STM32F412擦除内部FLASH时间过长

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 */}123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445464748495051525354555657585960616263646566676869707172

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}12345

最终得出的波形如下: 

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: 

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： 

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： 

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。