提高MSP430G系列单片机的Flash擦写寿命的方法

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(ACLK、MCLK、SMCLK)和时钟频率可以设定，为了保证在将数据写入模拟EEPROM时的可靠性，建议在将Flash 的时钟频率降低后，再对其进行操作。例如将Flash 的时钟频率降低到1MHz 后，进行写入操作。需要注意，在降低了时钟频率后，若此时钟源也是定时器(Timer)的时钟源，则可能会影响到定时器的定时准确性，需要软件上做好处理。

4.2 代码在RAM中运行

由于向Flash 写入数据操作是通过执行Flash 中程序代码，对Flash 进行擦除和编程操作。由于对Flash 的编程需要mcu 内部执行一个升压操作，所以如果有足够的内存空间，建议将编程、擦除等关键代码拷贝到RAM中运行，可以使用关键字__ramfunc 指定，如下图七所示。

图七 使用关键字__ramfunc 将程序指定到Ram 中运行

5. 总结

本文从软件方面，以及安全性方面探讨了使用MSP430G 系列单片机在使用Flash 模拟EEPROM方面的应用，提供了两种不同的方式供选择。两种方式都可以大幅度提高模拟EEPROM的编写、擦除寿命，并且满足高可靠性的应用设计，用户可以结合具体的应用进行选择。