EEPROM可靠性.doc

其实论坛上讨论 AVR 内部 EEPROM 可靠性，以及如何合理使用内部 EEPROM 的帖子已经很多了，写这个帖子之前，还特意搜索了一下，EEPROM相关的主题贴一共有6页之多，酷贴达5个之多，没有看完，只选择性的看了一些，然后主要把注意力放在了两个与可靠性相关的，“穿着裤子”的贴上，又仔细的读了一遍，在这些的基础上，我做一个总结吧，希望能终结 内部 EEPROM 可靠性问题的讨论。当然该贴只是针对其可靠性问题，掉电存 EEPROM 的问题，以及存 EEPROM 速度的问题，不在该文的讨论范围之列。 针对 AVR EEPROM 的可靠性问题，以前使用 Mega88 做过专门的测试，测试数据结果直接发_论坛上了，没有做文档，这个测试结果好像找不到了，应该是回复在下面这两个帖子其中之一的后面，网站被黑，可能回复没有恢复全。这两个帖子也是我主要参考得两个帖子。讨论：eeprom的可靠性研究myppfish /bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=672954&bbs_page_no=1&search_mode=1&search_text=EEPROM&bbs_id=1000原创治标治本，彻底解决AVR单片机EEPROM数据丢失问题 my_avr /bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=1440595&bbs_page_no=1&search_mode=1&search_text=EEPROM&bbs_id=1000 测试的结论是 AVR 内部 EEPROM 是可靠的，如果有问题，也是所有 EEPROM 的通病。当然由于测试手段有限，该结论可能存在片面性，如果哪位愿意继续深入测试，并且否定了这个结论，还请不吝赐教，谢谢。AVR 内部 EEPROM 可靠归可靠，但是如果使用不当，确也很容易出错，所以搞得少数人以为 AVR 内部 EEPROM 不稳定。 首先，总结一下引起 AVR 内部 EEPROM 数据丢失的原因： 1. 程序问题； 2. 程序跑飞； 3. EEPROM相关寄存器因强磁场、高压静电等外部干扰出错所产生的写入动作； 4. 系统有很大的感性负载，在断电的时候会产生一个反向高压，EEPROM有可能会自擦除。 （还有什么原因，欢迎大家继续列举，以便完善及想办法解决） 针对问题1，程序问题不再该文讨论范围内。 针对问题2，程序跑飞，这个因该是引起 EEPROM 数据丢失的主要原因。但是引起程序跑飞的原因却是多方面的。 第一. 电压不正常，工作不稳定，程序跑飞。针对这个问题，可以开启内部BOD、或者外加复位芯片解决，在低功耗场合，外部复位是有必要的，毕竟BOD功耗太高。 第二，晶体振荡受干扰，频率不稳定，程序跑飞。针对这个问题，建议晶体使用全幅振荡，并且走线的时候尽量短，并且使用地线隔离。 第三系统受外界环境干扰，修改了PC等寄存器，程序跑飞。针对这个干扰问题，这个引起程序跑飞的可能性应该不大，如果环境实在恶劣，那么就应该想到做电磁屏蔽，ESD保护等，如果还不行，那么只能建议换换别的单片机试试看了。 针对问题3，我们只能优化电路设置，尽量避免，比如加屏蔽罩，加ESD保护，加TVS保护，电源加电容退耦等等。 针对问题4, 如果系统真的具有很大的感性负载，那么请注意加续流二极管、滤波电容等做保护，不要让这种反向高压产生，无论如何，这种因为感性负载突然断电自激产生的高压，不仅仅会对EEPROM有影响，而是对整个系统都存在威胁。 好了，说了这么多，设计也都按照上面的做了，EEPROM 就可以100没有问题了？不是的，经过上面硬件上的一些处理，虽然EEPROM数据丢失的可能已经很小了，但是我们仍然不能保证EEPROM数据就不会丢失了。这时 EEPROM 数据的可靠性，那就得从软件上去考虑了，接着我们从软件的方面继续讨论。 我的做法是，数据分块，分区，校验，备份。当然这里讲的处理方法，仅仅是提供一种想法，你可以做不同数据长度的分块，不同大小的分区，采用不同的地址映射方法，以及采用更多次的数据备份。下面以 Mega168 为例继续讨论。1. Mega168 EEPROM 512字节，把EEPROM分为两个区，每个区256个字节，然后以8个字节为一个段，那么每个区就有32段。 数据区：0x000 - 0x0FF 0段：0x000 - 0x007 1段：0x008 - 0x00F 31段：0x0F8 - 0x0FF 备份区：0x100-0x1FF 每个段8个字节，其中前6个字节为有效数据，后2个字节为CRC16校验，数据格式下图所示：(原文件名:数据分区.JPG) 2. EEPROM读写操作 EEPROM的操作以段为单位, 段写入函数：写数据到数据区时，先计算数据CRC16校验，然后同时把数据写入到数据区和备份区； 段读取函数：读取数据时，同时读取数据区以及备份区，如果数据区校验有误，备份区数据校验正确，就用备份区数据恢复数据区数据；如果备份区数据有误，数据区数据正确，那么数据写入备份区重新备份；如果数据区备份区数据都有误，那么返回读取失败。3. 数据区与备份区的对应关系 数据读写操作以段进行，内部的数据区与备份区怎么映射呢？为了防治数据与备份同时被意外修改，那么数据与备份地址空间相隔不能太近，并且数据与备份的地址，应该尽量不同。假设数据地址为 Data_Addr，备份地址为 Bakup_Addr，我使用下面的函数映射地址： Bakup_Addr = ( Data_Addr + 0x100 ) 0x03F 加0x100是把地址定义到备份区， 与0x03F异或，是把低6bits取反，这样处理，数据与备份的地址空间较远，并且地址有7bits的不同。 例如，第 3 段 的地址: 0x018 - 0x01F， 对应的备份区为：0x127 - 0x120 如下图所示： (原文件名:地址映射.JPG) 4. 读写函数加入写保护判断，在读写EEPROM前关闭写保护，读写完毕后，立即开启写保护，这样可以有效防止程序跑飞造成的EEPROM意外修改。 5. 第0块建议禁止使用。 以下是Mega168 的 EEPROM C语言库函数（汇编比较晦涩，就不上了），另外送上 CRC16 CRC32 校验的函数，以及 Mega168 UART0 通信函数库，以便于测试。编译环境 Studio + WinAVR 。点击此处下载 ourdev_438338.rar(文件大小:53K) (原文件名:EEPROM Test.rar) 程序仿真结果：1. 利用 MKII 仿真，EEPROM 数据被擦除后，