【分享】Flash 管理工具： FAL （Flash 抽象层）库

Fillmore · 发表于 2019-5-24 10:29:20

本帖最后由 Fillmore 于 2019-5-24 10:31 编辑

之前做了一些关于 Flash 的开源组件，比如：EasyFlash，SFUD， EasyLogger(内部的 Flash 插件)，经常会有些网友问我一些关于 Flash 的问题，比如：在 Flash 的使用过程相信大家会经常遇到 OTA 升级时如何对 Flash 进行分区，多个 Flash 如何集中管理，片外的 fatfs 文件系统能否跑在片内等。
今天跟大家分享一个运行在MCU上的 Flash 管理工具，名为 FAL（Flash 抽象层），它是 RT-Thread 开源的一个通用软件包，能够运行在裸机平台，也能无缝兼容 RT-Thread 系统。一起来看下它的特色。

介绍

FAL (Flash Abstraction Layer) Flash 抽象层是对 Flash 及基于 Flash 的分区进行管理、操作的抽象层，对上层统一了 Flash 及分区操作的 API ，并具有以下特性：

支持静态可配置的分区表，并可关联多个 Flash 设备；
分区表支持自动装载。避免在多固件项目，分区表被多次定义的问题；
代码精简，对操作系统无依赖，可运行于裸机平台，比如对资源有一定要求的 Bootloader；
统一的操作接口。保证了文件系统、OTA、NVM（例如：EasyFlash）等对 Flash 有一定依赖的组件，底层 Flash 驱动的可重用性；
自带基于 Finsh/MSH 的测试命令，可以通过 Shell 按字节寻址的方式操作（读写擦） Flash 或分区，方便开发者进行调试、测试；

FAL 框架图如下：

使用 fal

使用 fal 前需要对项目的 Flash 进行移植工作，移植的文档位于： /samples/porting/README.md 。移植完成后，调用 fal_init() 初始化该库。

常见应用

基于 FAL 分区的 fatfs 文件系统例程
基于 FAL 分区的 littlefs 文件系统应用笔记
基于 FAL 分区的 EasyFlash 移植说明

Finsh/MSH 测试命令

fal 提供了丰富的测试命令，项目只要在 RT-Thread 上开启 Finsh/MSH 功能即可。在做一些基于 Flash 的应用开发、调试时，这些命令会非常实用。它可以准确的写入或者读取指定位置的原始 Flash 数据，快速的验证 Flash 驱动的完整性，甚至可以对 Flash 进行性能测试。

具体功能如下：输入 fal 可以看到完整的命令列表

[mw_shl_code=applescript,true]msh />fal
Usage:
fal probe [dev_name|part_name] - probe flash device or partition by given name
fal read addr size             - read 'size' bytes starting at 'addr'
fal write addr data1 ... dataN - write some bytes 'data' starting at 'addr'
fal erase addr size             - erase 'size' bytes starting at 'addr'
fal bench <blk_size>          - benchmark test with per block size
msh />[/mw_shl_code]

指定待操作的 Flash 设备或 Flash 分区

当第一次使用 fal 命令时，直接输入 fal probe 将会显示分区表信息。可以指定待操作的对象为分区表里的某个分区，或者某个 Flash 设备。

分区或者 Flash 被成功选中后，还将会显示它的一些属性情况。大致效果如下：

擦除数据

先输入 fal erase ，后面跟着待擦除数据的起始地址以及长度。以下命令为：从 0 地址（相对 Flash 或分区）开始擦除 4096 字节数据

注意：根据 Flash 特性，擦除动作将按扇区对齐进行处理。所以，如果擦除操作地址或长度未按照 Flash 的扇区对齐，将会擦除掉与其关联的整个扇区数据。
msh />fal erase 0 4096
Erase data success. Start from 0x00000000, size is 4096.
msh />

[color=rgb(51, 102, 153) !important]复制代码

写入数据

先输入 fal write ，后面跟着 N 个待写入的数据，并以空格隔开。以下命令为：从地址 8 的位置依次开始写入 1、2、3、4 、 5 这 5 个字节数据

[mw_shl_code=applescript,true]msh />fal write 8 1 2 3 4 5
Write data success. Start from 0x00000008, size is 5.
Write data: 1 2 3 4 5 .
msh />[/mw_shl_code]

读取数据

先输入 fal read ，后面跟着待读取数据的起始地址以及长度。以下命令为：从 0 地址开始读取 64 字节数据

[mw_shl_code=applescript,true]msh />fal read 0 64
Read data success. Start from 0x00000000, size is 64. The data is:
Offset (h) 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
[00000000] FF FF FF FF FF FF FF FF 01 02 03 04 05 FF FF FF
[00000010] FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
[00000020] FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
[00000030] FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF FF
msh />[/mw_shl_code]

性能测试

性能测试将会测试 Flash 的擦除、写入及读取速度，同时将会测试写入及读取数据的准确性，保证整个 Flash 或整个分区的写入与读取数据的一致性。

先输入 fal bench ，后面跟着待测试 Flash 的扇区大小（请查看对应的 Flash 手册，SPI Nor Flash 一般为 4096）。由于性能测试将会让整个 Flash 或者整个分区的数据丢失，所以命令最后必须跟 yes 。

[mw_shl_code=applescript,true]msh />fal bench 4096 yes
Erasing 1048576 bytes data, waiting...
Erase benchmark success, total time: 2.674S.
Writing 1048576 bytes data, waiting...
Write benchmark success, total time: 7.107S.
Reading 1048576 bytes data, waiting...
Read benchmark success, total time: 2.716S.
msh />
[/mw_shl_code]

更多 API 及最新代码详见 GitHub：https://github.com/RT-Thread-packages/fal
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