一、背景

NRF52832 內部 Flash 的存儲官方提供了兩種方式，一種是 FStorage 方式，另一種是在 FStorage 基礎上的 FDS 方式。

1.1 FDS方式

Flash 數據存儲（FDS）模塊是芯片上閃存的最小化文件系統，它可以最小化數據損壞的風險，並簡化了持久存儲的交互。它通過在文件中組織數據來實現這一點，這些數據由一個或多個記錄組成。這些記錄包含實際的數據，可以被寫入、刪除、更新或檢索。

將數據作爲文件處理的概念，提供了一個高水平的抽象方案。您可以使用 FDS 模塊，而不需要詳細瞭解內部使用的實際數據格式。相反，您可以只處理文件和記錄，並將模塊用作黑盒。

該 FDS 模塊化的設計方法提供了以下好處：

通過不斷驗證的方式來最小化訪問損壞數據的風險：在掉電後，數據可能沒有被完全寫入，這時認爲數據爲無效數據，通過驗證來確保 FDS 識別無效的數據，並且不將損壞的數據返回給用戶。
在打開記錄時提供（可選的）CRC校驗，以確保數據寫入以後沒有發生變化。
最小化 Flash 操作（更新和刪除）：FDS 沒有刪除完整的頁面的操作，而是先存儲新數據的副本，然後通過一個寫操作來使舊的數據失效。
基本的損耗均衡：內部 Flash 的寫入次數雖然非常多，但是超過寫入次數限制也會損壞 Flash，FDS 模式通過順序寫和垃圾收集提供了一個相當平均的 Flash 使用級別，也就是說把讀寫均勻的分佈在 Flash 空間上，使得不會出現哪塊位置由於過度的讀寫造成損壞。
在不需要複製數據的情況下可以輕鬆訪問數據，使得訪問這些數據的影響與數據的大小無關。
通過靈活選擇數據塊的大小來最小化的使用內存，而不是需要一個固定長度。
對數據的內容不加限制（這意味着可以包含特殊字符）。

二、移植文件

注意：以下出現缺失common.h文件錯誤，去除即可。uint8改爲uint8_t或unsigned char或自己宏定義
鏈接：https://pan.baidu.com/s/1NeVo1GSFDjByWwdA8gkX8w 提取碼：mm86
將 board_flash_fds.c 和 board_flash_fds.h 兩個文件加入工程的Application文件夾下

2.1 board_flash_fds.c

/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */
#include "fds.h"
#include "nrf_delay.h"
#include "nrf_log.h"

#include "board_flash_fds.h"
#include "common.h"

static void fdsCallbackFunc(fds_evt_t const *pFdsEvent);
static bool readFdsData(uint16 fileId, uint16 key, uint8 *pData, uint8 dataLen);
static bool writeFdsData(uint16 fileId, uint16 key, uint8 *pData, uint8 dataLen);
static uint8 getWordLength(uint8 dataLen);
static uint32 flashUpdateWithWaiting(fds_record_desc_t *pDesc, fds_record_t *pRec);
static uint32 flashWriteWithWaiting(fds_record_desc_t *pDesc, fds_record_t *pRec);
static uint32 flashDelete(fds_record_desc_t *pDesc);
static void waitForFlashOperationToComplete(void);

/*********************************************************************
 * LOCAL VARIABLES
 */
static bool volatile s_fdsIfInitialized;												// FDS初始化完成標誌
static fds_record_desc_t s_recordDesc;
static uint8 s_dataBuffer[FDS_BUFFER_SIZE];
static uint16 s_currentId;

/*********************************************************************
 * PUBLIC FUNCTIONS
 */
/**
 @brief FDS讀寫內存初始化
 @param 無
 @return 無
*/
bool Fds_FlashInit(void)
{
	ret_code_t retCode;
	fds_record_t record;
		
	(void)fds_register(fdsCallbackFunc);												// FDS註冊
	
	retCode = fds_init();																// FDS初始化
	APP_ERROR_CHECK(retCode);
	while(!s_fdsIfInitialized)															// 等待初始化完成
    {
        sd_app_evt_wait();																// 等待過程中待機
    }	
	
	//第一次寫入其實也同時就是創建過程。所以fds模塊會返回這個創建的記錄的現相關信息
	retCode = fds_record_write(&s_recordDesc, &record);
	
	if(retCode == NRF_SUCCESS)
	{
		return true;
	}
	return false;
}

/**
 @brief FDS讀寫內存操作
 @param fileId -[in]  
 @param readWriteFlag -[in] 讀寫操作標誌
 @param pData -[in&out] 指向需要操作的數據
 @param dataLen -[in] 數據長度
 @return 無
*/
void Fds_FlashContrl(uint16 fileId, uint8 readWriteFlag, uint8 *pData, uint8 dataLen)
{
    if(readWriteFlag == FDS_READ)                       								// 讀取數據
    {
		readFdsData(fileId, TEMPERATURE_FLASH_KEY, pData, dataLen);
    }
    else 																				// 寫入數據
    {
		writeFdsData(fileId, TEMPERATURE_FLASH_KEY, pData, dataLen);
    }
}


/*********************************************************************
 * LOCAL FUNCTIONS
 */
/**
 @brief FDS事件回調函數
 @param pFdsEvent -[in] FDS事件
 @return 無
*/
static void fdsCallbackFunc(fds_evt_t const *pFdsEvent)
{
    switch(pFdsEvent->id)
    {
        case FDS_EVT_INIT:
		{
            if(pFdsEvent->result == FDS_SUCCESS)
            {
               s_fdsIfInitialized = true;
            }
		} break;

        case FDS_EVT_WRITE:
        {
			if(pFdsEvent->result == FDS_SUCCESS)
			{
				NRF_LOG_INFO("Record IDw:\t0x%04x",  pFdsEvent->write.record_id);
				NRF_LOG_INFO("File ID:\t0x%04x",    pFdsEvent->write.file_id);
				NRF_LOG_INFO("Record key:\t0x%04x", pFdsEvent->write.record_key);
			}
        } break;
		
		case FDS_EVT_UPDATE:
        {
			if(pFdsEvent->result == FDS_SUCCESS)
			{
				NRF_LOG_INFO("Record IDu:\t0x%04x",  pFdsEvent->write.record_id);
				NRF_LOG_INFO("File ID:\t0x%04x",    pFdsEvent->write.file_id);
				NRF_LOG_INFO("Record key:\t0x%04x", pFdsEvent->write.record_key);
			}
        } break;

        case FDS_EVT_DEL_RECORD:
        {
            if(pFdsEvent->result == FDS_SUCCESS)
            {
                NRF_LOG_INFO("Record IDd:\t0x%04x",  pFdsEvent->del.record_id);
                NRF_LOG_INFO("File ID:\t0x%04x",    pFdsEvent->del.file_id);
                NRF_LOG_INFO("Record key:\t0x%04x", pFdsEvent->del.record_key);
            }
        } break;

        default:
			break;
    }
}

static bool readFdsData(uint16 fileId, uint16 key, uint8 *pData, uint8 dataLen)
{
	ret_code_t retCode;
	fds_record_desc_t recordDesc = {0};
	fds_find_token_t token = {0};

	retCode = fds_record_find(fileId, key, &recordDesc, &token);

	if(retCode == FDS_SUCCESS)
	{
		s_currentId = recordDesc.record_id;
			
		fds_flash_record_t record = {0};
		fds_record_open(&recordDesc, &record);

		memcpy(pData, record.p_data, dataLen);
		fds_record_close(&recordDesc);

		return true;
	}
	return false;
}

static bool writeFdsData(uint16 fileId, uint16 key, uint8 *pData, uint8 dataLen)
{
	ret_code_t retCode;
	fds_record_desc_t recordDesc = {0};
	fds_find_token_t token = {0};
	fds_record_t record = {0};
		
	retCode = fds_record_find(fileId, key, &recordDesc, &token);
		
	record.file_id = fileId;
	record.key = key;		
	memcpy(s_dataBuffer, pData, dataLen);
	record.data.p_data = (uint8 *) s_dataBuffer;
	record.data.length_words = getWordLength(dataLen);

	if(retCode == FDS_SUCCESS)			// 找到之前記錄，進行更新
	{
		retCode = flashUpdateWithWaiting(&recordDesc, &record);
	}
	else 
	{
		flashDelete(&recordDesc);
		retCode = flashWriteWithWaiting(&recordDesc, &record);
	}
	
	return true;
}

static uint8 getWordLength(uint8 dataLen)
{
	uint8 word_length ;
	
	if(FDS_BUFFER_SIZE < dataLen)
	{
		dataLen = FDS_BUFFER_SIZE;
	}
	word_length = dataLen / 4;
	
	if(dataLen % 4)
	{
		word_length += 1;	
	}
	return word_length;
}

static uint32 flashUpdateWithWaiting(fds_record_desc_t *pDesc, fds_record_t *pRec)
{
	ret_code_t retCode; 
	
	retCode = fds_record_update(pDesc, pRec);
	waitForFlashOperationToComplete();
	
	return retCode;
}

static uint32 flashWriteWithWaiting(fds_record_desc_t *pDesc, fds_record_t *pRec)
{
	ret_code_t retCode; 
	
	retCode = fds_record_write(pDesc, pRec);
	waitForFlashOperationToComplete();

	return retCode;
}

static uint32 flashDelete(fds_record_desc_t *pDesc)
{
	ret_code_t retCode; 
	
	retCode = fds_record_delete(pDesc);
	waitForFlashOperationToComplete();

	return retCode;
}

static void waitForFlashOperationToComplete(void)
{
	nrf_delay_ms(10);
}

/****************************************************END OF FILE****************************************************/

2.2 board_flash_fds.h

#ifndef _BOARD_FLASH_FDS_H_
#define _BOARD_FLASH_FDS_H_

/*********************************************************************
 * INCLUDES
 */
#include "common.h"

/*********************************************************************
 * DEFINITIONS
 */
#define FDS_READ            	0x00
#define FDS_WRITE				0x01

#define TEMPERATURE_FLASH_ID    0x00A0
#define TEMPERATURE_FLASH_KEY   0x00B0

#define FDS_BUFFER_SIZE			200

/*********************************************************************
 * API FUNCTIONS
 */
bool Fds_FlashInit(void);
void Fds_FlashContrl(uint16 fileId, uint8 readWriteFlag, uint8 *pData, uint8 dataLen);
#endif /* _BOARD_FLASH_FDS_H_ */

三、API調用

需包含頭文件 board_flash_fds.h

Fds_FlashInit

功能	初始化Flash讀寫模塊
函數定義	bool Fds_FlashInit(void)
參數	無
返回	成功或失敗

Fds_FlashContrl

功能	Flash讀寫操作
函數定義	void Fds_FlashContrl(uint16 fileId, uint8 readWriteFlag, uint32 *pData, uint8 dataLen)
參數	fileId：文件標識ID readWriteFlag：讀寫標記，0-讀，1-寫 pData：讀寫的數據 dataLen：寫入數據長度
返回	無

四、SDK配置

點擊 sdk_config.h 文件

選擇 Configuration Wizard

nRF_Libraries 中勾選FDS相關選項

define FDS_ENABLED 1
對 FDS 進行使能，在實現 FDS 庫函數之前，需要首先將其設置爲 1。
define FDS_VIRTUAL_PAGES 3
define FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE 1024
這兩個參數用於配置要使用的虛擬頁面數量及其大小。
FDS_VIRTUAL_PAGES：要使用的虛擬 Flash 頁面的數量。系統爲垃圾收集預留了一個虛擬頁面。因此，最少是兩個虛擬頁面：一個用於存儲數據的頁面和一個用於系統垃圾收集的頁面。FDS 使用的閃存總量爲 FDS_VIRTUAL_PAGES * FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE * 4 字節。
FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE：虛擬 Flash 頁面的大小。用 4 字節的倍數表示。默認情況下，虛擬頁面的大小與物理頁面相同。虛擬頁面的大小必須是物理頁面大小的倍數。
define FDS_BACKEND 2
配置 nrf_fstorage 後臺被 FDS 模式用於寫入 Flash。
參數選擇爲 NRF_FSTORAGE_NVMC 時，FDS_BACKEND 定義爲 1。沒有使用藍牙協議棧工程時，使用這個。
參數選擇爲 NRF_FSTORAGE_SD 時，FDS_BACKEND 定義爲 2。使用藍牙協議棧工程時，使用這個。
define FDS_OP_QUEUE_SIZE 4
內部隊列的大小。如果經常得到同步的 FDS_ERR_NO_SPACE_IN_QUEUES 錯誤，請增加這個值。
define FDS_CRC_CHECK_ON_READ 1
define FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE 0
FDS_CRC_CHECK_ON_READ：使能 CRC 檢查。當記錄寫入閃存時保存記錄的 CRC，並在記錄打開時檢查它。使用 FDS 函數的用戶仍然可以“看到”不正確的 CRC 記錄，但是不能打開它們。此外，它們在被刪除之前不會被垃圾收集。
FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE：對新記錄進行 CRC 檢查。此設置可用於確保記錄數據在寫入 Flash 時不會發生更改。
define FDS_MAX_USERS 4
可以註冊的回調的最大數量。

五、使用例子

1）添加頭文件

#include "board_flash_fds.h"

2）添加初始化代碼（SDK15.3 中 ble_peripheral 的 ble_app_template 工程 main() 函數中）
加入 Fstorage_FlashInit()

int main(void)
{
	bool erase_bonds;

    /*-------------------------- 外設驅動初始化 ---------------------------*/
	// Initialize.
    log_init();																	// 日誌驅動初始化																	
    timers_init();																// 定時器驅動初始化（在此加入自定義定時器）
	Fds_FlashInit();														    // 初始化Flash讀寫模塊	
	
	/*-------------------------- 藍牙協議棧初始化 ---------------------------*/
    power_management_init();
    ble_stack_init();															// 協議棧初始化
    gap_params_init();
    gatt_init();
    advertising_init();															// 廣播初始化
    services_init();															// 服務初始化
    conn_params_init();															// 連接參數初始化
    peer_manager_init();
	
	/*-------------------------- 開啓應用 ---------------------------*/
	// Start execution.
    NRF_LOG_INFO("Template example started."); 
    advertising_start(erase_bonds);												// 開啓廣播	
	application_timers_start();													// 定時器應用開啓（在此開啓自定義定時器）	
	Fds_FlashContrl(CUSTOM_FSTORAGE_ADDR, FSTORAGE_READ, (uint32 *) &s_totalConfigData, sizeof(s_totalConfigData));

    // Enter main loop.
    for(;;)
    {
        idle_state_handle();
    }
}

3）在開啓應用部分讀取數據

/*-------------------------- 開啓應用 ---------------------------*/
// Start execution.
Fds_FlashContrl(CUSTOM_FSTORAGE_ADDR, FSTORAGE_READ, (uint32 *) &s_totalConfigData, sizeof(s_totalConfigData));
advertising_start(erase_bonds);												// 開啓廣播	
application_timers_start();													// 定時器應用開啓（在此開啓自定義定時器）

• 由 Leung 寫於 2020 年 3 月 19 日

• 參考：青風電子社區
　　　　弄懂FDS
　　　　FDS的GC操作
　　　　 FDS的掉電分析

NRF52832學習筆記（17）——Flash接口使用（FDS方式）

一、背景

1.1 FDS方式

二、移植文件

2.1 board_flash_fds.c

2.2 board_flash_fds.h

三、API調用

四、SDK配置

五、使用例子

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