实验4:Zigbee使用非易失性存储器来存储自定义数据 - 新兵训练营(6)

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1. 简介

1.1. 实验内容

Zigbee快速入门——新兵训练营培训的实验环节将涵盖以下四个部分。我们通过这四个部分来向大家逐步展示，如何从零开始构建一个Zigbee应用。

本文档中的实验是“Zigbee快速入门——新兵训练营”系列中的第四部分。

• 第一部分，由Light构建网络，并使用install code将Switch加入到这个网络。
• 第二部分，在设备上使用API发送，接收和处理On-Off命令。
• 第三部分，在Switch端用一个周期事件来执行自定义代码，在我们的实验中是控制LED闪烁。
• 第四部分，在Switch端使用非易失性存储器来存储自定义数据。

1.2. 目的

本实验演示了EmberZNet Stack上非易失性数据存储的基本用法。此外，本文档中还包含了一些有关NVM, Token的基本知识，以帮助所有人更好地理解该实验。

你将学习

• 通过本实验课程，您将学习非易失性数据存储的基础知识，Silicon Labs提供的数据存储方案，以及如何使用Tokens来访问非易失性数据存储对象。

你需要做

• 在本实验中，我们需要解决的一个问题是，在没有EEPROM的EFR32MG12平台上，如何在系统掉电或复位时来保存当前灯的开/关状态。在本实验中，我们提供了使用Tokens来实现此目的的解决方案。
• 而且，您还需要检索制造商在生产过程中所烧录的制造字符串。

下图说明了该实验的基本流程。

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2. 非易失性存储器的基础知识

2.1. 什么是非易失性存储？

非易失性存储器（NVM）是指当设备掉电后，所存储的数据不会消失的存储器。它通常是指半导体存储芯片中的存储器，包括NAND闪存和固态硬盘（SSD）之类的闪存存储，以及EPROM（可擦除可编程ROM）和EEPROM（电可擦除可编程ROM）之类的ROM芯片。
在Silicon Labs的微处理器和无线射频芯片上，其内部都没有包含EEPROM，NVM的功能是通过闪存来实现的。

2.2. 为什么在EmberZNet PRO中需要非易失性存储？

通常，EmberZNet协议栈和应用程序需要存储一些数据对象，这些对象在电源掉电之后仍需要保留。其中一部分数据是制造数据，只能写入一次，它由生产商在生产过程中写入。另一部分数据，在产品的整个生命周期内都会被频繁地写入和读取，这被称为动态数据。

2.3. Silicon Labs如何实现非易失性数据存储？

总体而言，Silicon Labs为闪存中的非易失性数据存储提供3种不同的实现方案。并且还提供Tokens机制，用于从非易失性数据存储中存储和检索数据。

Persistent Store (PS Store)
PS Store仅可用于除EFR32 2系列以外的所有的蓝牙设备。PS Store的大小为2048字节，并使用两个闪存页进行存储。蓝牙协议栈和应用程序都可以在该区域中存储数据。
由于本文档重点介绍EmberZNet PRO，因此在本文档中我们不会过多介绍PS Store。

SimEEv1和SimEEv2
SimEEv1（模拟EEPROM版本1）或SimEEv2（模拟EEPROM版本2）与EmberZNet PRO，Silicon Labs Thread，Silicon Labs Connect在EM35x和EFR32系列1平台上配合使用。SimEEv1使用两个虚拟页，每个虚拟页包含两个闪存页，而SimEEv2使用三个虚拟页，其中每个虚拟页包含6个闪存页。

NVM3
第三代非易失性存储器（NVM3）数据存储是SimEEv1 / v2和PS Store的替代产品，旨在与EFR32上运行的EmberZNet，Silicon Labs Thread，Connect和Bluetooth应用程序，以及EFM32上运行的MCU应用程序一起使用。
由于NVM3具有更高的可配置性，可以更好地平衡Tokens容量与所需的闪存，并且与DMP（动态多协议）应用程序兼容，因此推荐在EFR32上进行开发时，使用该方案。
在本实验中，我们将使用NVM3进行数据存储。

Token
Token的机制使应用程序可以将定义的数据类型存储在非易失性存储中，并且SimEEv1 / v2和NVM3都可以在Token机制下运行。
Token有两个部分：Token标识和Token数据。Token标识是用于存储和检索Token数据的唯一标识符。通过使用Token标识，应用程序无需知道数据在非易失性存储中的确切位置即可进行检索。
下图说明了Token与非易失性数据存储机制之间的关系。Silicon Labs提供了三种不同的Dynamic Tokens实现：SimEEv1（模拟EEPROM版本1），SimEEv2（模拟EEPROM版本2）和NVM3（第三代非易失性存储）。

图2-1 非易失性存储和Token

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3. 使用Token API访问NVM3对象

在EFR32上进行开发时，我们推荐使用NVM3进行数据存储，因此以下部分将介绍如何使用Token API访问NVM3对象。

3.1. Token类型：Dynamic Tokens和Manufacturing Tokens

根据Token的使用方式，可以将其区分为Dynamic Tokens或Manufacturing Tokens。