陈拓 2022/10/29-2022/11/22

1. 简介

对于Nordic芯片内部FLASH存储管理有两种方式，FS (Flash Storage)和FDS (Flash Data Storage) 。FS是FDS的底层实现，FDS是对FS的封装，使用更容易。

Flash Data Storage（FDS）模块是用于芯片上闪存的极简文件系统，可将数据损坏的风险降至最低，并简化与持久存储的交互。它通过在文件中组织数据来实现这一点，文件由一个或多个记录组成。记录包含实际数据，可以写入、删除、更新或检索。

将数据视为文件的概念提供了高度抽象。您可以在不详细了解内部使用的实际数据格式的情况下使用FDS模块。您可以只处理文件和记录，并将模块用作黑盒。

该模块旨在提供以下好处：

通过不断验证将访问损坏数据的风险降至最低：在断电的情况下，数据可能会写入不完整。验证可确保FDS识别无效数据，并且不会将损坏的数据返回给用户。

在打开记录时提供（可选）CRC验证，以确保数据自写入后未发生更改。

最小化闪存操作（更新和删除）：FDS存储新数据的副本，而不是删除整个页面，并通过单字写入使过时数据无效。

基本磨损均衡：顺序写入和垃圾收集提供了均匀的闪存使用水平。

在不复制数据的情况下轻松访问数据，这使得访问数据的影响与数据的大小无关。

通过允许灵活的数据大小，最大限度地减少内存使用。

不限制数据的内容（这意味着它可以包含特殊字符）。

FDS使用Flash Storage(fstorage)作为后端写入闪存。闪存又依赖SoftDevice执行写入。闪存数据存储支持同步读取和异步写入操作。

Flash Storage(fstorage)的详细说明：

https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fsdk_nrf5_v17.1.0%2Flib_fstorage.html

有关FDS提供的API函数说明，请参阅：

https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fsdk_nrf5_v17.1.0%2Flib_fds_functionality.html

存储格式显示记录如何存储在闪存中，说明见：

https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fsdk_nrf5_v17.1.0%2Flib_fds_format.html

用法展示了代码示例，见：

https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fsdk_nrf5_v17.1.0%2Flib_fds_usage.html

官方例程：

https://infocenter.nordicsemi.com/index.jsp?topic=%2Fsdk_nrf5_v17.1.0%2Ffds_example.html

 shows how to use FDS in an application.

2. 开发环境

• 操作系统: Window10
• 编译环境: ARM GCC
• IDE: VSCode
• SDK版本: SDK_17.1.0
• 硬件开发板: 项目定制
• 开发环境构建

《WSL构建nRF5 SDK + ARM GCC开发环境》

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/125933307?spm=1001.2014.3001.5502

《WSL构建nRF5 SDK + ARM GCC开发环境 – RTT打印调试日志》

https://blog.csdn.net/chentuo2000/article/details/126104346?spm=1001.2014.3001.5502

3. nRF52832存储和Flash闪存

• 存储大小

• Flash大小

Flash - Non-volatile memory

 

• Flash的地址范围

 

• Flash布局

 

CPU可以无限次读取Flash，但对它的写入和擦除次数有限制。

写入闪存由非易失性存储器控制器（Non-volatile memory controller, NVMC）管理。

Flash被分成多个页面，CPU可以通过ARM Cortex-M4的ICODE和DCODE总线访问这些页面。

• Icode和Dcode 总线

ICode的作用是取指令。DCode的作用是对数据读写访问。ICode和DCODE总线是基于AHB-Lite总线协议的32位总线，可以访问的地址范围是0x00000000 - 0x1FFFFFFF。取指和读写数据以字（32位）的长度执行。

• NVMC-非易失内存控制器（Non-volatile memory controller）

NVMC用于写入和擦除内部闪存和UICR。在执行写入之前，NVMC必须使能CONFIG寄存器中的WEN设置。同样，在执行擦除之前，NVMC必须使能在CONFIG寄存器中的EEN中的设置。用户必须确保写入和擦除不会同时启用，否则可能导致不可预测的行为。

• 写入闪存

当启用写入后，通过将完整的32位字写入闪存中的字对齐地址来写入闪存。

NVMC只能将“0”写入闪存中已擦除的位（即设置为“1”的位），而不能将一个位写回“1”。

如内存布局所示，闪存被划分为多个页面，这些页面又被划分为多个块。闪存中的同一块只能在擦除（必须使用ERASEPAGE或ERASEALL擦除）前写入nWRITE次。

使用NVMC接口只能将完整的32位字写入闪存。为了向闪存写入少于32位，应将数据写入一个字，并将该字中保持不变的所有位设置为“1”。

将字写入闪存所需的时间由tWRITE指定。当NVMC写入闪存时，CPU停止。

只允许字对齐写入。字节或半字对齐写入将导致硬错误。

• 擦除闪存中的页

启用擦除后，可以使用ERASEPAGE寄存器逐页擦除闪存。

擦除Flash页面后，页面中的所有位都设置为“1”。擦除页面所需的时间由tERASEPAGE指定。NVMC执行擦除操作时CPU停止。

• 写用户信息配置寄存器（UICR）

用户信息配置寄存器（UICR）的写方式与Flash相同。UICR写入后，新的UICR配置在重启后生效。

在使用ERASEUICR或ERASEALL执行擦除之前，UICR只能写入nWRITE次。

将一个字写入UICR所需的时间由tWRITE指定。当NVMC写入UICR时，CPU停止。

关于UICR的用法另文详述。

• 擦除用户信息配置寄存器（UICR）

启用擦除时，可以使用ERASEUICR寄存器擦除UICR。

擦除UICR后，UICR中的所有位都设置为“1”。擦除UICR所需的时间由tERASEPAGE指定。NVMC执行擦除操作时CPU停止。

• 擦除全部

启用擦除后，可以使用ERASEALL寄存器在一次操作中擦除整个闪存和UICR。ERASEALL不会擦除工厂信息配置寄存器（FICR）。

执行ERASEALL命令所需的时间由tERASEAL指定NVMC执行擦除操作。NVMC执行擦除操作时，CPU停止。

4. FDS的API函数

FDS API提供了操作文件和记录的函数。文件由一个或多个记录组成，其中包含实际数据。

每个记录都由一个key标识，并通过文件ID分配给文件。文件基本上是记录组。记录密钥和文件ID都不是唯一的，并且文件可以包含具有相同key的多个记录。可以通过文件ID和记录key的任意组合访问记录。

例如，应用程序可以使用以下两个文件：

• 文件1有2条记录:

0x1111="Phone1",

0x2222="data: 12345"

• 文件2有3条记录:

0x1111="Tablet1",

0x2222="data: abcdef",

0x2222="data: 67890"

现在你可以遍历文件1中的所有记录，或遍历键为0x1111的所有记录，或文件2中键为0x2222的所有记录。

4.1 创建记录

将新记录写入闪存时，必须提供记录key、文件ID和要存储的数据。您也可以保留存储，并使用生成的保留token稍后写入记录或取消保留，而不是立即写入记录。

write函数返回可用于访问记录的记录描述符。在访问它之前，请等待表明写入操作成功完成的事件。

4.2 操纵记录

要读取、更新或删除记录的内容，必须通过其描述符访问记录。该描述符是在您首次将记录写入闪存时创建并返回的。创建记录后，可以使用下面查找记录函数fds_record_find、

fds_record_find_by_key

fds_record.find_in_file

之一检索其描述符。这些函数允许您根据记录key和文件ID搜索记录。

不要求key或ID必须唯一。因此，可能有多个记录与查询匹配。查找记录函数一次返回一个匹配项，并跟踪操作的进度。它们返回编码最新匹配位置的状态token；该token可以在后续调用中使用，以从该位置继续搜索。因此，要遍历所有匹配项，可以使用相同的token重复对find记录函数的调用，直到没有找到更多匹配项。有关如何枚举具有给定密钥和文件ID的所有记录的示例，请参阅检索数据。

4.3 读取记录

您可以直接从闪存中读取记录的内容（存储的数据和元数据）。这意味着应用程序决定数据是复制、存储在RAM中还是就地使用。

要访问记录内容，请打开记录以检索指向闪存中存储记录数据和元数据的位置的指针。fds_record_open函数可确保在访问记录时不会修改或移动到闪存中的其他位置。记住在读取记录后关闭记录以释放锁定。

4.4 更新记录

当您更新记录时，FDS实际上会创建一个新记录并使旧记录无效。此方案确保在操作过程中发生断电时数据不会丢失。

update函数为更新的记录返回一个新的记录描述符。请记住，由于FDS处理更新的方式，频繁更改记录数据、key或文件ID可能会填满闪存，并可能需要释放空间（请参阅垃圾收集）。

4.5 删除记录

删除记录实际上不会删除记录数据并清除已使用的闪存空间，但会使记录无效。删除记录后，无法再打开、读取或定位该记录。

但是，记录使用的闪存空间不会立即释放。要释放无效记录使用的空间，必须运行垃圾收集（请参阅垃圾收集）。

4.6 垃圾收集

FDS不是立即删除记录，而是依靠垃圾收集来回收已失效记录所使用的闪存空间。FDS确保在垃圾收集过程中发生断电时不会丢失数据。垃圾收集不会由FDS自动运行，但必须由应用程序启动。最好在必要时运行垃圾收集，即当闪存中的空间（接近）满时。当空间耗尽时，写请求返回错误FDS_ERR_NO_SPACE_IN_FLASH，您必须运行垃圾收集并等待完成，然后再重复对写函数的调用。函数fds_stat可以返回有用的信息，以确定闪存中是否有可以垃圾收集的脏记录。理想情况下，您应该在BLE活动较低时运行垃圾收集，否则操作可能会超时。当垃圾收集超时并且FDS_EVT_GC事件返回FDS_ERR_TIMEOUT时，系统可以继续正常操作。对fds_gc的重新调用将恢复垃圾收集。

4.7 配置

FDS模块有几个配置选项，您可以在编译时进行配置。

fds_config.h中的以下宏可以更改以适合您对FDS模块的使用：

• FDS_OP_QUEUE_SIZE：FDS操作的内部队列的大小。如果有许多用户，或者如果您的应用程序将一次对许多操作进行排队，而不等待前面的操作完成，请增加大小。通常，如果经常收到FDS_ERR_NO_SPACE_IN_QUEUES 错误，则应增加队列大小。
• FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE：虚拟页面的大小。默认情况下，虚拟页面的大小与物理页面的大小相同，但您可以增加虚拟页面大小，以便能够存储大于物理页面的数据（请参阅存储格式的最大长度）。
• FDS_VIRTUAL_PAGES：要使用的虚拟页面数。使用的闪存总量取决于虚拟页面的大小和数量。
• FDS_MAX_USERS：可以注册的最大回调数，它定义了可以同时使用FDS的模块数。如果收到FDS_ERR_USER_LIMIT_REACHED错误，请增加该数字，以允许更多用户注册FDS。
• FDS_CRC_CHECK_ON_READ：如果启用，FDS将对读取操作（FDS_record_open）启用CRC检查。
• FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE：如果启用，FDS将启用写操作的CRC检查。必须启用FDS_CRC_CHECK_ON_READ。

此外，还可以设置以下编译标志：

• FDS_THREADS：如果设置，则启用代码中的一些关键部分。启用FDS_THREADS会增加代码大小。在启用此标志之前，请确保了解禁用中断的含义，并确保在应用程序中使用了适当的编程模型。

4.8 key和ID限制

记录key应在0x0001-0xBFFF范围内。值0x0000由系统保留。从0xC000到0xFFFF的值保留供对等管理器模块使用，只能在不包含对等管理器的应用程序中使用。

文件ID应在0x0000-0xBFFF范围内。系统使用值0xFFFF。从0xC000到0xFFFE的值保留供对等管理器模块使用，只能在不包含对等管理器的应用程序中使用。

5. FDS存储格式

闪存数据存储将数据存储为记录，并将其分组为文件。在大多数使用情况下，您不需要详细了解FDS如何在闪存中存储数据。以下信息提供了有关FDS使用的数据格式的一些见解，但如果您对详细信息不感兴趣，可以跳过此部分。

• 记录布局

记录由头（记录元数据）和实际内容组成。它们按写入顺序连续存储在闪存中。当在大记录之后写入小记录时，该规则可能出现例外，小记录可能会放在上一个闪存页面的末尾不适合较大记录处。

 

• 记录头

记录头由三个字（12字节）组成，其使用方式如下：

 

将记录头写入闪存时，FDS首先写入记录key和数据长度，然后写入记录ID。最后写入文件ID和CRC值，并完成成功写操作。在扫描记录时，FDS模块会忽略记录头的第二个字未写入的所有记录。

• 最大长度

记录的最大长度取决于虚拟闪存页的大小（在fds_config.h中定义，请参阅前面的FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE说明）、页标记的大小（2个字）和记录头的大小（3个字）。默认情况下，虚拟页面大小设置为物理页面大小（1024个字），这样最大数据长度就是1019个字。

要存储更大的数据，请增加虚拟页面大小或用FS(Flash Storage)代替FDS。

• 页面标记

FDS使用的每个虚拟页面都标记有页面标记，系统使用该页面标记来存储关于该页面的信息。2个字的页面标记包含页面的用途（数据存储或垃圾收集）以及页面上安装的文件系统版本的信息。

页面标记的使用：

 

页面标记在FDS首次初始化时写入，仅在垃圾收集期间更新。

• File ID、Record key和Record ID的例子

下图是存储2条记录数据时的File ID、Record key和Record ID。

其中，File ID和Record key是我们自己定义的，Record ID是系统产生的。

adv data是BLE扫描收到的广播数据。Event是异步触发的写事件。

 

• DS使用的闪存大小

在sdk_config.h中有说明，DS使用的闪存大小为：

FDS_VIRTUAL_PAGES * FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE * 4 bytes.

默认值是：3*1024*4 = 12KB

• 写和擦除所需要的时间

 

6. FDS的使用

以下代码示例显示了Flash数据存储在应用程序中的典型用法。

• 初始化FDS模块

初始化与FDS中涉及写入或擦除闪存的所有其他操作一样，是一种异步操作。操作的完成通过回调报告给应用程序。

注释：在初始化FDS之前，必须初始化SoftDevice并注册回调处理程序以处理FDS事件。

// 用于处理初始化期间错误的简单事件处理回调程序。
static void fds_evt_handler(fds_evt_t const * p_fds_evt)
{
    switch (p_fds_evt->id)
    {
        case FDS_EVT_INIT:
            if (p_fds_evt->result != NRF_SUCCESS)
            {
                // 初始化失败。
            }
        break;

        default:
        break;
    }
}

ret_code_t ret = fds_register(fds_evt_handler);
if (ret != NRF_SUCCESS)
{
    // 注册FDS事件处理回调程序失败。
}
ret_code_t ret = fds_init();
if (ret != NRF_SUCCESS)
{
    // 处理错误。
}

初始化操作成功后将返回事件通知。

在对等管理器中，fds_init是初始化函数pm_init的一部分。模块可以多次初始化，没有副作用。

• 写记录

以下示例代码显示了如何写记录：

#define FILE_ID 0x0001 /* 要写入记录的文件ID。 */
#define RECORD_KEY_1 0x1111 /* 第一条记录的key。 */
#define RECORD_KEY_2 0x2222 /* 第二条记录的key。 */
static uint32_t const m_deadbeef = 0xDEADBEEF;
static char const m_hello[] = "Hello, world!";
fds_record_t record;
fds_record_desc_t record_desc;
// 设置记录。
record.file_id = FILE_ID;
record.key = RECORD_KEY_1;
record.data.p_data = &m_deadbeef;
record.data.length_words = 1; /* 1个字是4个字节 */
ret_code_t rc;
rc = fds_record_write(&record_desc, &record);
if (rc != NRF_SUCCESS)
{
    /* 处理错误。 */
}
// 设置记录。
record.file_id = FILE_ID;
record.key = RECORD_KEY_2;
record.data.p_data = &m_hello;
/* 以下计算考虑了除法的最终余数。 */
record.data.length_words = (sizeof(m_hello) + 3) / 4;
rc = fds_record_write(&record_desc, &record);
if (rc != NRF_SUCCESS)
{
    /* 处理错误。 */
}

命令进入队列顺序执行，通过事件回调指示成功或失败。成功后，fds_record_write函数返回记录的描述符，可用于进一步操作记录。

• 检索数据

以下示例代码显示了如何使用查找记录功能来检索与特定key和文件ID匹配的所有记录的记录描述符并读取其内容：

#define FILE_ID 0x1111
#define RECORD_KEY 0x2222
fds_flash_record_t flash_record;
fds_record_desc_t record_desc;
fds_find_token_t ftok;
/* 首次使用前需要将token归清零。 */
memset(&ftok, 0x00, sizeof(fds_find_token_t));
/* 循环，直到找出具有给定密钥和文件ID的所有记录。 */
while (fds_record_find(FILE_ID, RECORD_KEY, &record_desc, &ftok) == NRF_SUCCESS)
{
    if (fds_record_open(&record_desc, &flash_record) != NRF_SUCCESS)
    {
        /* 处理错误。 */
    }
    /* 通过flash_record结构访问记录。 */
    /* 完成后关闭记录 */
    if (fds_record_close(&record_desc) != NRF_SUCCESS)
    {
        /* 处理错误。 */
    }
}

用fds_record_close关闭记录不会使记录描述符或fds_flash_record_t结构无效。记录描述符仍然可以用于操作记录，例如，再次打开或删除记录。然而，fds_flash_record_t结构所指向的数据可能会在记录关闭后的任何时间发生变化。因此，如果在关闭记录后需要访问数据，则必须再次打开它。

1. 删除记录

以下示例代码显示了如何删除记录：

/* 假设调用fds_record_write()或fds_record_find()有返回描述符，
 如前一示例所示。 */
fds_record_desc_t descriptor;
ret_code_t ret = fds_record_delete(&descriptor);
if (ret != NRF_SUCCESS)
{
    /* 错误。 */
}

操作队列顺序执行，通过事件回调指示成功或失败。

调用fds_record_delete不会释放记录使用的闪存。要回收已删除记录使用的闪存空间，请运行垃圾回收（fds_gc）。

7. FDS示例

下面是一个使用FDS的例子。写两条记录，读出保存的数据并显示，然后删除保存的数据，再进行垃圾回收。同时显示统计数据。

代码主要来自：https://github.com/zk017/NRF52832_FDS

7.1 sdk_config.h设置

• define FDS_ENABLED 1

对FDS进行使能，在使用FDS库函数之前，需要首先将其设置为1。

• define FDS_VIRTUAL_PAGES 3

要使用的虚拟 Flash 页面的数量。系统为垃圾收集预留了一个虚拟页面，因此，最少是两个虚拟页面：一个用于存储数据的页面和一个用于系统垃圾收集的页面。

• define FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE 1024

虚拟 Flash 页面的大小。FDS 使用的闪存总量为 FDS_VIRTUAL_PAGES * FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE * 4 字节。用 4 字节的倍数表示。默认情况下，虚拟页面的大小与物理页面相同。虚拟页面的大小必须是物理页面大小的倍数。

• define FDS_BACKEND 2

配置 nrf_fstorage 后台被 FDS 模式用于写入 Flash。

参数选择为 NRF_FSTORAGE_NVMC 时，FDS_BACKEND 定义为 1。没有使用蓝牙协议栈工程时，使用这个。

参数选择为 NRF_FSTORAGE_SD 时，FDS_BACKEND 定义为 2。使用蓝牙协议栈工程时，使用这个。

• define FDS_OP_QUEUE_SIZE 4

内部队列的大小。如果经常得到同步的 FDS_ERR_NO_SPACE_IN_QUEUES 错误，请增加这个值。

• define FDS_CRC_CHECK_ON_READ 1

FDS_CRC_CHECK_ON_READ：使能 CRC 检查。

• define FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE 0

当记录写入闪存时保存记录的 CRC，并在记录打开时检查它。使用 FDS 函数用户仍然可以“看到”不正确的 CRC 记录，但是不能打开它们。此外，它们在被删除之前不会被垃圾收集。

FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE：对新记录进行 CRC 检查。此设置可用于确保记录数据在写入 Flash 时不会发生更改。

• define FDS_MAX_USERS 4

可以注册的回调的最大数量。

关于sdk_config.h设置，后面附有我额项目设置。

7.2 声明和定义

/* Array to map FDS events to strings. */
static char const * fds_evt_str[] =
{
    "FDS_EVT_INIT",
    "FDS_EVT_WRITE",
    "FDS_EVT_UPDATE",
    "FDS_EVT_DEL_RECORD",
    "FDS_EVT_DEL_FILE",
    "FDS_EVT_GC",
};

#define FILE_ID     (0x0001)
#define RECORD_KEY  (0x1111)

const char *fds_err_str(ret_code_t ret)
{
    /* Array to map FDS return values to strings. */
    static char const * err_str[] =
    {
        "FDS_ERR_OPERATION_TIMEOUT",
        "FDS_ERR_NOT_INITIALIZED",
        "FDS_ERR_UNALIGNED_ADDR",
        "FDS_ERR_INVALID_ARG",
        "FDS_ERR_NULL_ARG",
        "FDS_ERR_NO_OPEN_RECORDS",
        "FDS_ERR_NO_SPACE_IN_FLASH",
        "FDS_ERR_NO_SPACE_IN_QUEUES",
        "FDS_ERR_RECORD_TOO_LARGE",
        "FDS_ERR_NOT_FOUND",
        "FDS_ERR_NO_PAGES",
        "FDS_ERR_USER_LIMIT_REACHED",
        "FDS_ERR_CRC_CHECK_FAILED",
        "FDS_ERR_BUSY",
        "FDS_ERR_INTERNAL",
    };

    return err_str[ret - NRF_ERROR_FDS_ERR_BASE];
}

static volatile uint8_t write_flag = 0;
static volatile uint8_t delete_all_flag = 0;
static volatile uint8_t delete_flag = 0;
static volatile uint8_t gc_flag = 0;
static volatile bool fds_write_ok = false;
static volatile bool fds_read_ok = false;
static volatile uint16_t i_valid_records = 0;
static volatile bool fds_del_ok = false;

7.3 初始化FDS

初始化FDS之前，必须初始化SoftDevice并注册回调函数来处理FDS事件。

• 回调函数

static void fds_evt_handler(fds_evt_t const * p_evt)
{
    if (p_evt->result == NRF_SUCCESS) {
        SEGGER_RTT_printf(0, "Event: %s received (NRF_SUCCESS)\n\n",
                      fds_evt_str[p_evt->id]);
    } else {
        SEGGER_RTT_printf(0, "Event: %s received (%s)\n\n",
                      fds_evt_str[p_evt->id],
                      fds_err_str(p_evt->result));
    }

    switch (p_evt->id) {
        case FDS_EVT_INIT:
            if (p_evt->result == NRF_SUCCESS) {
                m_fds_initialized = true;
            }
            break;

        case FDS_EVT_WRITE: {
            if (p_evt->result == NRF_SUCCESS) {
                write_flag = 1;
                SEGGER_RTT_printf(0, "Write Record ID:\t0x%04x\n\n",  p_evt->write.record_id);
                SEGGER_RTT_printf(0, "File ID:\t0x%04x\n",    p_evt->write.file_id);
                SEGGER_RTT_printf(0, "Record key:\t0x%04x\n", p_evt->write.record_key);
            }
        } break;

        case FDS_EVT_DEL_RECORD: {
            if (p_evt->result == NRF_SUCCESS) {
                delete_flag = 1;
                SEGGER_RTT_printf(0, "Delete Record ID:\t0x%04x\n\n",  p_evt->del.record_id);
                SEGGER_RTT_printf(0, "File ID:\t0x%04x\n",    p_evt->del.file_id);
                SEGGER_RTT_printf(0, "Record key:\t0x%04x\n", p_evt->del.record_key);
            }
        } break;

        case FDS_EVT_GC: {
            if (p_evt->result == NRF_SUCCESS) {
                gc_flag = 1;
                SEGGER_RTT_printf(0, "Garbage Collection ok.\n\n");
            }
        } break;

        default:
            break;
    }
}

读操作是同步的，所以不触发回调函数。

我用SEGGER_RTT_printf打印日志，而未用NRF_LOG_GREEN或NRF_LOG_INFO。因为SEGGER_RTT_printf响应更快，功能更强大，用法和printf类似。

要注意的是：在中断或回调函数中使用过多会导致打印异常，或不打印。

• 初始化函数

static ret_code_t i_fds_init (void)
{
    /* Register first to receive an event when initialization is complete. */
    ret_code_t ret = fds_register(fds_evt_handler);
    if (ret != NRF_SUCCESS) {
        return ret;
    }
    ret = fds_init();
    if (ret != NRF_SUCCESS) {
        return ret;
    }
    /* Wait for fds to initialize. */
    wait_for_fds_ready();

    return NRF_SUCCESS;
}

初始过程：

• 用fds_register(fds_evt_handler)注册回调函数fds_evt_handler。
• 用fds_init初始FDS。
• 等待初始化完成wait_for_fds_ready

在main.c的main()函数的主循环for(;;)之前调用i_fds_init进行初始化：

    // FDS
    err_code = i_fds_init();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

来自回调函数的初始化响应日志：

 

SEGGER_RTT_printf函数还可以控制LOG的前景色和背景色，例如修改回调函数

fds_evt_handler中的语句：

        SEGGER_RTT_printf(0, "%s%sEvent: %s received (NRF_SUCCESS)\n\n", RTT_CTRL_TEXT_BRIGHT_GREEN, RTT_CTRL_BG_BRIGHT_RED, 
                      fds_evt_str[p_evt->id]);
        SEGGER_RTT_printf(0, "%s", RTT_CTRL_RESET);

可以得到如下的效果：

 

所有前景色和背景色的定义见：

/home/ccdc/nrf/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/external/segger_rtt/SEGGER_RTT.h

7.4 写操作

uint32_t i_fds_write(uint16_t file_id, uint16_t record_key, char wrt_data[], uint16_t bytes)
{
    fds_record_t record;
    fds_record_desc_t record_desc;

    SEGGER_RTT_printf(0, "%swrite_data = %s\n", RTT_CTRL_TEXT_BRIGHT_GREEN, wrt_data);
    SEGGER_RTT_printf(0, "%s", RTT_CTRL_RESET);
    // Set up record.
    record.file_id = file_id;
    record.key = record_key;
    record.data.p_data = wrt_data;
    record.data.length_words = (bytes+3)/ sizeof(uint32_t);

    ret_code_t ret = fds_record_write(&record_desc, &record);
    if (ret != NRF_SUCCESS) {
        return ret;
    }
    SEGGER_RTT_printf(0, "Writing Record ID = %d, words=%d\n", record_desc.record_id, record.data.length_words);
    return NRF_SUCCESS;
}

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7.5 读操作

uint32_t i_fds_read(uint16_t file_id, uint16_t record_key)
{
    fds_flash_record_t flash_record;
    fds_record_desc_t record_desc = {0};
    fds_find_token_t ftok = {0}; // Important, make sure you zero init the ftok token
    uint8_t data[13]={0};
    uint32_t err_code;

    SEGGER_RTT_printf(0, "\nStart searching... \n");

    fds_stat_t stat = {0};
    err_code = fds_stat(&stat);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    i_valid_records = stat.valid_records;
    SEGGER_RTT_printf(0, "%sFound %d valid records.\n\n", RTT_CTRL_TEXT_BRIGHT_YELLOW, i_valid_records);
    SEGGER_RTT_printf(0, "%s", RTT_CTRL_RESET);

    // Loop until all records with the given key and file ID have been found.
    while (fds_record_find(file_id, record_key, &record_desc, &ftok) == NRF_SUCCESS) {
        err_code = fds_record_open(&record_desc, &flash_record);
        if ( err_code != NRF_SUCCESS) {
            SEGGER_RTT_printf(0, "error: fds_record_open returned %s\n", fds_err_str(err_code));
            return err_code; 
        }
        SEGGER_RTT_printf(0, "Record_ID=%d \n", record_desc.record_id);
        uint16_t nsize = 4 * flash_record.p_header->length_words;
        memcpy(data, flash_record.p_data, nsize);    
        SEGGER_RTT_printf(0, "read_data=%s\n\n", data);

        err_code = fds_record_close(&record_desc);
        if (err_code != NRF_SUCCESS) {
            return err_code; 
        }
    }

    return NRF_SUCCESS;
}

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卡在这里不动了？

打开

/home/ccdc/nrf/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/examples/ble_central/ble_app_uart_c/pca10040/s132/config/sdk_config.h

设置一下SEGGER_RTT_CONFIG_BUFFER_SIZE_UP，将默认值512改为2048

#define SEGGER_RTT_CONFIG_BUFFER_SIZE_UP 2048

再编译就可以了：

 

7.6 删除

bool record_delete_next(void)
{
    fds_find_token_t  tok   = {0};
    fds_record_desc_t desc  = {0};

    if (fds_record_iterate(&desc, &tok) == NRF_SUCCESS)
    {
        ret_code_t rc = fds_record_delete(&desc);
        if (rc != NRF_SUCCESS)
        {
            return false;
        }

        return true;
    }
    else
    {
        /* No records left to delete. */
        return false;
    }
}

uint32_t i_fds_delete_all(void)
{
    for (uint8_t i = 0; i < i_valid_records; i++) {
        delete_flag = 0;
        fds_del_ok = record_delete_next();
        if (fds_del_ok == false) {return 1;}
        while (delete_flag == 0);
    }

    delete_all_flag = 1;
    return NRF_SUCCESS;
}

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7.7 垃圾回收

uint32_t i_fds_gc(void)
{
    ret_code_t rc = fds_gc();
    switch (rc)
    {
        case NRF_SUCCESS:
            SEGGER_RTT_printf(0, "garbage collection ok.\n");
            break;

        default:
            SEGGER_RTT_printf(0, "error: garbage collection returned %s\n", fds_err_str(rc));
            return rc;
            break;
    }

    return NRF_SUCCESS;
}

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7.8 文件系统统计信息查询

在

~/nrf/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/components/libraries/fds/fds.h

中定义了用于统计信息查询的结构体：

/**@brief   文件系统统计信息。 */
typedef struct
{
    uint16_t pages_available;   //!< 可用页数。
    uint16_t open_records;      //!< 打开的记录数。
    uint16_t valid_records;     //!< 有效记录的数量。
    uint16_t dirty_records;     //!< 已删除（“脏”）记录的数量。
    uint16_t words_reserved;    //!< 由fds_reserve()保留的字数。

    /**@简介 写入闪存(已使用)的字数，包括为将来写入而保留的字数。*/
    uint16_t words_used;

    /**@简介 文件系统中最大的可用连续字数。
     *
     * 此数字表示FDS可以存储的最大记录。
     * 它考虑了未来写入的所有保留。
     */
    uint16_t largest_contig;

    /**@简介 垃圾收集可以回收的最大字数。
     *
     * 如果在垃圾收集运行时打开记录，则垃圾收集释放的实际空间量可能小于此值。
     */
    uint16_t freeable_words;

    /**@简介 检测到文件系统损坏。
     *
     * 检测到一个或多个损坏的记录。下次运行垃圾收集时，FDS将自动修复文件系统，但某些数据可能会丢失。
     *
     * @note: 此标志与CRC故障无关。
     */
    bool corruption;
} fds_stat_t;

• 示例代码

void i_fds_statistics(void)
{
    fds_stat_t stat = {0};

    err_code = fds_stat(&stat);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    SEGGER_RTT_printf(0, "%sStatistics info:\n", RTT_CTRL_TEXT_BRIGHT_BLUE, i_valid_records);
    SEGGER_RTT_printf(0, "%s", RTT_CTRL_RESET);
    SEGGER_RTT_printf(0, "Found %d valid records.\n", stat.valid_records);
    SEGGER_RTT_printf(0, "Found %d dirty records (ready to be garbage collected).\n", stat.dirty_records);    
    SEGGER_RTT_printf(0, "Found %d used words.\n", stat.words_used);
    SEGGER_RTT_printf(0, "Found %d largest contig.\n", stat.largest_contig);
    SEGGER_RTT_printf(0, "Found %d freeable words.\n\n", stat.freeable_words);
}

下面是删除所有记录之前和之后，以及垃圾回收之后的统计信息：

 

7.9 Flash的写、读、删除、垃圾回收测试

下面的代码综合演示了Flash的操作。

uint32_t fds_test()
{
    // 测试FDS写
    char *b_buf = "hello world!";
    write_flag = 0;
    err_code = i_fds_write(FILE_ID, RECORD_KEY, b_buf, (uint16_t)strlen(b_buf));
    while (write_flag == 0); // 异步操作，需要等待写完成. 在 fds_evt_handler 函数的 FDS_EVT_WRITE 事件中设置为 1

    char c_buf[10] = {0x30, 0x31, 0x32, 0x33, 0x34, 0x35, 0x36, 0x37, 0x38, 0x00};
    write_flag = 0;
    err_code = i_fds_write(FILE_ID, RECORD_KEY, c_buf, sizeof(c_buf));
    while (write_flag == 0);

    // 测试FDS读，读是同步操作不用等待
    err_code = i_fds_read(FILE_ID, RECORD_KEY);
    APP_ERROR_CHECK(err_code);

    // 查看统计信息
    i_fds_statistics();

    // 删除所有记录
    delete_all_flag = 0;
    err_code = i_fds_delete_all();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    while (delete_all_flag == 0); // 异步操作需要等待本操作完成后再进行下一步操作。
    nrf_delay_ms(200);
    SEGGER_RTT_printf(0, "Deleted all records.\n\n");

    // 查看统计信息
    i_fds_statistics();

    // 垃圾回收
    // 调fds_record_delete不会释放此记录使用的Flash ，要回收删除记录使用的闪存空间，才能释放此记录的Flash，碎片收集运行 fds_gc()。
    gc_flag = 0;
    err_code = i_fds_gc();
    APP_ERROR_CHECK(err_code);
    while (gc_flag == 0);
    nrf_delay_ms(200);

    // 查看统计信息
    i_fds_statistics();
}

在main.c的main()函数中的主循环之前调用fds_test()即可。

8. 可能遇到的编译问题

#ifndef CRC16_ENABLED
#define CRC16_ENABLED 1
#endif

编译出现错误

undefined reference to `crc16_compute'

在/home/ccdc/nrf/nRF5_SDK_17.1.0_ddde560/examples/ble_central/ble_app_uart_c/pca10040/s132/armgcc/Makefile

里添加

  $(SDK_ROOT)/components/libraries/crc16/crc16.c \

附：sdk_config.h中FDS相关的设置及说明

// <h> 页面-虚拟页面设置

// <i> 配置要使用的虚拟页面的数量及其大小。
//==========================================================
// <o> FDS_VIRTUAL_PAGES - 要使用的虚拟闪存页面数。
// <i> 系统保留其中一个虚拟页面用于垃圾收集。
// <i> 因此，最少有两个虚拟页面：一个页面用于存储数据，一个页面供系统用于垃圾收集。
// <i> FDS使用的闪存总量为FDS_VIRTUAL_PAGES * FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE * 4 bytes.

#ifndef FDS_VIRTUAL_PAGES
#define FDS_VIRTUAL_PAGES 3
#endif

// <o> FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE  - 虚拟闪存页面的大小。
 

// <i> 以4字节字的字表示。
// <i> 默认情况下，虚拟页面与物理页面的大小相同。
// <i> 虚拟页面的大小必须是物理页面大小的倍数。如果应用中的一个记录大小超过该大小，这里需要修改增大。
// <1024=> 1024 
// <2048=> 2048 

#ifndef FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE
#define FDS_VIRTUAL_PAGE_SIZE 1024
#endif

// <o> FDS_VIRTUAL_PAGES_RESERVED - 其他模块使用的虚拟闪存页面数。
// <i> FDS模块将其数据存储在闪存的最后几页。
// <i> 通过设置此值，您可以移动FDS使用的闪存结束地址。
// <i> 因此，保留的空间可以被其他模块使用。

#ifndef FDS_VIRTUAL_PAGES_RESERVED
#define FDS_VIRTUAL_PAGES_RESERVED 0
#endif

// </h> 
//==========================================================

// <h> Backend - 后端配置

// <i> 配置FDS用于写入闪存的nrf_fstorage后端。
//==========================================================
// <o> FDS_BACKEND  - FDS 闪存后端。
 

// <i> NRF_FSTORAGE_SD 使用SoftDevice API的nrf_fstorage_sd后端实现。如果您有SoftDevice，请使用此选项。
// <i> NRF_FSTORAGE_NVMC 使用nrf_fstorage_nvmc实现。如果不使用SoftDevice，请使用此设置。
// <1=> NRF_FSTORAGE_NVMC 
// <2=> NRF_FSTORAGE_SD 

#ifndef FDS_BACKEND
#define FDS_BACKEND 2
#endif

// </h> 
//==========================================================

// <h> Queue - 队列设置

//==========================================================
// <o> FDS_OP_QUEUE_SIZE - 内部队列的大小。
// <i> 如果经常出现同步FDS_ERR_NO_SPACE_IN_QUEUES错误，请增加此值。flash操作都是异步的，所以调用fds提供api时，其内部实际都是放入一个操作队列然后一个个执行。

#ifndef FDS_OP_QUEUE_SIZE
#define FDS_OP_QUEUE_SIZE 4
#endif

// </h> 
//==========================================================

// <h> CRC - CRC functionality

//==========================================================
// <e> FDS_CRC_CHECK_ON_READ - 启用CRC检查。

// <i> 将记录写入闪存时保存其CRC，并在打开记录时进行检查。
// <i> CRC不正确的记录仍可被用户使用FDS功能“看到”，但无法打开。
// <i> 此外，它们在被删除之前不会被垃圾收集。
//==========================================================
#ifndef FDS_CRC_CHECK_ON_READ
#define FDS_CRC_CHECK_ON_READ 1
#endif
// <o> FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE  - 对新写入的记录执行CRC检查。
 

// <i> 对新写入的记录执行CRC检查。
// <i> 此设置可用于确保记录数据在写入闪存时未被更改。
// <1=> Enabled 
// <0=> Disabled 

#ifndef FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE
#define FDS_CRC_CHECK_ON_WRITE 0
#endif

// </e>

// </h> 
//==========================================================

// <h> Users - 用户数量

//==========================================================
// <o> FDS_MAX_USERS - 可注册的最大回调数。可能有不同的模块都需要存储自己的Flash数据，所以每个模块都需要注册自己的flash回调函数。
#ifndef FDS_MAX_USERS
#define FDS_MAX_USERS 4
#endif

参考文档

1. Flash Data Storage Example
   https://infocenter.nordicsemi.com/topic/sdk_nrf5_v17.0/fds_example.html
2. Flash Data Storage (FDS)
   https://infocenter.nordicsemi.com/topic/sdk_nrf5_v17.1.0/lib_fds.html
3. NRF51822 如何使用RTT 实时终端调试（翻译教程）Debugging with Real Time Terminal
   https://www.cnblogs.com/lqy-/p/7802005.html
   https://devzone.nordicsemi.com/nordic/nordic-blog/b/blog/posts/debugging-with-real-time-terminal
4. [nrf52][SDK17] 弄懂FDS
   https://blog.csdn.net/qq_29246181/article/details/122325393
5. https://github.com/zk017/NRF52832_FDS
6. https://github.com/hubuhubu/nRF52-fds-example