STM32F412擦除内部FLASH时间过长

gjhk001

1 前言     
  客户反馈在使用STM32F412的时候，擦除sector 8~11发现时间过长，从而导致意外触发IWDG复位。

2 问题分析
2.1 问题详情
     通过与客户邮件和电话沟通，了解到客户主要是想使用内部FLASH暂时保存IAP升级时的程序数据，在IAP升级的过程中，需要首先擦除内部FLASH中一块足够大的空间，然后再写入升级数据。客户的工程中有使用到IWDG，喂狗间隔大约1.5S，客户的通过SysTick的方式计算出擦除Sector8大约需要2ms,因此认为若一次擦除sector8~11大约需要8ms，于是在代码中一次性擦除sector8~11后最后再来喂狗，但是，这样会触发IWDG复位，这个与预期不一致，固此产生疑问。

2.2 问题重现
      使用NUCLEO-F412ZG板尝试重现客户问题，主要代码如下：

• int main(void)
• {
•   /* USER CODE BEGIN 1 */
• uint32_t beginTick =0,endTick =0;
• uint32_t curSysTick=0,endSysTick =0;
•   /* USER CODE END 1 */
•   /* MCU Configuration----------------------------------------------------------*/
•   /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */
•   HAL_Init();
•   /* Configure the system clock */
•   SystemClock_Config();
•   /* Initialize all configured peripherals */
•   MX_GPIO_Init();
•   MX_IWDG_Init();
•   /* USER CODE BEGIN 2 */
• if (__HAL_RCC_GET_FLAG(RCC_FLAG_IWDGRST) != RESET) //如果是看门狗复位
•   {
•     /* Clear reset flags */
• HAL_GPIO_WritePin(GPIOB,GPIO_PIN_7,GPIO_PIN_SET);
•     __HAL_RCC_CLEAR_RESET_FLAGS();
• Error_Handler();
•   }
•     HAL_FLASH_Unlock();
•   /* Fill EraseInit structure*/
•   EraseInitStruct.TypeErase     = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
•   EraseInitStruct.VoltageRange  = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
•   EraseInitStruct.Sector        = FLASH_SECTOR_8;
•   EraseInitStruct.NbSectors     = 1;
• //  if(HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SECTORError) != HAL_OK)
• //  {
• //      Error_Handler();
• //  }
• beginTick =HAL_GetTick();
• HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_SET);
• curSysTick =SysTick->VAL;
• if(HAL_FLASHEx_Erase_IT(&EraseInitStruct)!= HAL_OK) //擦除sector8
• {
•     Error_Handler();
• }
• endSysTick =SysTick->VAL; // curSysTick, endSysTick保存着SysTick寄存器的值
• HAL_GPIO_WritePin(GPIOC,GPIO_PIN_8,GPIO_PIN_RESET); //PC8波形表示擦除FLASH的时间间隔
• endTick =HAL_GetTick();     // beginTick, endTick保存着全局变量Tick的值
• g_TickCount =endTick -beginTick; //变量Tick的时间差
• HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg);
•   /* USER CODE END 2 */
•   /* Infinite loop */
•   /* USER CODE BEGIN WHILE */
•   while (1)
•   {
•   /* USER CODE END WHILE */
•   /* USER CODE BEGIN 3 */
• if (HAL_IWDG_Refresh(&hiwdg) != HAL_OK)
•     {
•       /* Refresh Error */
•       Error_Handler();
•     }
• HAL_Delay(10);
•   }
•   /* USER CODE END 3 */
• }
  

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   此外，同时在每个SysTick中断输出一个波形，用来检测SysTick是否正常：

• void HAL_SYSTICK_Callback(void)
• {
•     HAL_GPIO_TogglePin(GPIOA,GPIO_PIN_11);//用PA11来检测SysTick波形
• }
  

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码
   
   最终得出如下波形

图1 擦除FLASH时间与SysTick输出波形

        如上图，黄色为PC8脚波形，表示擦除FLASH的时间,下面蓝色为PA11管脚波形，表示SysTick波形。
   从上图可以看出擦除sector8所需要的时间是800ms,这个与客户认为的2ms是不一致的。查看STM32F412的数据手册，在第6.3.12节中可以看到如下信息:

图2 擦除FLASH扇区所需要的时间

        如上图，在PSIZE=32时，擦除一个128K的扇区需要大概1S(典型值)的时间，而我们从图1中实际测出的为800ms，这个基本相差不大，单与客户认为的2ms相去甚远，基本上我们认为这里的800ms是正确的结果，但是这个又是什么原因导致客户通过SysTick测出的值是错误的呢？

   实际上，从图1我们也可以看出，在擦除FLASH的期间，SysTick是没有波形的(见图1下面蓝色波形)，同时在参考手册3.5节中有如下信息：

图3 参考手册中关于擦除扇区的描述

      这句话的意思是说，在擦除FLASH的期间，若尝试读取FLASH，则会被暂停，实际这个”读取”是指取指，我们都知道，程序的执行首先得通过从FLASH中通过I-BUS取出指令后才可以执行。这里SysTick之所以会被暂停掉，就是因为在擦除FLASH期间，为了执行SysTick中断例程，内核会尝试从FLASH取指，从而导致被暂停掉，进而全局变量uwTick的值没有机会增加。下图是调试界面：

图4 调试

       如上图，在执行擦除扇区后，SysTick的全局变量uwTick就增加了1，但SysTick在内核中的寄存器还是有变化的。这个与我们的预想一致。

   最后客户通过每擦除一个扇区喂一次狗的方式解决了问题，而在此期间不能依靠SysTick的值来计算时间。

3 结论
       在擦除FLASH期间，取指操作会被暂停掉，且SysTick所对应的全局变量uwTick值是不会增加的。另外，通过函数HAL_FLASHEx_Erase_IT()来执行擦除FLASH和通过函数HAL_FLASHEx_Erase()所花费时间没有差别，只不过前者在擦除完成后会产生一个中断，而后者没有。可以通过外设RTC来计算擦除FLASH的时间，从而绕开限制。