01、Flash无感升级应用
有客户提出在TouchGFX正常显示UI界面的同时，对存放素材的外部Flash进行升级，例如更换一些背景图片等，并且要求Flash升级的过程中，UI界面能够流畅的显示界面，也就是说在外部Flash升级的过程中，MCU仍能正常读取外部Flash的内容。
针对这种无感升级的应用，本文档介绍了一种基于Flash分时复用的TouchGFX工程无感升级方法。
02、Flash无感升级实现流程
2.1. 嵌入式最小系统原理
一个典型的嵌入式图形系统主要划分为4个主要部分：MCU/FLASH/RAM/Display。
Flash是放置所有静态数据的部分，图像、字体和文本。对于非常简单的应用，内部FLASH就足够了。而大多数情况下，内部FLASH很少大到足以容纳所有图形资产，因此会扩展外部FLASH用于存储图形资产。这里讲的无感升级就是针对图形资产存放在外部Flash的这种情况。
▲ 图1. 嵌入式图形系统框图
TouchGFX的工作原理，只有开始渲染的时候才会去访问Flash读取素材。那么在渲染的时候要访问Flash，在Flash升级的时候也要访问Flash，那么如何处理两种的操作呢？
UI任务在每次渲染时候，一般只有ms级的时间会访问外部Flash，其他时间不访问外部Flash。这里我们采用分时复用的方式，添加一把资源锁来控制对外部Flash的访问。当TouchGFX引擎访问外部Flash前，先获取资源锁，渲染结束的时候释放资源锁。如果有升级需求，升级程序访问外部Flash时，也要先获取资源锁再进行擦写操作。
▲ 图2. Flash分时复用流程
升级Flash内容涉及到Flash的擦除和编程操作，为了减轻对TouchGFX显示效果的影响，Flash的擦除和写操作都是按照最小单位进行，扇区擦除的单位是4K，写操作的单位是page，256字节。由于TouchGFX Task对Flash的读取操作一般是在内存映射模式下进行，所以在擦除和写操作的开始阶段先要将外部Flash从内存映射模式切换到间接模式，在操作的末尾再切换回内存映射模式。
03、代码实现过程
本文档在STM32U575-GFX02Z1开发板实现了Flash无感升级的过程，这里主要列出实现的关键步骤，详细代码可参考附件中的代码。
3.1. 新建工程
从TouchGFX Designer基于NUCLEO-U575ZI+GFX02Z1新建工程。
▲ 图3. 新建工程
3.2. 修改IOC配置
打开IOC文件，选择X-CUBE-DISPLAY插件，配置外部Flash，用于生成和本开发板相关的Flash驱动接口代码，如果是其他板子，可以照着这个框架替换成自己的Flash。
▲ 图4. 修改IOC配置
3.3. 代码修改
当检测到按键时，执行升级Flash任务。Flash升级任务入口函数：
void StartDefaultTask(void *argument)
{
/* USER CODE BEGIN defaultTask */
/* Infinite loop */
for(;;)
{
if(HAL_GPIO_ReadPin(BUTTON_USER_GPIO_Port, BUTTON_USER_Pin) != GPIO_PIN_RESET)
{
OSPI_NORFlash_Upgrade();
}
osDelay(1);
}
/* USER CODE END defaultTask */
}升级Flash操作，擦除时按照扇区进行擦除（sector：4K字节），写入时按照页进行写入（256字节），这样可以最大程度减少单次操作Flash的时间，降低升级过程对Flash的占用率，让渲染过程能及时访问Flash进行绘图，从而保证UI的性能与效果。FlashStartAddress是要更新的图片在Flash映射时的地址，size是数据大小。
Flash升级参考代码：
/* USER CODE BEGIN 4 */
void OSPI_NORFlash_Upgrade(void)
{
uint32_t Size = sizeof(Image1);uint32_t FlashStartAddress = 0x90000000;
uint32_t FlashEndAddress = (FlashStartAddress + Size);
uint32_t EraseStartAddress = FlashStartAddress;
uint32_t EraseEndAddress = EraseStartAddress + MX25L6433F_SECTOR_4K;
uint32_t WriteStartAddress = FlashStartAddress;
uint32_t WriteEndAddress = FlashStartAddress + Size;
uint8_t * write_addr = (uint8_t *)Image1;
int status;
do
{
if(SectorErase (EraseStartAddress, EraseEndAddress) == BSP_ERROR_BUSY)continue;
EraseEndAddress = EraseEndAddress + MX25L6433F_SECTOR_4K;EraseStartAddress = EraseStartAddress + MX25L6433F_SECTOR_4K;
osDelay(1000);} while (EraseEndAddress<=FlashEndAddress);
do{if(Write (WriteStartAddress, 256, (uint8_t *)write_addr, 0) == BSP_ERROR_BUSY)continue;
write_addr = write_addr +256;WriteStartAddress = WriteStartAddress + 256;osDelay(100);
}
while (WriteStartAddress<=FlashEndAddress);
}
/* USER CODE END 4 */渲染开始前，获取Flash操作的资源锁，保证Flash仅为渲染操作使用。
begainFrame函数：
bool TouchGFXHAL::beginFrame()
{
int ret;
if(MEM_OS_TryLock(0, MEM_OS_TIMEOUT_BUSY) != MEM_OS_ERROR_NONE)
{
ret = BSP_ERROR_BUSY;
}
else
{
refreshRequested = false;
return TouchGFXGeneratedHAL::beginFrame();
}
}渲染结束后，释放Flash资源锁。
endFrame函数：
void TouchGFXHAL::endFrame()
{
TouchGFXGeneratedHAL::endFrame();
if (frameBufferUpdatedThisFrame)
{
refreshRequested = true;
}
MEM_OS_Unlock(0);
}同样，对应扇区擦除和写操作接口函数，开始前也要首先获取Flash资源锁，同时将Flash切换为间接模式，擦除或者写操作结束后，将Flash切换回内存映射模式，再释放Flash资源锁。
扇区擦除函数
/**
* @brief Sector erase.
* @param EraseStartAddress : erase start address
* @param EraseEndAddress : erase end address
* @retval None
*/
KeepInCompilation int SectorErase (uint32_t EraseStartAddress ,uint32_t EraseEndAddress)
{
int32_t ret = BSP_ERROR_NONE;
uint32_t BlockAddr;
uint32_t BlockStartAddress = EraseStartAddress - EraseStartAddress % MX25L6433F_SECTOR_4K;//MX25L6433F_SECTOR_4K,MX25L6433F_BLOCK_64K
if(MEM_OS_TryLock(0, MEM_OS_TIMEOUT_BUSY) != MEM_OS_ERROR_NONE)
{
ret = BSP_ERROR_BUSY;
}
else
{
HAL_OSPI_Abort(&hospi1);
/* Configure CR register with functional mode as indirect-mode */
CLEAR_BIT(hospi1.Instance->CR, OCTOSPI_CR_FMODE_0);
do
{
BlockAddr = BlockStartAddress & 0x00FFFFFF;
ret = BSP_MEM_BlockErase(0, BlockAddr, MX25L6433F_SECTOR_4K);
//MX25L6433F_ERASE_64K
BlockStartAddress+=MX25L6433F_SECTOR_4K;//MX25L6433F_BLOCK_64K
} while ((EraseEndAddress>=BlockStartAddress) && (BSP_ERROR_NONE == ret));
BSP_MEM_EnableMemoryMappedMode(0);
MEM_OS_Unlock(0);
BSP_RETURN(ret);
}
}Flash写函数：
/**
* @brief Program memory.
* @param Address: page address
* @param Size : size of data
* @param buffer : pointer to data buffer
* @retval 1 : Operation succeeded
* @retval 0 : Operation failed
*/
KeepInCompilation int Write (uint32_t Address, uint32_t Size, uint8_t* buffer, uint32_tblock_cnt)
{
int32_t ret = BSP_ERROR_NONE;
uint32_t end_addr, current_size;
uint8_t *data_addr;
UNUSED(block_cnt);
if(MEM_OS_TryLock(0, MEM_OS_TIMEOUT_BUSY) != MEM_OS_ERROR_NONE)
{
ret = BSP_ERROR_BUSY;
}
else
{
HAL_OSPI_Abort(&hospi1);
/* Configure CR register with functional mode as indirect-mode */
CLEAR_BIT(hospi1.Instance->CR, OCTOSPI_CR_FMODE_0);
/* Initialize the address variables */
Address = Address & 0x00FFFFFF;
end_addr = Address + Size;
data_addr = buffer;
/* Calculation of the size between the write address and the end of the page */
current_size = MX25L6433F_PAGE_SIZE - (Address % MX25L6433F_PAGE_SIZE);
/* Check if the size of the data is less than the remaining place in the page */
if (current_size > Size)
{
current_size = Size;
}
/* Perform the write page by page */
do
{
ret = BSP_MEM_WriteData(0, data_addr, Address, current_size);
/* Update the address and size variables for next page programming */
Address += current_size;
data_addr += current_size;
current_size = ((Address + MX25L6433F_PAGE_SIZE) > end_addr) ? (end_addr - Address) :
MX25L6433F_PAGE_SIZE;
} while ((Address < end_addr) && (BSP_ERROR_NONE == ret));
BSP_MEM_EnableMemoryMappedMode(0);
MEM_OS_Unlock(0);
BSP_RETURN(ret);
}
}04、小结
以上就是TouchGFX应用Flash无感升级的关键步骤，附件中的代码可以直接运行在NUCLEO-U575ZI+GFX02Z1开发板上，在升级的时候，TouchGFX显示是很流畅的。
来源：STM32
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