flash_program(unsigned int addr, unsigned char* data, unsigned int len);
void read_flash(unsigned int addr, unsigned char* data, unsigned int len);
void init_flash_addr(void);
void save_state(dataState* state);
void get_state(dataState* state);
void update_state(dataState* state);#endif

4.2 flash.c

// 初始化：查找最新有效數據
void init_flash_addr(void) {dataState temp_state;uint32_t addr = FLASH_BASE_ADDR;uint32_t last_valid_addr = FLASH_BASE_ADDR;int found_valid_data = 0;while (addr < FLASH_BASE_ADDR + PAGE_SIZE) {read_flash(addr, (uint8_t*)&temp_state, STATE_SIZE);// 檢查是否全0xFFuint8_t all_ff[STATE_SIZE];memset(all_ff, 0xFF, STATE_SIZE);int is_all_ff = (memcmp(&temp_state, all_ff, STATE_SIZE) == 0);if (!is_all_ff && temp_state.checksum == calculate_checksum(&temp_state)) {last_valid_addr = addr;found_valid_data = 1;memcpy(&current_state, &temp_state, STATE_SIZE);        } else {     break;}addr += STATE_SIZE;}flash_addr = last_valid_addr + (found_valid_data ? STATE_SIZE : 0);if(found_valid_data)printf("init first,found valid data,last_valid_addr:%X\r\n",last_valid_addr);elseprintf("init first,it is all ff,it is the first data\r\n");if (flash_addr > FLASH_BASE_ADDR + PAGE_SIZE)     {printf("init erase page 2KB\r\n");erase_page(FLASH_BASE_ADDR);flash_addr = FLASH_BASE_ADDR;}if (!found_valid_data) {printf("not found valid data\r\n");current_state.color = 100;current_state.seconds = 200;current_state.mode = 1;current_state.number = 1;current_state.checksum = calculate_checksum(&current_state);__disable_irq(); flash_program(FLASH_BASE_ADDR, (uint8_t*)&current_state, STATE_SIZE);__enable_irq(); flash_addr = FLASH_BASE_ADDR + STATE_SIZE;       }printState(&current_state);
}

1. 第一步，先從第一個地址讀取第一個16字節，然后判斷是不是全部等于0xFF，如果第一次是就證明是第一次，下一步flash_addr就不需要增加STATE_SIZE，寫入地址索引就是FLASH_BASE_ADDR。
2. 第二步，如果不全是0xFF并且校驗字節通過，證明這是一組有效數據，我們先將此數據更新到current_state，但是這里還不能證明是最后一組有效數據，因為最后一組有效數據才是我們要找到的數據。
3. 繼續檢查下一組數據，直到檢查到一組數據是全0xFF，證明上一組數據就是最后一組有效數據，就跳出，此時我們也就找到了最后一組有效數據的起始地址。
4. 此地址增加STATE_SIZE就是最新可以存儲數據的地址索引了。
5. 如果沒找到有效數據，證明是第一次，就寫入默認數值并保存，更新索引。

保存數據save_state函數：

oid save_state(dataState* state) {dataState last_state;if (flash_addr > FLASH_BASE_ADDR) {read_flash(flash_addr - STATE_SIZE, (uint8_t*)&last_state, STATE_SIZE);if (memcmp(&last_state, state, STATE_SIZE) == 0) {printf("數據沒有變化，直接返回");return; }}__disable_irq(); if (flash_addr + STATE_SIZE > FLASH_BASE_ADDR + PAGE_SIZE) {printf("erase page 2KB\r\n");erase_page(FLASH_BASE_ADDR);flash_addr = FLASH_BASE_ADDR;   }state->checksum = calculate_checksum(state);flash_program(flash_addr, (uint8_t*)state, STATE_SIZE);flash_addr += STATE_SIZE; __enable_irq(); 
}

函數就比較簡單了，首先將要保存的數據與最新存儲的數據做對比，如果沒變化，就不操作；如果地址超出范圍了，就先擦除整個頁，更新寫索引到FLASH_BASE_ADDR，接著保存數據到當下最新寫地址索引即可。