STM32学习心得三十三:FLASH闪存编程原理与实验

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STM32学习心得三十三:FLASH闪存编程原理与实验

2024-01-24 01:09| 来源: 网络整理| 查看: 265

记录一下,方便以后翻阅~ 主要内容: 1) STM32 Flash操作介绍; 2) 寄存器和库函数介绍; 3) 相关实验代码解读。 参考资料:《STM32F10xxx闪存编程参考手册》 实验功能:利用 STM32 内部的 FLASH 来实现类似I2C通讯实验的效果(参考I2C通讯实验),不过这次是将数据直接存放在STM32内部,而不是存放在W25Q128。 1. STM32 Flash操作介绍 1.1 STM32编程方式 1) 在线编程(ICP,In-Circuit Programming) 通过JTAG/SWD协议(用JLINK或ST LINK下载程序)或者系统加载程序(Bootloader)下载用户应用程序(用串口下载)到微控制器中。 2) 在程序中编程(IAP,In Application Programming) 通过任何一种通信接口(如IO端口,USB,CAN,UART,I2C,SPI等)下载程序或者应用数据到存储器中。也就是说,STM32允许用户在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容。然而,IAP需要至少有一部分程序已经使用ICP方式烧到闪存存储器中(Bootloader)(与系统加载程序的Bootloaer不同)。 1.2 闪存模块存储器组织 按照不同容量,存储器组织成32个1K字节/页(小容量),128个1K字节/页(中容量),256个2K字节/页(大容量)的主存储器和一些信息块等。战舰/精英板FLASH容量为512K,所以一共有256页(0-255)。 在这里插入图片描述 STM32的闪存模块由:主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等3部分组成。 1) 主存储器,该部分用来存放代码和数据常数(如const类型的数据)。对于大容量产品,其被划分为256页,每页2K字节。注意,小容量和中容量产品则每页只有1K字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是0X08000000, B0、B1都接GND的时候,就是从0X08000000开始运行代码的。 2) 信息块,该部分分为2个小部分,其中启动程序代码(系统存储器),是用来存储ST自带的启动程序,用于串口下载代码,当B0接V3.3,B1接GND的时候,运行的就是这部分代码。用户选择字节,则一般用于配置写保护、读保护等功能。 3) 闪存存储器接口寄存器,该部分用于控制闪存读写等,是整个闪存模块的控制机构。 对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理。编程与擦除的高电压由内部产生。 1.3 Flash闪存的读取 内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址,任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。例如,我们要从地址addr,读取一个半字(半字为16位,1个字为32位),可以通过如下的语句读取:

data=*(vu16*)addr;

将addr强制转换为vu16指针,然后取该指针所指向的地址的值,即得到了addr地址的值。类似的,将上面的vu16改为vu8,即可读取指定地址的一个字节。 1.4 Flash闪存的编程(写)和擦除操作 STM32的闪存编程是由FPEC(闪存编程和擦除控制器)模块处理的,这个模块包含7个32位寄存器,他们分别是: 1) FPEC键寄存器 (FLASH_KEYR) 其中FPEC总共有3个键值:RDPRT键=0X000000A5、KEY1=0X45670123、KEY2=0XCDEF89AB。 2) 选择字节键寄存器 (FLASH_OPTKEYR) 3) 闪存控制寄存器 (FLASH_CR) 4) 闪存状态寄存器 (FLASH_SR) 5) 闪存地址寄存器 (FLASH_AR) 6) 选择字节寄存器 (FLASH_OBR) 7) 写保护寄存器 (FLASH_WRPR) 1.5 Flash编程注意事项 1.5.1 STM32复位后,FPEC模块是被保护的,不能写入FLASH_CR寄存器;通过写入特定的序列到FLASH_KEYR寄存器可以打开FPEC模块(即写入KEY1和KEY2),只有在写保护被解除后,我们才能操作相关寄存器。 叫Unlock。键值不正确会产生总线错误。 1.5.2 STM32闪存的编程每次必须写入16位(不能单纯的写入8位数据!),当FLASH_CR寄存器的PG位为‘1’时,在一个闪存地址写入一个半字将启动一次编程。写入任何非半字的数据,FPEC都会产生总线错误。 1.5.3 在编程过程中(FALSH_SR的BSY位为‘1’),任何读写闪存的操作都会使CPU暂停,直到此次闪存编程结束。 1.5.4 STM32的FLASH在编程的时候,也必须要求其写入地址的FLASH是被擦除了的(也就是其值必须是0XFFFF),否则无法写入,在FLASH_SR寄存器的PGERR位将得到一个警告。 1.6 STM32 Falsh编程过程 1.6.1 检查FLASH_CR的LOCK是否解锁,如果没有则先解锁; 1.6.2 检查FLASH_SR寄存器的BSY位,以确认没有其他正在进行的编程操作; 1.6.3 设置FLASH_CR寄存器的PG位为‘1’在指定的地址写入要编程的半字; 1.6.4 等待BSY位变为‘0’; 1.6.5 读出写入的地址并验证数据。 1.7 STM32 Flash擦除过程 STM32 FLASH编程的时候,要先判断所写地址是否被擦除了。闪存擦除分为两种:页擦除和整片擦除。 1.7.1 Flash页擦除过程 1) 检查FLASH_CR的LOCK是否解锁,如果没有则先解锁; 2) 检查FLASH_SR寄存器的BSY位,以确认没有其他正在进行的闪存操作; 3) 设置FLASH_CR寄存器的PER位为‘1’; 4) 用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页; 5) 设置FLASH_CR寄存器的STRT位为‘1’; 6) 等待BSY位变为‘0’; 7) 读出被擦除的页并做验证。 1.7.2 Flash整片擦除过程 1) 检查FLASH_SR寄存器的BSY位,以确定没有其他操作在进行; 2) 设置FLASH_CR寄存器的MER为1; 3) 设置FLASH_CR寄存器的STRT为1; 4) 等待BSY为0; 5) 读出所有页并验证。 1.8 Flash操作相关寄存器 1) FPEC键寄存器(FLASH_KEYR); 在这里插入图片描述 2) 闪存控制寄存器(FLASH_CR); 在这里插入图片描述 3) 闪存状态寄存器(FLASH_SR); 在这里插入图片描述 4) 闪存地址寄存器(FLASH_AR)。 在这里插入图片描述 1.9 相关库函数 官方给出的库函数位于:stm32f10x_flash.c/stm32f10x_flash.h。 1.9.1 闪存操作常用库函数

void FLASH_Unlock(void); //检查 FLASH_CR寄存器的LOCK位// void FLASH_Lock(void); //检查 FLASH_CR寄存器的LOCK位// FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data); //对主存储区编程// FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data); //对主存储区编程// FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data); FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address); //对FLASH_AR寄存器进行操作// FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void); FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void); FLASH_Status FLASH_GetStatus(void); FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout); //等待FLASH_SR寄存器的BSY位变0//

1.10 Flash操作总结 1.10.1 锁定解锁函数 在对FLASH进行写操作前必须先解锁,解锁操作也就是必须在FLASH_KEYR寄存器写入特定的序列(KEY1和KEY2),固件库函数实现:

void FLASH_Unlock(void);

同理,在对FLASH写操作完成之后,我们要锁定FLASH:

void FLASH_Lock(void);

1.10.2 写操作函数 固件库提供了三个FLASH写函数:

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data); FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data); FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

顾名思义:FLASH_ProgramWord为 32位字写入函数,其他分别为16位半字写入和用户选择字节写入函数。这里需要说明,32位字节写入实际上是写入的两次16位数据,写完第一次后地址+2,这与我们前面讲解的STM32闪存的编程每次必须写入16位并不矛盾。写入8位实际也是占用的两个地址了,跟写入16位基本上没啥区别。 1.10.3 擦除函数 固件库提供三个FLASH擦除函数:

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address); FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void); FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

顾名思义:第一个函数是页擦除函数,根据页地址擦除特定的页数据,第二个函数是擦除所有的页数据,第三个函数是擦除用户选择字节数据。这三个函数使用非常简单。 1.10.4 获取状态函数 主要是用的函数是:

FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);

返回值是通过枚举类型定义的:

typedef enum { FLASH_BUSY = 1, //忙 FLASH_ERROR_PG, //编程错误 FLASH_ERROR_WRP, //写保护错误 FLASH_COMPLETE, //操作完成 FLASH_TIMEOUT //操作超时 }FLASH_Status;

1.10.5 等待操作完成函数 在执行闪存写操作时,任何对闪存的读操作都会锁住总线,在写操作完成后读操作才能正确地进行;既在进行写或擦除操作时,不能进行代码或数据的读取操作。所以在每次操作之前,我们都要等待上一次操作完成这次操作才能开始。使用的函数是:

FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);

入口参数为等待时间,返回值是FLASH的状态,这个很容易理解,这个函数本身我们在固件库中使用得不多,但是在固件库函数体中间可以多次看到。 1.10.6 读FLASH特定地址数据函数 有写就必定有读,而读取FLASH指定地址的半字的函数固件库并没有给出来,这里我们自己写的一个函数:

u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr) { return *(vu16*)faddr; }

2. 相关实验代码解读 2.1 stmflash.h头文件代码解读

/** ******************************** STM32F10x ********************************* * @文件名称: STMFLASH.h * @作者名称: ----- * @库版本号: V3.5.0 * @工程版本: V1.0.0 * @开发日期: 2020年9月15日 * @摘要简述: STMFLASH头文件 ******************************************************************************/ /*---------------------------------------------------------------------------- * @更新日志: * @无 * ---------------------------------------------------------------------------*/ #ifndef __STMFLASH_H__ #define __STMFLASH_H__ /* 包含的头文件 ---------------------------------------------------------------*/ #include "stm32f10x.h" /* 常量 ----------------------------------------------------------------------*/ #define STM32_FLASH_SIZE 512 /* STM32F103ZET6的FLASH是512K */ #define STM32_FLASH_WREN 1 /* 使能FLASH写入(0,不是能;1,使能) */ #define STM32_FLASH_BASE 0x08000000 /* STM32 FLASH的起始地址 */ /* 函数申明 ------------------------------------------------------------------*/ u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr); /* 读出半字 */ u32 STMFLASH_ReadLenByte(u32 ReadAddr,u16 Len); /* 指定地址开始读取指定长度数据 */ void STMFLASH_WriteLenByte(u32 WriteAddr,u32 DataToWrite,u16 Len); /* 指定地址开始写入指定长度的数据 */ void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite); /* 从指定地址开始写入指定长度的数据 */ void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead); /* 从指定地址开始读出指定长度的数据 */ #endif /* __STMFLASH_H */ /****** Copyright (C)2020 Aaron. All Rights Reserved ****** END OF FILE *******/

2.2 stmflash.c文件代码解读

/** ******************************** STM32F10x ********************************* * @文件名称: stmflash.c * @作者名称: ----- * @库版本号: V3.5.0 * @工程版本: V1.0.0 * @开发日期: 2020年9月15日 * @摘要简述: stmflash源文件 ******************************************************************************/ /*----------------------------------------------------------------------------- * @更新日志: * @无 * ---------------------------------------------------------------------------*/ /* 包含的头文件 ---------------------------------------------------------------*/ #include "stmflash.h" #include "delay.h" #include "usart.h" /************************************************ 函数名称:u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr) 函数功能:读取指定地址的半字(16位数据) 入口参数:u32 faddr:读地址(此地址必须为2的倍数!!) 返回参数:对应数据 开发作者:----- *************************************************/ u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr) { return *(vu16*)faddr; } #if STM32_FLASH_WREN /* 如何使能写入,默认使能 */ /*************************************************************************** 函数名称:STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite) 函数功能:不检查的写入 入口参数:WriteAddr:起始地址;pBuffer:数据指针;NumToWrite:半字(16位)数 返回参数:无 开发作者:----- ****************************************************************************/ void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite) { u16 i; for(i=0;i u32 secpos; /* 扇区地址 */ u16 secoff; /* 扇区内偏移地址(16位字计算) */ u16 secremain; /* 扇区内剩余地址(16位字计算) */ u16 i; u32 offaddr; /* 去掉0X08000000后的地址 */ if(WriteAddr=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return; /* 非法地址 */ FLASH_Unlock(); /* 解锁 */ offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE; /* 实际偏移地址 */ secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE; /* 扇区地址 0~127 for STM32F103RBT6 */ secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2; /* 在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.) */ secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff; /* 扇区剩余空间大小 */ if(NumToWrite if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break; /* 需要擦除 */ } if(i STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i]; } STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2); /* 写入整个扇区 */ }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain); /* 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间 */ if(NumToWrite==secremain)break; /* 写入结束了 */ else /* 写入未结束 */ { secpos++; /* 扇区地址增1 */ secoff=0; /* 偏移位置为0 */ pBuffer+=secremain; /* 指针偏移 */ WriteAddr+=secremain; /* 写地址偏移 */ NumToWrite-=secremain; /* 字节(16位)数递减 */ if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2; /* 下一个扇区还是写不完 */ else secremain=NumToWrite; /* 下一个扇区可以写完了 */ } }; FLASH_Lock(); /* 上锁 */ } #endif /****************************************************************************** 函数名称:STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead) 函数功能:从指定地址开始读出指定长度的数据 入口参数:ReadAddr:起始地址;pBuffer:数据指针;NumToWrite:半字(16位)数 返回参数:无 开发作者:----- *******************************************************************************/ void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead) { u16 i; for(i=0;i"STM32F103 FLASH TEST"}; /* 要写入到STM32 FLASH的字符串数组 */ #define SIZE sizeof(TEXT_Buffer) /* 数组长度 */ #define FLASH_SAVE_ADDR 0X08070000 /* 设置FLASH保存地址(必须为偶数,且其值要大于本代码所占用FLASH的大小+0X08000000) */ /**************************************************************** 函数名称:int main() 函数功能:主函数 入口参数:无 返回参数:int 开发作者:----- *****************************************************************/ int main(void) { u8 key; u16 i=0; u8 datatemp[SIZE]; delay_init(); /* 延时函数初始化 */ NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); /* 设置中断优先级分组为组2:2位抢占优先级,2位响应优先级 */ uart_init(115200); /* 串口初始化为115200 */ LED_Init(); /* 初始化LED管脚接口 */ KEY_Init(); /* 初始化KEY管脚接口 */ printf("KEY1:Write KEY0:Read"); while(1) { key=KEY_Scan(0); /* 0表示不支持连按 */ if(key==KEY1_PRES) /* KEY1按下,写入STM32 FLASH */ { printf("Start Write FLASH....\r\n"); STMFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR,(u16*)TEXT_Buffer,SIZE); printf("FLASH Write Finished!\r\n"); /* 提示传送完成 */ } if(key==KEY0_PRES) /* KEY0按下,读取字符串并显示 */ { printf("Start Read FLASH....\r\n"); STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,(u16*)datatemp,SIZE); printf("The Data Readed Is:%s\r\n",datatemp); /* 提示传送完成 */ } i++; delay_ms(10); if(i==20) { LED0=!LED0; /* 提示系统正在运行 */ i=0; } } } /****** Copyright (C)2020 Aaron. All Rights Reserved ****** END OF FILE *******/

3. 实验结果 在这里插入图片描述



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