一、简介
图1-1 电子锁
早期，电子锁是一种通过密码输入控制电路或者芯片工作，从而控制机械开关的闭合，完成开锁、闭锁任务的电子产品。但随着科技的发展与人们对产品便捷多功能的需求，电子锁也迎来了蓬勃的发展。目前，电子锁不在是单一的密码开锁，而是融合了指纹、卡片、人脸识别多种技术来丰富电子锁的功能。一般，选用一种 MCU 芯片作为电子锁的主控芯片，再通过芯片的外设对各种外搭模块进行控制，从而完成电子锁的各种功能。而开锁的密码、指纹、卡片、开锁等信息都需要能够长久存储，由于 MCU 的 Flash 存储器是一种长寿命的非易失性（在断电情况下仍然能保存所存储的数据）的存储器，因此这些数据都会存储在主控 MCU 的 Flash 里，下面以 LPC54101 为主控芯片、外搭密码指纹卡片模块作详细介绍。
二、数据存储区域划分
图2-1 LPC54101 Flash 数据表
首先我们要对主控芯片的 Flash 的大小、分区情况详细了解，如 LP54101 芯片，Flash大小共有 512K，分为 16 个扇区，编号 0—15，每个扇区分为 128 页，每页有 256 字节，最小修改字节是 256 字节。然后大概估算程序代码所需空间及所有存储数据的空间，先大致分为代码区和数据区，之后再对数据区做详细规划，以 LPC54101 为例，可先分代码区和数据区各 256K。之后再计算出每个模块的数据总量，划分存储范围。 如指纹每个需 2K，共需要 100 个，总占内存 200k；卡片每张占 16 字节，共需要 100 张卡片，总占内存 7*256 字节；密码每个占 16 字节，共需要 10 个密码，总占 160 字节；开锁记录每条 9 字节，共需要 500 条，总占内存 4500 字节，计算出各模块总内存后，需注意该芯片 Flash的最小修改字节为 256 字节，所以规划的各模块空间必须是 256 的倍数，然后规划各模块起始地址及大小，这样总体内存就规划好了，之后再根据编程问题及客户需求作修改即可。
- SDK 驱动函数介绍（详情可查阅 LPC54101 官方驱动库文件）
- status_t FLASHIAP_PrepareSectorForWrite(uint32_t startSector, uint32_t endSector)
该函数是准备写函数，功能是用于在调用写函数或擦除函数之前必须先调用此函数，否则写函数或擦除函数会出错。参考变量 startSector 是起始扇区编号， endSector 是末尾扇区编号，注意起始扇区编号需小于等于末尾扇区编号。
- status_t FLASHIAP_CopyRamToFlash ( uint32_t dstAddr, uint32_t *srcAddr, uint32_t numOfBytes, uint32_t systemCoreClock )
该函数是写数据函数，功能是把 RAM 里数据复制到 Flash 里，调用此函数前必须调用准备写函数。参考变量 dstAddr 是目标数据地址， srcAddr 是源地址指针， numOfBytes 是数据量，systemCoreClock 是系统时钟大小。
- status_t IAP_EraseSector(uint32_t startSector, uint32_t endSector, uint32_t systemCoreClock)
status_t IAP_ErasePage(uint32_t startPage, uint32_t endPage, uint32_t systemCoreClock)
这两函数均为擦除函数，前者为擦除扇区，后者用于擦除页。参考变量 startSector 为起始扇区编号，endSector 是末尾扇区编号，startPage 是起始页编号，endPage 是末尾页编号，systemCoreClock 是系统时钟大小。
4．status_t IAP_Compare(uint32_t dstAddr, uint32_t *srcAddr, uint32_t numOfBytes)
该函数是写函数完成后，用于比较写入 Flash 数据和源数据是否一致，用于检测写入是否正确。参考变量 dstAddr 是目标地址，srcAddr 源地址指针，numOfBytes 是写入数据量。
以上介绍的四个函数在把数据存储在 Flash 里都会用到，需要在在编程前彻底掌握这几个函数如何使用。
- 软件编程
- 编程环境
硬件：LPC54101 芯片开发板，软件：Keil
- 主要程序代码
uint8_t *ptr = NULL;ptr = malloc(RecordSize);
if (ptr == NULL)
{
#ifdef DEBUG_Sysrecord
printf("failed : malloc(RecordSize)\r\n");
#endif
return 1;
}
memcpy((uint8_t *)ptr,(SysCfg_Type*)pblTemplate,sizeof(SysCfg_Type));
ptr[sizeof(SysCfg_Type)] = SYSTEM_RECORD_DEFAULT_FLAG;
uint32_t s_SectorNum,pagestart;
s_SectorNum=SYSTEM_RECORDADDR/0x8000;
pagestart=s_SectorNum*128+(SYSTEM_RECORDADDR-LOCK_RECORDADDR)/256;
__disable_irq();
FLASHIAP_PrepareSectorForWrite(s_SectorNum, s_SectorNum);
FLASHIAP_ErasePage(pagestart,pagestart, SystemCoreClock);
FLASHIAP_PrepareSectorForWrite(s_SectorNum, s_SectorNum);
FLASHIAP_CopyRamToFlash(SYSTEM_RECORDADDR, (uint32_t *)&ptr[0], RecordSize,
SystemCoreClock);
free(ptr);
__enable_irq();
- 实验结果
把 SYSTEM_RECORDADDR 源地址的数据与写入 Flash 数据对比，若一致则写入正确。关于写入 Flash 的数据可在 Debugger 下查看，如下图所示，红色框为数据存入 Flash 地址，绿色框为写入数据，未写入数据显示 FF。
图4-1 Flash数据
- 总结
以上介绍了把数据存储在 Flash 中的基本流程，即先了解主控 MCU 的 Flash 情况；然后对各模块数据划分存储区间；之后为软件编程做准备（了解相关库函数及 Flash 读写规则）；最后则编程实现功能。关于以上提供的部分代码只能用于解决只有一份数据写入某个 Flash 地址，之后没有连续数据的情况。关于多份连续数据如何存储入 Flash，可以前往我的 E-Lock 系列博文的下一篇 E-Lock 之数据存储 （2） 中寻找答案。
- 参考文献
- 《MCUXpresso SDK API Reference Manual_LPC5410x》——NXP 官网
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