Nuvoton M2L31把ReRAM請進MCU存儲這件事該換思路了做嵌入式這些年大家早就習(xí)慣了“MCU Flash SRAM”這套固定搭配代碼燒進去、掉電不丟、跑起來夠快就完事了。但最近新唐Nuvoton推出的M2L31系列微控制器把ReRAM也就是憶阻器做成了片內(nèi)非易失性存儲這事值得好好聊聊。別一聽“憶阻器”就覺得是實驗室里的黑科技它現(xiàn)在已經(jīng)實打?qū)嵉剡M到量產(chǎn)MCU里了。這篇博文就結(jié)合我實際調(diào)試低功耗Arm MCU的經(jīng)驗把這個芯片背后的技術(shù)邏輯、開發(fā)時要注意的細節(jié)以及整個行業(yè)存儲方案的走向一次講清楚。不管是做IoT終端、可穿戴設(shè)備還是工業(yè)傳感器這篇內(nèi)容都能幫你少走彎路。1. 內(nèi)容整體設(shè)計與思路拆解1.1 ReRAM到底是什么憑什么進MCU先花點時間把ReRAM的原理講明白因為后面所有關(guān)于M2L31的開發(fā)決策其實都繞不開這個存儲單元的物理特性。ReRAM的全稱是Resistive Random-Access Memory中文叫阻變式存儲器。它的核心存儲單元是一個金屬-絕緣體-金屬的三層結(jié)構(gòu)中間的絕緣介質(zhì)材料常見的有HfO?、TaO?等在施加不同極性的電壓后會在高阻態(tài)和低阻態(tài)之間可逆切換。高阻態(tài)可以約定為邏輯“0”低阻態(tài)約定為邏輯“1”這樣就成了一個非易失存儲單元。這個機制在物理上叫“導(dǎo)電細絲的形成與斷裂”電場把氧空位排成一條細絲器件就導(dǎo)通反向電壓把細絲熔斷器件就恢復(fù)高阻。整個過程不需要像Flash那樣把電子注入浮柵或者從浮柵里拉出來所以ReRAM的寫入速度天然就比Flash快好幾個數(shù)量級。那為什么現(xiàn)在才輪到它上MCU核心原因是Flash在先進工藝節(jié)點下面臨的物理極限越來越難突破。大家都清楚Flash存儲陣列要占額外的光罩層工藝每往下走一代浮柵器件的電荷保持能力、耦合比、編程干擾這些問題就越難平衡。MCU現(xiàn)在主流停留在40nm、55nm甚至更老的節(jié)點很大一部分原因就是“邏輯電路想升級工藝但Flash不答應(yīng)”。ReRAM的優(yōu)勢在于它的存儲單元和CMOS邏輯工藝兼容性非常好不需要額外的浮柵結(jié)構(gòu)理論上可以在更先進的節(jié)點上和邏輯電路一起做出來。新唐把ReRAM做進單片MCU里本質(zhì)上是在用這個技術(shù)特性換取更高的集成度、更快的寫入速度和更低的工作電壓。另外要提一個很多人會忽略的指標(biāo)擦寫粒度。Flash的最小擦除單位是一個扇區(qū)通常4KB你要改一個字節(jié)理論上要把整個扇區(qū)讀出來、擦掉、再寫回去這個過程又慢又傷壽命。ReRAM沒有“擦除”這個前置動作可以直接按字節(jié)或者按小頁覆寫這對用MCU做數(shù)據(jù)記錄比如存?zhèn)鞲衅魅罩?、掉電保存參?shù)的場景來說開發(fā)體驗是質(zhì)變級別的。1.2 為什么是新唐先量產(chǎn)M2L31的定位分析新唐這次把ReRAM MCU量產(chǎn)不是拍腦袋的決定。Nuvoton這幾年的產(chǎn)品線一直圍繞Arm Cortex-M系列深耕從M0、M4到M23、M33覆蓋了消費電子到工業(yè)控制的大部分價位段。他們選擇在M2L31這個型號上首發(fā)ReRAM很顯然是經(jīng)過仔細考量的。從型號命名來看“M2”對應(yīng)Arm Cortex-M23內(nèi)核“L”代表低功耗Low Power“31”是產(chǎn)品序列號。M23核基于ARMv8-M架構(gòu)最大的特點是支持TrustZone安全擴展同時把功耗控制做得非常細膩非常適合電池供電的IoT設(shè)備。新唐在一個“M23低功耗”的平臺上首發(fā)ReRAM邏輯上非常順低功耗設(shè)備對MCU的睡眠電流、喚醒時間、存儲寫入功耗都有極致要求而ReRAM低電壓寫入、無擦除延遲、掉電不丟的特性恰好能把這幾項全部拉滿。M2L31的具體配置從公開資料來看它把ReRAM陣列直接集成在芯片內(nèi)部既當(dāng)程序存儲用也允許用戶把一部分容量劃成數(shù)據(jù)存儲區(qū)。這意味著以前“外掛EEPROM”或者“用Flash模擬EEPROM”的傳統(tǒng)做法在M2L31上可以直接砍掉一顆芯片就把主控和存儲都包圓了。對系統(tǒng)設(shè)計來說BOM成本降低是其次布局面積縮小和故障點減少才是更實在的紅利。還有一個容易被忽視的定位考量可靠性。工業(yè)場景和車載場景對非易失存儲的寫次數(shù)和極端溫度下的數(shù)據(jù)保持力有硬性要求傳統(tǒng)Flash在高溫下電荷泄漏是老大難問題。ReRAM的導(dǎo)電細絲狀態(tài)和溫度的關(guān)系比浮柵電荷弱得多理論上在高溫環(huán)境下的數(shù)據(jù)保持力表現(xiàn)更好。新唐把首發(fā)型號定位在M23低功耗平臺說明他們想先把“功耗”和“可靠性”這兩個標(biāo)簽打出去再往更高性能的M33/M55平臺擴展。這個節(jié)奏和我接觸過的一些國產(chǎn)芯片廠商的做法很一致新技術(shù)先拿一個成熟內(nèi)核試水跑通供應(yīng)鏈和工具鏈再逐步鋪開。1.3 用M2L31開發(fā)的典型場景既然要聊實操就得先明確M2L31適合做什么。以我個人的理解它最典型的場景有這么幾類第一類是電池供電的低功耗傳感終端。比如智能門鎖、環(huán)境監(jiān)測節(jié)點、電子標(biāo)簽這類設(shè)備MCU大部分時間在睡眠偶爾醒來讀一下傳感器、存一筆數(shù)據(jù)、發(fā)一條無線報文。這類設(shè)備最怕的就是“存數(shù)據(jù)的時候要把Flash整個扇區(qū)擦掉”不僅慢而且瞬時電流大經(jīng)常把電源電壓拉出毛刺。ReRAM的可字節(jié)覆寫特性以及寫入時低功耗特性能讓數(shù)據(jù)記錄過程變得更平滑。第二類是配置參數(shù)頻繁更新的設(shè)備。有些工業(yè)現(xiàn)場設(shè)備需要頻繁修改運行參數(shù)如果用帶Flash的普通MCU寫參數(shù)的時候得小心翼翼地做磨損均衡算法復(fù)雜還容易出bug。M2L31這種ReRAM方案寫壽命遠高于傳統(tǒng)EEPROM你可以把參數(shù)直接映射到固定地址每改一次直接覆寫不用考慮擦除對壽命的影響代碼邏輯能簡化一大截。第三類是安全啟動和密鑰存儲類應(yīng)用。M23內(nèi)核帶TrustZone配合ReRAM的原生非易失特性可以把安全密鑰放在ReRAM的特定保護分區(qū)里。ReRAM的寫入速度快也方便配合安全算法做臨時敏感數(shù)據(jù)的掉電保護。比如設(shè)備檢測到物理入侵要立刻擦除密鑰ReRAM的快速覆寫能力能在極短時間內(nèi)完成銷毀動作這是傳統(tǒng)Flash做不到的。2. 核心細節(jié)解析與實操要點2.1 存儲架構(gòu)變了代碼和數(shù)據(jù)的布局要重新想以前做MCU開發(fā)代碼放在Flash里運行時代碼可能拷貝到SRAM執(zhí)行尤其是做IAP升級或者低功耗模式的時候變量放SRAM配置數(shù)據(jù)模擬EEPROM放在Flash的某個扇區(qū)。到了M2L31上ReRAM既是程序存儲又是數(shù)據(jù)存儲但要注意它的存儲特性還是和Flash有區(qū)別的不能直接照搬以前的做法。第一個區(qū)別是寫入壽命。ReRAM的耐久性雖然比Flash好很多但也不是無限次寫入。你依然要有“分區(qū)域管理”的概念程序區(qū)寫一次基本就不再動了數(shù)據(jù)區(qū)才是頻繁擦寫的地方所以要合理劃分ReRAM容量別把日志類的頻繁寫入操作和程序代碼放在同一個物理區(qū)域。好在M2L31的ReRAM陣列支持區(qū)域劃分具體容量邊界在開發(fā)環(huán)境的頭文件里可以配置。我的建議是先把程序區(qū)留足剩下的空間再作為數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)區(qū)里再做環(huán)形緩沖而不是隨便找個地址就開始寫。第二個區(qū)別是寫入速度。ReRAM的字節(jié)寫時間遠快于Flash扇區(qū)擦除編程的時間但快不代表你可以在中斷服務(wù)函數(shù)里直接寫。因為ReRAM寫入過程還是需要一定的時序控制而且寫入過程中如果被更高優(yōu)先級的中斷打斷可能會造成寫時序異常最壞情況下會導(dǎo)致寫入數(shù)據(jù)錯誤。我見過不少同事第一次用新型非易失存儲時直接在ADC中斷里寫日志結(jié)果偶發(fā)性數(shù)據(jù)錯亂。正確的做法是把待寫數(shù)據(jù)放到SRAM緩沖區(qū)在主循環(huán)或者專門的任務(wù)里統(tǒng)一寫入寫之前關(guān)閉可嵌套中斷或者用互斥信號量保護。第三個區(qū)別是電源電壓。ReRAM寫入時需要的內(nèi)部電壓通常由電荷泵提供和Flash類似但峰值電流可能不同。如果你的系統(tǒng)是電池供電而且電池電壓已經(jīng)比較低寫ReRAM的瞬間壓降可能導(dǎo)致掉電復(fù)位。實測下來最好在電路板上預(yù)留一個足夠容量的儲能電容或者在軟件上做“電壓監(jiān)測-寫操作”的聯(lián)動電壓低于閾值時延遲寫入或暫停寫入等電壓恢復(fù)再繼續(xù)。這個思路在傳統(tǒng)Flash方案里也有但ReRAM寫入電流的波形不同需要實測確認(rèn)。2.2 Cortex-M23內(nèi)核調(diào)試與SWD接口細節(jié)M2L31的內(nèi)核是Cortex-M23在調(diào)試上有一個重要特性它和M3/M4/M33的調(diào)試組件不完全一樣。M23是ARMv8-M基線版本調(diào)試接口雖然還是SWDSerial Wire Debug但調(diào)試寄存器的布局有些差異。J-Link、DAP-Link這些主流調(diào)試器的新版本固件都支持M23不過用老版本調(diào)試器時可能識別不到這是第一個坑。SWD接口接線方面M2L31同樣只需要SWDIO、SWCLK、GND這三根線再加上可選的SWO。SWO在M23上不一定支持標(biāo)準(zhǔn)跟蹤輸出如果你需要實時跟蹤日志建議先查一下M2L31參考手冊里SWO是否映射到了ITM引腳。以我的經(jīng)驗很多低功耗MCU的SWO引腳是復(fù)用其他功能的出廠默認(rèn)并不一定開啟如果你在調(diào)試器里發(fā)現(xiàn)SWO沒有任何輸出先別懷疑硬件去翻一下引腳復(fù)用寄存器的默認(rèn)配置。另外M23內(nèi)核支持調(diào)試認(rèn)證Debug Authentication簡單說就是可以對調(diào)試口進行安全鎖定。如果你在開發(fā)過程中把調(diào)試口鎖了然后忘了密碼那芯片就只能通過全擦除或者特定解鎖序列恢復(fù)這個操作會連程序區(qū)一起清空。實際操作中我的建議是在開發(fā)初期先不要使能調(diào)試口保護等所有代碼功能都驗證完最后再做安全配置。不然中途想調(diào)bug結(jié)果調(diào)試口打不開心態(tài)容易崩。M23還有一個特性叫“Execution Memory Protection”簡稱EMP。它可以讓代碼區(qū)只能執(zhí)行不能讀或者不能同時讀寫。這個特性在防固件提取方面很強但如果你調(diào)試時發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)讀出來全是0xFF可以考慮是不是EMP把讀訪問擋掉了。排查思路是先把EMP配置全部關(guān)閉確認(rèn)功能正常再逐步加保護策略。2.3 ReRAM驅(qū)動與初始化流程在M2L31上做底層驅(qū)動和傳統(tǒng)Flash驅(qū)動有些區(qū)別。芯片出廠時ReRAM陣列一般是未編程狀態(tài)第一次上電需要先確認(rèn)存儲映射是否正常。一般流程是這樣第一步配置時鐘。ReRAM控制器掛在哪個總線時鐘域、是否需要使能讀寫時鐘要先查數(shù)據(jù)手冊。如果時鐘沒開對ReRAM地址的訪問會直接觸發(fā)總線錯誤HardFault。我踩過的坑是用Keil調(diào)試時程序跑飛了單步跟進去發(fā)現(xiàn)是時鐘樹里某一位被默認(rèn)配置成關(guān)閉ReRAM地址空間訪問直接總線錯誤。第二步使能ReRAM控制器。有些MCU的ReRAM控制器默認(rèn)是禁用狀態(tài)需要往控制寄存器寫解鎖序列才能啟用。解鎖序列的目的是防止軟件誤操作意外改變存儲區(qū)域的映射或保護屬性。千萬別小看這一步驟如果使能順序不對后面所有讀寫操作行為都是未定義的。第三步設(shè)置等待狀態(tài)和讀電流/寫電流參數(shù)。ReRAM在不同電壓和溫度條件下可能需要不同的讀參考電流和寫脈沖寬度。這些參數(shù)一般由廠家的初始化庫幫你配好但如果你跑在低電壓模式下可能需要手動調(diào)一下。廠家的應(yīng)用筆記通常會給出不同電壓區(qū)間的推薦配置值。實際測試時跑一遍全地址讀寫校驗同時把供電電壓從高到低掃一遍能有效發(fā)現(xiàn)參數(shù)配置是否留有裕量。第四步劃分用戶數(shù)據(jù)區(qū)。通過配置寄存器把ReRAM陣列的一部分劃成用戶數(shù)據(jù)區(qū)。這個配置通常是一次性的建議在量產(chǎn)燒錄階段就固化好。不同區(qū)域的讀保護、寫保護級別也要在初始化階段設(shè)置完成。3. 實操過程與核心環(huán)節(jié)實現(xiàn)3.1 開發(fā)環(huán)境搭建從Keil到命令行交叉編譯先用最熟悉的Keil MDK來說。M2L31屬于新唐的Arm Cortex-M系列直接在Keil的Device Database里選型號然后選對應(yīng)的Flash Algorithm燒錄算法。如果Keil版本太舊新唐提供的Pack包可能裝不上建議先把MDK升級到5.37以上。裝好Pack之后創(chuàng)建一個新工程在Device選擇界面找到M2L31工程模板會自動帶出正確的啟動文件和分散加載文件sct文件。工程建好后有個重要配置Debug頁的Flash Download選項。因為ReRAM的燒錄算法和Flash不一樣需要把新唐提供的M2L31燒錄算法后綴通常為.FLM添加到燒錄列表里。如果你發(fā)現(xiàn)下載程序時報錯“No Flash Device”十有八九就是這個算法沒添加。另外燒錄算法里的編程時間參數(shù)ReRAM比Flash快不少你可以根據(jù)實際燒錄速度適當(dāng)調(diào)整不過保持默認(rèn)就行。也有不少朋友習(xí)慣命令行交叉編譯流程特別是要做自動化構(gòu)建的。M2L31自然也可以用Arm GNU工具鏈arm-none-eabi-gcc來編譯。需要注意的是用GCC時鏈接腳本要手動編寫要針對M2L31的ReRAM起始地址和大小做匹配。以我用新唐MCU的經(jīng)驗他們的BSP里通常會提供GCC版本的鏈接腳本示例文件。你自己寫的時候要注意ReRAM的起始地址最好通過宏定義引用別寫死因為不同型號芯片的ReRAM容量有區(qū)別。在Linux主機上做Arm交叉編譯時還要留意啟動文件里的堆棧初始化。M23內(nèi)核上電后會從向量表偏移0處取棧頂指針MSP從偏移4處取復(fù)位向量。如果你的鏈接腳本把向量表放在ReRAM開頭那么這兩個值必須正確。實際中遇到的情況是有人把向量表放到SRAM里然后忘了配置MPU允許SRAM執(zhí)行結(jié)果一上電就進HardFault。排查這類問題最快的辦法是用調(diào)試器讀PC寄存器和SP寄存器的值如果PC的值落在SRAM區(qū)域而MPU不允許執(zhí)行直接就能判斷是向量表放置問題。3.2 最小系統(tǒng)設(shè)計與電源樹評估M2L31的硬件設(shè)計第一優(yōu)先級是電源。芯片通常有多個電源域核心邏輯、IO、ReRAM控制器可能分別供電。ReRAM寫入時內(nèi)部電荷泵會從主電源取電瞬時電流可能比Flash編程還平滑但還是要留意電源路徑上的阻抗。PCB設(shè)計時靠近芯片電源引腳放一個0.1μF的陶瓷電容外加一個1μF~10μF的體電容是穩(wěn)妥的做法。如果系統(tǒng)還有射頻模塊電源紋波控制要更嚴(yán)格建議用LDO單獨給MCU供電避免射頻PA的大電流波動影響到ReRAM寫入時序。復(fù)位電路也要單獨提一下。M2L31的復(fù)位引腳建議接一個100nF電容到地加快上電復(fù)位時間。如果你的系統(tǒng)有外部看門狗注意看門狗超時時間和ReRAM寫入時間要匹配。萬一看門狗復(fù)位發(fā)生在ReRAM寫入過程中可能出現(xiàn)寫入不完整的情況。軟件上可以做一個“寫入完成標(biāo)志”每次寫ReRAM前先把目標(biāo)寫入緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)備好再開始寫寫完后在另一個固定的非易失地址置一個完成標(biāo)志位。上電初始化時先檢查這個標(biāo)志如果發(fā)現(xiàn)上次寫操作沒完成就回滾到備份數(shù)據(jù)。這類“先寫數(shù)據(jù)、后寫標(biāo)志”的事務(wù)性設(shè)計在數(shù)據(jù)記錄類產(chǎn)品里很有用。3.3 第一個工程亮燈、按鍵存儲與回讀紙上談兵半天回到實際動手。我一般拿到新開發(fā)板先跑一個最簡單的工程確認(rèn)芯片能跑起來、燒錄沒問題然后再逐步驗證外設(shè)和存儲特性。在M2L31上我先配置一個GPIO口驅(qū)動LED再配置一個按鍵輸入然后做一個很基礎(chǔ)的功能按鍵每按一次把一個遞增計數(shù)器寫入ReRAM用戶數(shù)據(jù)區(qū)同時LED翻轉(zhuǎn)一次。下次上電時從ReRAM讀出這個計數(shù)器顯示在串口上。這看起來簡單但驗證了“寫入、保存、回讀”整條鏈路是把存儲方案跑通的關(guān)鍵第一步。#include NuMicro.h #define APP_DATA_ADDR 0x00010000 // 假設(shè)用戶數(shù)據(jù)區(qū)起始地址 volatile uint32_t g_counter 0; void WriteCounterToReRAM(uint32_t val) { uint32_t u32Addr APP_DATA_ADDR; uint32_t u32Data val; /* 解鎖ReRAM控制器寄存器 */ SYS_UnlockReg(); /* 關(guān)閉數(shù)據(jù)區(qū)緩存確保讀回的是物理存儲數(shù)值 */ ReRAM_DisableCache(); /* 直接按32位寫入ReRAM支持字節(jié)/半字/字覆寫 */ ReRAM_Write(u32Addr, (uint32_t)u32Data, 4); /* 讀取校驗 */ volatile uint32_t chk *(volatile uint32_t *)u32Addr; if (chk ! val) { /* 寫入校驗失敗處理異常 */ } /* 重新鎖定寄存器 */ SYS_LockReg(); } int32_t main(void) { /* 初始化系統(tǒng)時鐘、GPIO示范代碼略 */ /* 上電讀取計數(shù)器 */ g_counter *(volatile uint32_t *)APP_DATA_ADDR; while (1) { if (按鍵按下) { g_counter; WriteCounterToReRAM(g_counter); LED翻轉(zhuǎn); } } }代碼里的WriteCounterToReRAM函數(shù)有幾個細節(jié)一是SYS_UnlockReg和SYS_LockReg的配對使用新唐的MCU對關(guān)鍵寄存器有寫保護這也是防止誤操作的手段二是寫入后立刻回讀校驗確認(rèn)寫入成功。因為ReRAM寫入比Flash快你可以每次寫完后都做一次回讀而不必?fù)?dān)心性能損耗太嚴(yán)重。這里我想強調(diào)一個ReRAM和Flash不一樣的地方不需要先擦除。如果用傳統(tǒng)Flash按鍵每按一次就寫一個32位計數(shù)器你首先得判斷當(dāng)前扇區(qū)是否全為0xFF也就是已經(jīng)被擦除過不是的話得先把舊數(shù)據(jù)讀出來、擦除整個扇區(qū)、再寫回去。在ReRAM上直接按固定地址寫就行大大簡化了代碼。這也是為什么說“開發(fā)體驗是質(zhì)變級別”的邏輯上的收益是很直接的。3.4 數(shù)據(jù)日志區(qū)的環(huán)形緩沖實現(xiàn)單計數(shù)器只是驗證功能真正實用的是數(shù)據(jù)日志。傳感器節(jié)點要定期存儲一批數(shù)據(jù)比如溫度、濕度、電壓等。如果每次都往同一個地址寫即使ReRAM壽命再長也沒必要把磨損集中在一小塊區(qū)域。我建議在ReRAM數(shù)據(jù)區(qū)里做一個環(huán)形緩沖池固定長度、順序?qū)懭?、滿則覆蓋最舊的數(shù)據(jù)。具體做法是把數(shù)據(jù)區(qū)劃分為N個固定大小的槽位每個槽位大小按最長的單條記錄設(shè)計再在頭部放一個索引區(qū)。每次寫入時先讀索引區(qū)找到當(dāng)前寫位置把數(shù)據(jù)寫到對應(yīng)槽位然后更新索引。不需要像Flash那樣考慮“擦除對齊”因為ReRAM可以先覆寫。但是要注意索引區(qū)的更新也是寫入操作如果寫數(shù)據(jù)和寫索引之間掉電可能出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致。改進辦法是索引區(qū)用雙備份先寫“準(zhǔn)備更新”標(biāo)志再更新索引最后清掉“準(zhǔn)備更新”標(biāo)志上電恢復(fù)時如果發(fā)現(xiàn)“準(zhǔn)備更新”標(biāo)志存在就知道上次更新被中斷可以回退到備份索引。我見過有人用ReRAM做得更絕把每次采集的數(shù)據(jù)直接追加在數(shù)據(jù)區(qū)后面用GCGarbage Collection方式定期整理相當(dāng)于把SSD那套FTL思想搬到MCU內(nèi)部。但M2L31的容量有限不建議做太復(fù)雜的FTL簡單環(huán)形緩沖就夠了。重點還是讓寫入操作盡可能均勻地分布在不同物理地址充分發(fā)揮ReRAM壽命優(yōu)勢。4. 常見問題與排查技巧實錄4.1 燒錄失敗或調(diào)試器無法識別這個問題排在第一位?，F(xiàn)象是J-Link/DAP-Link連接時能讀到內(nèi)核IDCODE但下載程序時報錯或者干脆連接不上。原因無非幾種一是內(nèi)核電源沒上電二是SWDIO/SWCLK引腳被復(fù)用成GPIO且外部接了強下拉電阻三是調(diào)試口被安全鎖定。排查方法先量電源引腳電壓確認(rèn)供電正常再用調(diào)試器最低速度如100kHz連接排除信號質(zhì)量或線上干擾問題如果引腳被復(fù)用先按住復(fù)位引腳同時點擊連接在復(fù)位釋放瞬間把調(diào)試器附著上去有些情況下能搶回控制權(quán)如果被安全鎖定只能走芯片的解鎖流程注意解鎖流程通常會把整個非易失存儲清空。所以開發(fā)過程中我通常不開調(diào)試口保護等最后測試安全功能時再開。用Keil時我還遇到過一種情況連接調(diào)試器后調(diào)用Flash Download提示算法加載失敗。這種一般是FLM文件路徑出錯或者設(shè)備數(shù)據(jù)庫文件損壞重裝新唐的Pack包基本上能解決。另外如果用戶通過命令行工具如pyOCD下載先確認(rèn)pyOCD的target列表里包含M2L31沒有的話要更新到最新版本。4.2 ReRAM寫入后數(shù)據(jù)不對或丟失寫入后數(shù)據(jù)不對分兩種情況一種是寫入校驗立即失敗一種是當(dāng)前正常但掉電后下次上電讀出來是錯的。立即失敗可能的原因有寫保護未關(guān)閉目標(biāo)地址不對超出用戶數(shù)據(jù)區(qū)范圍或者寫電流參數(shù)設(shè)置太小?？梢韵扔霉俜降臒浌ぞ呋蛘連SP里的測試?yán)虒δ繕?biāo)地址做一遍全0x55/0xAA交替寫入測試確認(rèn)基礎(chǔ)功能沒問題。如果全地址測試通過但用戶程序失敗重點檢查程序里是否誤配了ReRAM控制寄存器。掉電后丟失的問題大概率是上電時序或者復(fù)位時序?qū)е聦懭胫袛?。用示波器抓一下VDD在寫入期間的波形如果存在毛刺或跌落就要加強電源濾波。軟件上要給寫入任務(wù)加事務(wù)標(biāo)志避免因復(fù)位導(dǎo)致半寫狀態(tài)。另外ReRAM的數(shù)據(jù)保持力在高溫下會下降如果產(chǎn)品有高溫存儲要求建議做高溫老化數(shù)據(jù)保持測試不要只看常溫。4.3 低功耗模式下ReRAM訪問異常低功耗是M2L31的大賣點之一但在低功耗模式下訪問ReRAM要特別小心。芯片進入深度睡眠后主時鐘可能關(guān)了ReRAM控制器的時鐘如果也被關(guān)了喚醒后直接讀ReRAM就會掛死。解決思路是在設(shè)計低功耗流程時把“讀ReRAM”放在喚醒后時鐘穩(wěn)定階段進行或者把需要快速訪問的數(shù)據(jù)提前拷到SRAM。另外M23內(nèi)核在低功耗模式下可能有不同的電源域配置如果某個電源域被關(guān)掉而ReRAM控制器依賴該電源域即使時鐘恢復(fù)控制器狀態(tài)也可能不正常。穩(wěn)妥做法是喚醒后重新初始化ReRAM控制器再執(zhí)行讀寫操作。這個初始化流程很短不影響用戶體驗但能避免很多偶發(fā)問題。我在實際測試中就遇到過睡眠喚醒后第一次讀ReRAM返回全0重新初始化控制器后完全正常。4.4 快速排查速查表問題現(xiàn)象可能原因排查與解決調(diào)試器連接不上/下載失敗電源異常、SWD被復(fù)用、調(diào)試鎖量電壓、低速連接、按住復(fù)位搶連、走解鎖流程程序運行HardFaultReRAM時鐘未開、MPU/EMP配置不當(dāng)檢查時鐘樹寄存器、暫時關(guān)閉MPU/EMP保護寫入校驗失敗寫保護未關(guān)、地址越界、參數(shù)配置不當(dāng)解鎖寄存器、確認(rèn)地址范圍、參考AN重新配置掉電后數(shù)據(jù)丟失寫入期間復(fù)位、電源毛刺用事務(wù)標(biāo)志、加強電源濾波、做寫入完成標(biāo)志睡眠喚醒后讀數(shù)據(jù)異常ReRAM控制器電源/時鐘域異常喚醒后重新初始化ReRAM控制器高溫下數(shù)據(jù)變化數(shù)據(jù)保持力受溫度影響做高溫老化測試、檢查器件規(guī)格書的保持時間指標(biāo)4.5 現(xiàn)場經(jīng)驗別忽略“寫后即讀”的價值最后分享一個關(guān)于可靠性的建議。不管用Flash還是ReRAM數(shù)據(jù)寫完之后立刻回讀驗證都是我極力推薦的做法。M2L31的寫入速度快每次寫后回讀的開銷不大但能及時發(fā)現(xiàn)很多問題特別是當(dāng)你在不同溫度和電壓區(qū)間做測試時?；刈x校驗不需要做全數(shù)據(jù)比對簡單讀回來比較關(guān)鍵字節(jié)就行。如果校驗失敗可以做一次重寫再失敗就報警。這個低成本的習(xí)慣能在產(chǎn)品處于開發(fā)階段時救你很多次。5. 對ReRAM上MCU這件事的后續(xù)展望M2L31只是個開始。新唐把ReRAM首先用在M23內(nèi)核的MCU上跑通了從晶圓制造、封裝測試到軟件開發(fā)工具鏈的整個生態(tài)。接下來如果這項技術(shù)在市場上被驗證可靠大概率會向更高性能的Cortex-M33/M55平臺延伸甚至可能在MCU里集成更大容量的ReRAM陣列直接對標(biāo)一些低容量Flash芯片。到那時候MCU的片上存儲體系會發(fā)生真正的范式轉(zhuǎn)變不再有“程序存儲”和“數(shù)據(jù)存儲”的物理差別而是一整塊可快速隨機寫入的非易失存儲空間讓開發(fā)者用更簡單的方法實現(xiàn)更可靠的功能。從開發(fā)者的角度我對這項技術(shù)最大的感受是存儲管理的復(fù)雜度降低了。用Flash做EEPROM模擬、磨損均衡、扇區(qū)管理這些歷史包袱以后可能會慢慢變成少數(shù)工程師才需要懂的底層知識大多數(shù)應(yīng)用開發(fā)者只需要像操作SRAM一樣操作非易失存儲。這背后既有硬件物理特性的功勞也得益于像新唐這樣的廠商愿意在第一線推動新技術(shù)量產(chǎn)落地。如果你手上有電池供電、頻繁記錄數(shù)據(jù)、或者對寫入延遲敏感的項目M2L31值得認(rèn)真評估一下。把傳統(tǒng)MCU方案里那些為了“伺候”Flash而寫的各種別扭代碼簡化掉你會發(fā)現(xiàn)開發(fā)節(jié)奏快很多產(chǎn)品的長期可靠性也更有底氣。希望這篇內(nèi)容能讓你少踩一些調(diào)試上的坑后面有機會我也打算再寫寫M2L31在具體垂直場景比如智能門鎖、冷鏈記錄儀里的完整項目實踐。