4. 校准数据存储：EEPROM/Flash读写操作、校准参数结构体设计、校验和机制

数据存不住，校准就白做。这是我在好几个项目里摔过的跟头。

触摸屏校准参数，说白了就是几个坐标值。但你别小看这几个数——它们要是丢了、错了、被篡改了，用户一开机就得重新点十字，体验直接归零。所以这一章，我们重点解决三个问题：存什么、怎么存、怎么保证存对了。

4.1 校准参数结构体设计

先想清楚我们要存哪些东西。我个人习惯，把校准参数打包成一个结构体，方便读写，也方便扩展。

typedef struct {
    uint16_t    magic;          // 魔数，用于识别数据有效性
    uint8_t     version;        // 结构体版本号
    uint8_t     reserved;       // 保留字节，对齐用
    int32_t     offset_x;       // X轴偏移量
    int32_t     offset_y;       // Y轴偏移量
    float       scale_x;        // X轴缩放系数
    float       scale_y;        // Y轴缩放系数
    uint16_t    touch_width;    // 触摸屏物理宽度
    uint16_t    touch_height;   // 触摸屏物理高度
    uint16_t    checksum;       // 校验和
} CalibrationData_t;

这里我解释几个关键字段：

magic：我习惯用 0xCA11（"CAL" 的谐音）。读数据时先检查魔数，不对就直接用默认值。
version：结构体版本号。万一以后要加字段，版本号能帮你做兼容处理。
checksum：校验和，放在最后。计算时把整个结构体（除了 checksum 自身）累加，结果存到这里。

小技巧：结构体最好按 4 字节对齐。有些 MCU 对非对齐访问会触发 HardFault，或者性能骤降。加一个 reserved 字段就是为了凑对齐。

4.2 EEPROM/Flash 读写操作

存储介质不同，读写方式也不同。我列个对比表，你一看就明白：

特性	EEPROM	内部 Flash	外部 SPI Flash
擦写次数	10万~100万次	1万~10万次	10万次左右
写入方式	按字节写	必须先擦除扇区	必须先擦除扇区
擦除粒度	无（直接写）	扇区（通常 1KB~128KB）	扇区（通常 4KB~64KB）
读取速度	慢（I2C/SPI 总线限制）	快（CPU 直接寻址）	中等（SPI 时钟限制）
典型场景	小数据、频繁更新	固件参数、不常改	大容量、文件系统

我建议：如果 MCU 内部有 EEPROM，优先用它。校准数据一般就几十个字节，EEPROM 按字节写，不用擦除，省心很多。

下面给一个 EEPROM 读写示例（以 STM32 内部 EEPROM 为例）：

#define CALIBRATION_ADDR    0x08080000  // EEPROM 起始地址（视具体 MCU 而定）

void Calibration_Save(CalibrationData_t *data) {
    uint16_t *p = (uint16_t *)data;
    uint16_t sum = 0;
    uint8_t i;

    // 计算校验和（跳过最后一个 checksum 字段）
    for (i = 0; i < sizeof(CalibrationData_t) / 2 - 1; i++) {
        sum += p[i];
    }
    data->checksum = sum;

    // 写入 EEPROM
    HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Unlock();
    for (i = 0; i < sizeof(CalibrationData_t); i += 2) {
        HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Program(FLASH_TYPEPROGRAMDATA_HALFWORD,
                                       CALIBRATION_ADDR + i,
                                       *(uint16_t *)((uint8_t *)data + i));
    }
    HAL_FLASHEx_DATAEEPROM_Lock();
}

uint8_t Calibration_Load(CalibrationData_t *data) {
    uint16_t *p = (uint16_t *)data;
    uint16_t sum = 0;
    uint8_t i;

    // 从 EEPROM 读取
    for (i = 0; i < sizeof(CalibrationData_t); i += 2) {
        *(uint16_t *)((uint8_t *)data + i) = *(uint16_t *)(CALIBRATION_ADDR + i);
    }

    // 验证魔数
    if (data->magic != 0xCA11) {
        return 0;  // 数据无效
    }

    // 验证校验和
    for (i = 0; i < sizeof(CalibrationData_t) / 2 - 1; i++) {
        sum += p[i];
    }
    if (sum != data->checksum) {
        return 0;  // 校验失败
    }

    return 1;  // 数据有效
}

注意：写 EEPROM 或 Flash 时，一定要关中断！否则写入过程中被中断打断，轻则数据写错，重则 MCU 死锁。我遇到过一例，就是因为中断里也调用了 EEPROM 写入，两个操作冲突，导致整个系统卡死。

4.3 校验和机制

为什么要加校验和？

你想想看，EEPROM 和 Flash 虽然是非易失的，但数据在存储过程中可能因为掉电、电磁干扰、老化等原因发生位翻转。尤其是工业现场，电机启停产生的干扰，足以让一个 bit 从 1 变成 0。

校验和的作用就是：读出来之后，算一遍，跟存进去的值对比，不一样就说明数据坏了。

常用的校验方式有几种：

校验方式	计算量	检错能力	适用场景
累加和（Sum）	极低	弱（无法检测字节顺序错误）	简单参数、数据量小
异或和（XOR）	极低	中等	小数据、实时性要求高
CRC-16	低	强（可检测 2 位错误）	推荐用于校准数据
CRC-32	中等	极强	大容量数据、固件校验

我个人推荐用 CRC-16。校准数据就几十个字节，CRC-16 的计算量可以忽略不计，但检错能力比累加和强得多。如果你 MCU 有硬件 CRC 外设（比如 STM32 的 CRC 模块），那就更好了——几微秒就算完。

下面是一个简单的 CRC-16 实现（多项式 0x8005）：

uint16_t Cal_CRC16(uint8_t *data, uint16_t len) {
    uint16_t crc = 0xFFFF;
    uint16_t i, j;

    for (i = 0; i < len; i++) {
        crc ^= data[i];
        for (j = 0; j < 8; j++) {
            if (crc & 0x0001) {
                crc = (crc >> 1) ^ 0x8005;
            } else {
                crc >>= 1;
            }
        }
    }
    return crc;
}

    核心原则：写入时计算校验和并存储，读取时重新计算并比对。不一致则使用默认校准参数，并提示用户重新校准。

4.4 数据存储流程图

我把整个流程画成一张图，方便你理解：

4.5 避坑指南

最后，分享几个我踩过的坑：

掉电保护：写入过程中掉电，数据可能只写了一半。我建议先写到一个临时区域，写入成功后再更新标志位。这样即使掉电，下次启动也能发现数据无效，回退到默认值。
不要频繁写入：EEPROM 虽然有 10 万次寿命，但如果你每秒钟都写一次，几天就报废了。我一般只在校准完成后写一次，或者加上写入次数限制。
备份机制：如果存储空间允许，存两份校准数据。主数据校验失败时，尝试读取备份。我曾经在一个产品里用这个方案，把返修率从 3% 降到了 0.1%。
初始化默认值：第一次上电时，EEPROM 里全是 0xFF 或 0x00。魔数检查会失败，这时候要有一套默认校准参数兜底，至少让屏幕能点。

嗯，数据存储这部分，说白了就是「存得进去、读得出来、坏了能发现」。把结构体设计好，校验和加上，读写流程走通，后面就稳了。

📚 课程目录

4. 校准数据存储：EEPROM/Flash读写操作、校准参数结构体设计、校验和机制

4.1 校准参数结构体设计

4.2 EEPROM/Flash 读写操作

4.3 校验和机制

4.4 数据存储流程图

4.5 避坑指南