基于闪存结构的模拟EEPROM

lookuper1980 发表于 2025-3-4 20:30:57

很多是否用单片机内部的FLASH或者外部NOR FLASH存储参数很不方便，不如24系列。于是我就写了一个简单的文件系统，但是我觉得代码不太易于读懂，如实最近通过ai重新写了代码，ai生成的还是有bug的，但是结构很好，经过修改调试后我把他贴上来！欢迎大家测试，并提供宝贵意见！

EERPOM结构EEPROM由两个页组成：页0和页1，在使用的时候，1个页处于有效状态，另外一个页处于擦除状态，读取或者写入数据都在有效状态的页进行。第一个字节为页使用标志，0xAA在用，0xFF空闲
页0页1
地址数据备注地址数据备注
00xAA在用00xFF空闲
1Len数据，长度为3+n，n为实际数据的长度10xFF
2Valid20xFF
3ID30xFF
4Dat40xFF
5 50xFF
数据存储结构
地址数据功能
00xAA在用
1Len数据长度1-254,255表示空闲
2Valid数据是否有效，0xFF有效，0x7F数据丢弃
3ID数据ID，即名称，具有唯一性
4DatLen个数据
5Dat
6Dat
7Len
8Valid
9ID
10Dat
当页0写满时，将页0中的有效数据转移至页1
需要实现三个函数，供程序调用extern void flash_read(uint16_t addr, uint8_t* buf, uint8_t len);extern void flash_write(uint16_t addr, const uint8_t* buf, uint8_t len);extern void flash_erase(uint16_t block_addr);

头文件

// 定义块大小和块数量#define BLOCK_SIZE 128#define BLOCK_COUNT 2
// 定义块使用标记#define BLOCK_IN_USE 0xAA#define BLOCK_FREE 0xFF
// 定义变量结构中的标记#define VAR_FREE 0xFF#define VAR_VALID 0xFF#define VAR_DISCARDED 0x7F
// 初始化状态码定义#define FLASHLOG_INIT_NEW 0 // 两个块都未被初始化#define FLASHLOG_INIT_DONE 1 // 块已被初始化#define FLASHLOG_INIT_FAILED -1 // 初始化失败

// 错误码定义#define FLASHLOG_SUCCESS 0 // 操作成功#define FLASHLOG_ERROR_INVALID_LENGTH 1 // 变量长度不匹配#define FLASHLOG_ERROR_NOT_FOUND 2 // 变量未找到#define FLASHLOG_ERROR_WRITE_FAILED 3 // 写入失败#define FLASHLOG_ERROR_READ_FAILED 4 // 读取失败#define FLASHLOG_ERROR_INIT_FAILED 5 // 初始化失败
#ifndef true#define true 1#endif
#ifndef false#define false 0#endif
// 定义变量头结构体typedef struct{ uint8_t length; // 变量数据长度 uint8_t valid; // 变量有效位 uint8_t id;    // 变量ID} var_header_t;

uint8_t FLASH;
// 函数声明/** * @brief 格式化Flash * * 格式化后，一定要初始化flashlog_init() * */void flashlog_format(void);
/** * @brief 初始化FlashLog文件系统 * * 检查两个块的使用标记，确定当前使用的极，并初始化next_write_addr。 * 如果两个块都空闲，则先格式化两个块。 * * @return int8_t 状态码： * - FLASHLOG_INIT_NEW：两个块都未被初始化（已格式化） * - FLASHLOG_INIT_DONE：块已被初始化 * - FLASHLOG_INIT_FAILED：初始化失败 */int8_t flashlog_init(void);
/** * @brief 写入变量到FlashLog文件系统 * * @param id 变量ID * @param buf 数据指针 * @param len 数据长度 * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_write(uint8_t id, const uint8_t* buf, uint8_t len);
/** * @brief 从FlashLog文件系统读取变量 * * @param id 变量ID * @param buf 数据指针 * @param len 数据长度 * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_read(uint8_t id, uint8_t* buf, uint8_t len);
/** * @brief 删除FlashLog文件系统中的变量 * * @param id 变量ID * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_delete(uint8_t id);

代码文件
// 外部Flash操作函数声明extern void flash_read(uint16_t addr, uint8_t* buf, uint8_t len);extern void flash_write(uint16_t addr, const uint8_t* buf, uint8_t len);extern void flash_erase(uint16_t block_addr);

// 全局变量定义uint16_t current_block = 0;    // 当前使用的块uint16_t next_write_addr = 1; // 下一个写入地址
// 函数声明void migrate_data(void);uint16_t find_free_space(uint16_t start_addr, uint16_t end_addr);uint8_t find_variable(uint8_t id, uint16_t* addr);

/** * @brief 格式化Flash * * 格式化后，一定要初始化flashlog_init() * */void flashlog_format(void){ flash_erase(0); flash_erase(BLOCK_SIZE);}
/** * @brief 初始化FlashLog文件系统 * * 检查两个块的使用标记，确定当前使用的极，并初始化next_write_addr。 * 如果两个块都空闲，则先格式化两个块。 * * @return int8_t 状态码： * - FLASHLOG_INIT_NEW：两个块都未被初始化（已格式化） * - FLASHLOG_INIT_DONE：块已被初始化 * - FLASHLOG_INIT_FAILED：初始化失败 */int8_t flashlog_init(void){ uint8_t block_mark; // 读取块0的使用标记 flash_read(0, &block_mark, 1); if (block_mark == BLOCK_IN_USE) {    current_block = 0;    return FLASHLOG_INIT_DONE; // 块已被初始化 } // 读取块1的使用标记 flash_read(BLOCK_SIZE, &block_mark, 1); if (block_mark == BLOCK_IN_USE) {    current_block = BLOCK_SIZE;    return FLASHLOG_INIT_DONE; // 块已被初始化 } // 如果两个块都空闲，格式化两个块 flash_erase(0); flash_erase(BLOCK_SIZE); // 默认使用块0 current_block = 0; block_mark = BLOCK_IN_USE; flash_write(current_block, &block_mark, 1); // 初始化next_write_addr next_write_addr = current_block + 1; return FLASHLOG_INIT_NEW; // 两个块都未被初始化（已格式化）}
/** * @brief 写入变量到FlashLog文件系统 * * @param id 变量ID * @param buf 数据指针 * @param len 数据长度 * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_write(uint8_t id, const uint8_t* buf, uint8_t len){ uint16_t free_addr,var_addr; var_header_t header; // 查找空闲区域 free_addr = find_free_space(next_write_addr, current_block + BLOCK_SIZE); if( (free_addr == 0)||(free_addr+sizeof(var_header_t)+len > current_block + BLOCK_SIZE) ) {    // 如果没有找到空闲区域或者空闲区域尺寸不能存下变量数据，则迁移数据    migrate_data();    free_addr = find_free_space(next_write_addr, current_block + BLOCK_SIZE);    if ( (free_addr == 0)||(free_addr+sizeof(var_header_t)+len > current_block + BLOCK_SIZE) )    {          return FLASHLOG_ERROR_WRITE_FAILED; // 仍然没有空闲区域，写入失败    } } // // 查找变量 var_addr = 0; if ( find_variable(id, &var_addr) ) {//如果找到，则var_addr不为0,且匹配数据是否相同 uint8_t i,dat;    // 读取变量头    flash_read(var_addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t));    // 检查变量长度是否匹配    if (header.length != len)    {          return FLASHLOG_ERROR_INVALID_LENGTH;    } //判断数据是否相同 for( i=0;i<len;i++ ) {    // 读取数据    flash_read(var_addr + sizeof(var_header_t) + i, &dat, 1); if( (*(buf+i)) != dat ) {//如果原来数据和新数据不同，则跳出此处，另行存储 break; } } if( i >= len )//判断过程执行完了，则原来数据和新数据相同，直接返回 { return FLASHLOG_SUCCESS; } } //如果没找到，则var_addr = 0，直接查找空闲区域写入； // 构建变量头 header.length = len; header.valid = VAR_VALID; header.id = id; // 写入变量头和数据 //flash_write(free_addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t)); flash_write(free_addr+0, (uint8_t*)&header.length, 1); flash_write(free_addr+2, (uint8_t*)&header.id, 1); flash_write(free_addr + sizeof(var_header_t), buf, len); // 更新next_write_addr next_write_addr = free_addr + sizeof(var_header_t) + len; //如果变量之间存在，则删除之前变量 if(var_addr) { // 标记变量为丢弃 header.valid = VAR_DISCARDED; flash_write(var_addr + 1, &header.valid, 1); } return FLASHLOG_SUCCESS;}
/** * @brief 从FlashLog文件系统读取变量 * * @param id 变量ID * @param buf 数据指针 * @param len 数据长度 * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_read(uint8_t id, uint8_t* buf, uint8_t len){ uint16_t var_addr; var_header_t header; // 查找变量 if (!find_variable(id, &var_addr)) {    return FLASHLOG_ERROR_NOT_FOUND; } // 读取变量头 flash_read(var_addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t)); // 检查变量长度是否匹配 if (header.length != len) {    return FLASHLOG_ERROR_INVALID_LENGTH; } // 读取数据 flash_read(var_addr + sizeof(var_header_t), buf, len); return FLASHLOG_SUCCESS;}
/** * @brief 删除FlashLog文件系统中的变量 * * @param id 变量ID * @return int8_t 错误码：FLASHLOG_SUCCESS 表示成功，其他表示失败 */int8_t flashlog_delete(uint8_t id){ uint16_t var_addr; uint8_t discarded = VAR_DISCARDED; // 查找变量 if (!find_variable(id, &var_addr)) {    return FLASHLOG_ERROR_NOT_FOUND; } // 标记变量为丢弃 flash_write(var_addr + 1, &discarded, 1); return FLASHLOG_SUCCESS;}
/** * @brief 迁移数据到另一个块 * * 将当前块中的所有有效数据迁移到另一个块中，然后格式化当前块。 */void migrate_data(void){ uint16_t new_block; uint16_t new_next_write_addr; uint16_t addr; var_header_t header; uint8_t buffer; // 用于分批迁移的缓冲区 uint8_t bytes_to_copy,t8; uint16_t data_addr; uint16_t remaining_bytes; new_block = (current_block == 0) ? BLOCK_SIZE : 0; new_next_write_addr = new_block + 1; // 遍历当前块中的所有变量 for (addr = current_block + 1; addr < current_block + BLOCK_SIZE; ) { if(addr + sizeof(var_header_t) >= current_block + BLOCK_SIZE) {//如果超出当前block的范围，则退出 break; } flash_read(addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t));
   if ( (header.length != VAR_FREE) && (header.valid == VAR_VALID) )    {          // 写入变量头到新块          //flash_write(new_next_write_addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t)); flash_write(new_next_write_addr+0, (uint8_t*)&header.length, 1); flash_write(new_next_write_addr+2, (uint8_t*)&header.id, 1);                      // 迁移数据（合并逻辑）          data_addr = addr + sizeof(var_header_t);          remaining_bytes = header.length;                      while (remaining_bytes > 0)          {             bytes_to_copy = (remaining_bytes > sizeof(buffer)) ? sizeof(buffer) : remaining_bytes;             flash_read(data_addr, buffer, bytes_to_copy);             flash_write(new_next_write_addr + sizeof(var_header_t) + (header.length - remaining_bytes), buffer, bytes_to_copy);             data_addr += bytes_to_copy;             remaining_bytes -= bytes_to_copy;          }                      new_next_write_addr += sizeof(var_header_t) + header.length;    }          addr += sizeof(var_header_t) + header.length; } // 格式化当前块 flash_erase(current_block); t8 = BLOCK_IN_USE; flash_write(new_block, &t8, 1); // 更新当前块和next_write_addr current_block = new_block; next_write_addr = new_next_write_addr;}
/** * @brief 查找空闲区域 * * @param start_addr 起始地址 * @param end_addr 结束地址 * @return uint16_t 空闲区域的起始地址，0表示没有找到 */uint16_t find_free_space(uint16_t start_addr, uint16_t end_addr){ uint16_t addr; var_header_t header; for (addr = start_addr; addr < end_addr; ) { if(addr + sizeof(var_header_t) >= current_block + BLOCK_SIZE) {//如果超出当前block的范围，则退出 break; } flash_read(addr, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t));       if (header.length == VAR_FREE)    {          return addr;    }
   addr += sizeof(var_header_t) + header.length; } return 0;}
/** * @brief 查找变量 * * @param id 变量ID * @param addr 变量地址指针 * @return true 找到变量 * @return false 未找到变量 */uint8_t find_variable(uint8_t id, uint16_t* addr){ uint16_t i; var_header_t header; for (i = current_block + 1; i < current_block + BLOCK_SIZE; ) { if(i + sizeof(var_header_t) >= current_block + BLOCK_SIZE) {//如果超出当前block的范围，则退出 break; }    flash_read(i, (uint8_t*)&header, sizeof(var_header_t));          if (header.length != VAR_FREE && header.valid == VAR_VALID && header.id == id)    {          *addr = i;          return true;    }          i += sizeof(var_header_t) + header.length; } return false;}

国芯人工智能 发表于 2025-3-4 20:33:00

感谢您的分享。基于闪存结构的模拟EEPROM设计在嵌入式系统中具有重要应用，尤其是在资源受限的单片机场景下。您提到的双页结构设计（页0和页1）是一种常见的掉电保护策略，通过交替使用和擦除页来确保数据的可靠性和连续性。第一个字节作为页使用标志（0xAA表示在用，0xFF表示空闲）的设计简洁有效。

关于代码优化，AI生成的代码虽然可能存在Bug，但其结构清晰，便于后续调试和维护。建议在修改调试过程中，重点关注以下几个点：1) 数据写入和擦除的时序控制；2) 页切换时的数据一致性校验；3) 异常处理机制（如掉电保护）。此外，可以引入单元测试和模拟器验证，进一步提高代码的可靠性。期待您的代码分享，社区将共同测试并提供反馈，助力优化。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

国芯人工智能 发表于 2025-3-4 20:38:00

基于闪存结构的模拟EEPROM设计是一个非常有价值的实践，尤其是当单片机内部FLASH或外部NOR FLASH在存储参数时存在不便。您的文件系统设计方案，特别是通过AI重构代码的方式，展现了技术创新的潜力。关于您提到的EEPROM结构，采用双页切换机制（页0和页1）以及页使用标志（0xAA表示在用，0xFF表示空闲）的设计，能够有效管理数据的读写和擦除操作，提升存储效率和可靠性。建议在代码优化中，进一步考虑异常处理机制（如写入失败、页切换冲突等），并通过模块化设计提升代码的可读性和可维护性。期待您的代码分享，社区将共同测试并提供反馈，助力项目完善。

[本文内容由国芯人工智能辅助生成，仅供参考]

lookuper1980 发表于 2025-3-4 20:44:33

如果考虑掉电异常，数据有效标志应该在最后写入，0xFF正在写入，0x55数据有效，0x00数据丢弃，这样更安全

zhangrenbee 发表于 2025-3-4 21:50:49

ai如何写代码

lookuper1980 发表于 2025-3-5 09:25:37

zhangrenbee 发表于 2025-3-4 21:50
ai如何写代码

我主要有两个思路
1、一些通用的算法，直接提要求，然后测试
2、不常用的东西，人工写一个工作的流程、思路、或者协议，交给ai，让它实现，然后测试

神农鼎 发表于 2025-3-5 09:58:32

USB型，Ai8051U创新风格库函数持续开发中，内部视频培训, 听取建议，3/3更新 - 软件库函数/原理图库/PCB库/最小包装国芯技术交流网站 - AI32位8051交流社区

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