非易失性存储（NVM，Non-Volatile Memory）是即使在设备断电或重启后仍能保持数据的存储介质。在 Silicon Labs 的 Microcontroller 和 Radio SoC 上，NVM 由内部 Flash 实现。由于 Flash 的擦除次数有限，Silicon Labs 提供了三种不同的动态数据存储实现——NVM3、SimEEv1/v2 和 PS Store——分别适用于不同的协议和场景。理解这三种方案的技术原理和权衡取舍，是开发可靠嵌入式 IoT 应用的基础。Documentation Index
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非易失性存储的设计挑战
Flash 的核心特征是：可以以较小的块（通常 32 位字）写入，但只能以较大的块（通常数 KB 的页）擦除。这带来了以下挑战：虚拟页与 FIFO 循环缓冲区
为处理页填满时的数据迁移并防止断电丢失，各实现引入了虚拟页和FIFO 循环缓冲区机制：- SimEEv1：使用 2 个虚拟页（各由 2 个物理页组成，总计 8 kB），存储在两个虚拟页之间交替。
- SimEEv2：使用 3 个虚拟页（各由 6 个物理页组成，总计 36 kB），第三页始终保持擦除，通过分散复制降低最坏情况下的写入延迟。
- NVM3：在整个分配存储空间上实现循环缓冲区，无需切换虚拟页，仅复制待擦除页中无较新版本的对象，最大化 Flash 寿命和存储利用率。
NVM3 与 SimEEv1/v2 的核心区别在于：NVM3 在整个存储空间上实现为一个循环缓冲区，仅复制将被擦除的页中存储的唯一对象（其他页无较新版本的），避免了不必要的写入，进一步延长 Flash 寿命。
三种存储方案详解
SimEEv1 / SimEEv2
SimEEv1/v2 可与 EmberZNet PRO 和 Silicon Labs Connect（随 Flex SDK 安装）一起使用。 核心特性：- 对象定义时机：编译时使用大小和类型定义所有对象，无法在运行时创建或删除对象
- SimEEv1：2 个虚拟页，总大小 8 kB，最大基本存储 2 kB，最多 254 个对象
- SimEEv2：3 个虚拟页，总大小 36 kB，最大基本存储 8 kB，最多 254 个对象
- 支持计数器对象（Counter Object）：只存储起始值和增量，减少每次递增时的写入量
- 支持索引对象（Indexed Object）：允许数组中的多个索引共享同一个对象键，按索引参数独立读写
PS Store
PS Store 专用于 Bluetooth 设备（EFR32 Series 2 除外）。通过 PS key 管理 Bluetooth 设备 Flash 中的用户数据，数据在设备复位和重启期间保持持久性。 核心特性：- 总存储大小：2048 字节（使用 2 个 Flash 页）
- 支持运行时对象创建和删除
- 注意：Bluetooth Bonding 也存储在同一区域，每个 Bonding 约占 150 字节，用户数据可用空间随 Bonding 数量增加而减少
- 是 Silicon Labs 中代码体积最小的非易失性存储选项（编译后约 1.6 kB）
NVM3
NVM3（Third Generation Non-Volatile Memory）是 SimEEv1/v2 和 PS Store 的替代品，也是目前最推荐的存储方案。 核心优势：- 支持 EFM32 和 EFR32 系列全平台
- 兼容 EmberZNet、Connect、Z-Wave、OpenThread 和 Bluetooth 协议
- 动态多协议（DMP）应用可共享单一 NVM3 存储实例，避免多协议间的存储冲突
- 运行时创建和删除对象，最大对象大小可配置（208 ~ 4096 字节）
- 可配置的 Flash 存储大小（最少 3 个 Flash 页）
- 具有可配置缓存，支持快速对象访问
- 提供 Token API 和 PS Store API 的兼容层，方便从旧实现迁移
- 重新包装 API（Repack API）：允许应用在 CPU 负载较低时段主动触发待清除页的擦除，避免在关键时序段阻塞
方案对比
NVM3
推荐用于新项目。支持全系平台和所有协议，动态对象管理，可配置大小，DMP 共享存储，Flash 寿命最优。代码体积约 9.1 kB。
SimEEv2
适用于 EFR32 Series 1 + EmberZNet/Connect 的既有项目。较大的 36 kB 存储空间，支持大量对象，写入延迟更均匀。代码体积约 5.4 kB。
SimEEv1
轻量级 EmberZNet/Connect 方案。8 kB 存储空间，代码体积最小（3.5 kB），适合资源极度受限的 EFR32 Series 1 设备。
PS Store
Bluetooth 专用（EFR32 Series 1）。最小代码体积（1.6 kB），简单的 2 页实现，适合存储需求极低的蓝牙设备。不支持计数器和索引对象。
完整特性对比表
| 特性 | NVM3 | SimEEv1 | SimEEv2 | PS Store |
|---|---|---|---|---|
| 兼容设备 | EFM32, EFR32 | EFR32 Series 1 | EFR32 Series 1 | EFR32 Series 1 |
| 兼容协议 | EmberZNet, Connect, Z-Wave, OpenThread, Bluetooth | EmberZNet, Connect | EmberZNet, Connect | Bluetooth |
| Flash 存储大小 | ≥ 3 个 Flash 页（可配置） | 8 kB | 36 kB | 4 kB |
| 最大基本存储 | 可变（见 AN1135） | 2 kB | 8 kB | 2 kB |
| 最大对象数 | 受基本存储限制 | 254 | 254 | 受基本存储限制 |
| 最大对象大小 | 208 ~ 4096 字节（可配置） | 254 字节 | 254 字节 | 56 字节 |
| 对象创建/删除 | 运行时 | 编译时 | 编译时 | 运行时 |
| 编译后代码大小 | 9.1 kB | 3.5 kB | 5.4 kB | 1.6 kB |
| 计数器对象 | ✅ | ✅ | ✅ | ❌ |
| 索引对象 | 部分支持¹ | ✅ | ✅ | ❌ |
| 每对象开销 | 4 字节（≤128 字节）/ 8 字节（>128 字节） | 2 字节 | 6 字节 | 10 字节 |
¹ NVM3 中索引对象通过为每个索引分配独立的 NVM3 对象实现，需使用唯一键逐个访问。
Flash 寿命与磨损均衡
所有 Silicon Labs 存储实现均采用磨损均衡以延长 Flash 寿命。影响 Flash 磨损的主要因素：影响 Flash 寿命的关键因素
影响 Flash 寿命的关键因素
- 分配的 Flash 空间大小：存储区域越大，单次页擦除前可写入的新版本越多，Flash 寿命越长。NVM3 支持配置 Flash 页数，其他实现使用固定大小。
- 每对象存储开销：开销越小，相同空间内可写入更多对象版本，Flash 寿命更长。SimEEv1 每对象仅 2 字节开销，PS Store 高达 10 字节。
- 最小对象大小对齐：若数据大小与最小对象大小不对齐，会添加填充字节。例如存储 16 位 Token 时，NVM3 和 PS Store 会额外填充 2 字节，而 SimEEv1/v2 可直接存储 16 位数据。
- 基本存储后的剩余空间：当切换到新虚拟页时，须先写入所有对象的最新版本（基本存储）。若基本存储占据大部分页空间，后续可写入的新版本数量有限，导致页擦除频繁。
选型建议
- 新项目（所有协议）：优先选择 NVM3，特别是动态多协议（DMP）应用，可在各协议间共享单一存储实例。
- EmberZNet / Connect 既有项目（Series 1）：可继续使用 SimEEv1/v2，Silicon Labs 提供 SimEEv1 到 SimEEv2 的升级插件。
- Bluetooth 专用轻量设备（Series 1）：若存储需求极低，可选 PS Store，但需注意 Bonding 会占用部分存储空间。