【STM32】最后一刷-江科大Flash闪存-学习笔记

FLASH简介

1. STM32F1系列的FLASH包含程序存储器、系统存储器和选项字节三个部分，通过闪存存储器接口（外设）可以对程序存储器和选项字节进行擦除和编程，（系统存储器用于存储原厂写入的BootLoader程序，用于串口下载，不允许我们修改）
2. 读写FLASH的用途：     

• 利用程序存储器的剩余空间来保存掉电不丢失的用户数据     
• 通过在程序中编程（IAP），实现程序的自我更新

在线编程（In-Circuit Programming – ICP）用于更新程序存储器的全部内容，它通过JTAG、SWD协议或系统加载程序（Bootloader）下载程序

在程序中编程（In-Application Programming – IAP）可以使用微控制器支持的任一种通信接口下载程序

 存储器映像参考这篇：【江协科技STM32】DMA直接存储器存储-学习笔记_江科 stm32 dma-CSDN博客

 闪存模块组织

对应主存储器，进行了分页，分页是为了更好地管理闪存，擦除和写保护都是以页为单位的，这一点和之前的W25Q64的闪存一样，写入前必须擦除等等。具体参考Flash操作注意事项：【STM32】SPI通信协议&W25Q64Flash存储器芯片（学习笔记）_spi存储芯片-CSDN博客

 FLASH基本结构

 FLASH解锁（解除闪存锁）

 FPEC共有三个键值：     

• RDPRT键 = 0x000000A5（解除读保护密钥）
• KEY1 = 0x45670123     
• KEY2 = 0xCDEF89AB
• 解锁：     
• 复位后，FPEC被保护，不能写入FLASH_CR     
• 在FLASH_KEYR先写入KEY1，再写入KEY2，解锁     
• 错误的操作序列会在下次复位前锁死FPEC和FLASH_CR

加锁：     

• 置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR

 

 使用指针访问存储器

uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000)); 

这行代码是在 C 语言中用于从特定内存地址读取数据，并将其赋值给变量Data。解释如下：

1. uint16_t是一种无符号 16 位整数类型，定义在<stdint.h>头文件中，确保了数据类型的宽度为 16 位，可表示的范围是 0 到 65535。
2. Data是定义的一个uint16_t类型的变量，用于存储从特定内存地址读取的数据。
3. (__IO uint16_t *)(0x08000000)：这部分是一个强制类型转换。(__IO uint16_t *)将0x08000000这个地址值转换为指向__IO uint16_t类型的指针。其中__IO通常是由编译器定义的宏，可能表示该内存地址是可读写（volatile）的，防止编译器对该地址的访问进行优化，确保每次访问都是真实地从该内存地址读写数据。0x08000000是一个十六进制表示的内存地址。
4. *((__IO uint16_t *)(0x08000000))：这部分通过指针解引用操作，从0x08000000这个内存地址读取一个uint16_t类型的数据。
5. 最后，将从指定内存地址读取的数据赋值给Data变量。

 *((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;

1. 指针类型强制转换
   (__IO uint16_t *)(0x08000000) 这部分代码将地址值 0x08000000 强制转换为一个指向 __IO uint16_t 类型的指针。其中 __IO 可能是一个特定的修饰符，通常用于表示该内存位置具有特殊的读写属性（例如可能是与外设寄存器相关，允许读写操作），uint16_t 表示无符号 16 位整数类型。通过这种强制类型转换，告诉编译器把 0x08000000 这个地址当作是一个 __IO uint16_t 类型数据的起始地址。
2. 赋值操作
   在完成指针类型强制转换后，使用 * 运算符对这个指针进行解引用，然后将值 0x1234 赋给该指针所指向的内存位置。也就是将 0x1234 这个 16 位无符号整数值写入到了内存地址 0x08000000 开始的两个字节（因为 uint16_t 是 16 位，占两个字节）。

 实例

 指定地址下读：

/*** 函    数：FLASH读取一个32位的字* 参    数：Address 要读取数据的字地址* 返 回 值：指定地址下的数据*/
uint32_t HerFlash_ReadWord(uint32_t Address)
{return *((__IO uint32_t *)(Address)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}/*** 函    数：FLASH读取一个16位的半字* 参    数：Address 要读取数据的半字地址* 返 回 值：指定地址下的数据*/
uint16_t HerFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address)
{return *((__IO uint16_t *)(Address)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}/*** 函    数：FLASH读取一个8位的字节* 参    数：Address 要读取数据的字节地址* 返 回 值：指定地址下的数据*/
uint8_t HerFlash_ReadByte(uint32_t Address)
{return *((__IO uint8_t *)(Address));//使用指针访问指定地址下的数据并返回
}

 

 程序存储器全擦除

1. 第一步：读 FLASH_CR 的 LOCK 位

   • 理由：LOCK 位用于锁定闪存控制寄存器（FLASH_CR），在对闪存进行擦除等操作前，需要先了解其锁定状态。如果 LOCK 位 = 1，表示闪存处于锁定状态，不能直接进行后续的擦除操作，需要先执行解锁过程；若 LOCK 位 = 0，则可跳过解锁过程直接进行擦除设置。
   • 操作及结果：读取该位，得到 LOCK 位 = 1，说明闪存处于锁定状态。

2. 第二步：执行解锁过程

   • 理由：因为第一步检测到 LOCK 位为 1，闪存锁定，所以必须执行解锁过程才能对闪存控制寄存器进行操作，以实现擦除等功能。
   • 操作及结果：执行解锁过程后，将 LOCK 位置为 0，此时闪存解锁，可以对相关寄存器进行设置。

3. 第三步：置 FLASH_CR 的 MER = 1

   • 理由：MER（Mass Erase）位用于选择是否进行全擦除操作。将 MER 位置 1，表示要进行闪存全擦除操作。
   • 操作及结果：将 MER 位置 1，准备执行全擦除。

4. 第四步：置 FLASH_CR 的 STRT = 1

   • 理由：STRT（Start）位用于启动闪存擦除操作。当 MER 位已置 1 准备好全擦除，再将 STRT 位置 1，就可以正式启动全擦除过程。
   • 操作及结果：将 STRT 位置 1，闪存全擦除操作开始执行。

5. 第五步：关注 FLASH_SR 的 BSY 位

   • 理由：BSY（Busy）位用于指示闪存操作是否正在进行。在全擦除操作启动后，需要监测该位来判断擦除操作是否完成。当 BSY = 1 时，表示闪存操作正在进行中；当 BSY = 0 时，表示闪存操作已完成。
   • 操作及结果：在全擦除操作执行过程中，BSY 位会变为 1，表示操作正在进行。等待一段时间后，当 BSY 位变为 0，说明全擦除操作完成。

6. 第六步：读出并验证所有页的数据

   • 理由：全擦除操作完成后，需要验证是否所有页的数据都已被正确擦除。通过读出所有页的数据，并与预期的擦除后数据（一般为全 1 或特定的擦除后状态）进行比较，来验证擦除操作的正确性。
   • 操作及结果：读出所有页的数据，与预期的擦除后数据进行对比，若完全一致，则说明全擦除操作成功；若有不一致的地方，则说明擦除操作可能存在问题。

实例 

/*** 函    数：FLASH全擦除* 参    数：无* 返 回 值：无* 说    明：调用此函数后，FLASH的所有页都会被擦除，包括程序文件本身，擦除后，程序将不复存在*/
void HerFlash_EraseAllPages(void)
{FLASH_Unlock();			//解锁FLASH_EraseAllPages();	//全擦除FLASH_Lock();			//加锁
}

void FLASH_Unlock(void)//解锁FLASH程序擦除控制器（解锁） 

 void FLASH_Lock(void)//锁定FLASH程序擦除控制器

 FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)//擦除所有FLASH页面

 注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件  

  程序存储器页擦除

1. 读取锁定状态：首先读取闪存控制寄存器（FLASH_CR）的LOCK位，判断闪存是否处于锁定状态。
2. 解锁操作（若需）：若LOCK位为1（锁定状态），执行解锁过程；若为0，跳过解锁。
3. 配置擦除参数：
   • 置FLASH_CR的PER（Page Erase，页擦除使能）位为1；
   • 在FLASH_AR（地址寄存器）中选择要擦除的闪存页；
   • 置FLASH_CR的STRT（Start，启动）位为1，启动页擦除操作。
4. 等待擦除完成：监测闪存状态寄存器（FLASH_SR）的BSY（Busy，忙）位。若BSY=1，表示擦除仍在进行，需持续等待；若BSY=0，表示擦除完成。
5. 验证擦除结果：擦除完成后，读出并验证被擦除页的数据，确保擦除操作成功。

实例

/*** 函    数：FLASH页擦除* 参    数：PageAddress 要擦除页的页地址* 返 回 值：无*/
void HerFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress)
{FLASH_Unlock();FLASH_ErasePage(PageAddress);FLASH_Lock();
}

 FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)//擦除指定的FLASH页面 

 注意：此功能可用于所有STM32F10x器件  

 程序存储器编程

注意：这种模式下CPU以标准的写半字的方式烧写闪存， FLASH_CR寄存器的PG位必须置’1’。 FPEC先读出指定地址的内容并检查它是否被擦除，如未被擦除则不执行编程并在FLASH_SR寄存器的PGERR位提出警告(唯一的例外是当要烧写的数值是0x0000时， 0x0000可被正确烧入且PGERR位不被置位)；如果指定的地址在FLASH_WRPR中设定为写保护，则不执行编程并在FLASH_SR寄存器的WRPRTERR位置’1’提出警告。 FLASH_SR寄存器的EOP为’1’时表示编程结束。

编程过程讲解：

1. 读取锁定状态：首先读取闪存控制寄存器（FLASH_CR）的LOCK位，判断闪存是否处于锁定状态。
2. 解锁操作（若需）：若LOCK位为1（锁定状态），执行解锁序列；若为0，直接进入下一步。
3. 使能编程模式：将FLASH_CR寄存器的PG位（Program，编程使能）置为1，开启编程功能。
4. 写入数据：在指定的闪存地址中写入半字（16 位）数据。用到这句代码 *((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
5. 等待操作完成：监测闪存状态寄存器（FLASH_SR）的BSY（Busy，忙）位。若BSY=1，表示编程操作仍在进行，需持续等待；若BSY=0，表示编程操作完成。
6. 验证数据：读取编程地址中的数据，检查写入的数据是否正确，确保编程操作成功。

 实例

/*** 函    数：FLASH编程字* 参    数：Address 要写入数据的字地址* 参    数：Data 要写入的32位数据* 返 回 值：无*/
void HerFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{FLASH_Unlock();FLASH_ProgramWord(Address, Data);FLASH_Lock();
}/*** 函    数：FLASH编程字* 参    数：Address 要写入数据的半字地址* 参    数：Data 要写入的16位数据* 返 回 值：无*/
void HerFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{FLASH_Unlock();FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);FLASH_Lock();
}

 FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)//在指定地址编程一个字

 注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件   

参数	说明
Address	指定要编程的地址
Data	指定要编程的数据

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)//在指定地址上编程半个字 

参数	说明
Address	指定要编程的地址
Data	指定要编程的数据

  注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件   

 选择字节说明

• RDP：写入RDPRT键（0x000000A5）后解除读保护
• USER：配置硬件看门狗和进入停机/待机模式是否产生复位
• Data0/1：用户可自定义使用
• WRP0/1/2/3：配置写保护，每一个位对应保护4个存储页（中容量）

选项字节擦除 

• 检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的闪存操作
• 解锁FLASH_CR的OPTWRE位
• 设置FLASH_CR的OPTER位为1
• 设置FLASH_CR的STRT位为1
• 等待BSY位变为0
• 读出被擦除的选择字节并做验证 

选项字节编程 

• 检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的编程操作
• 解锁FLASH_CR的OPTWRE位
• 设置FLASH_CR的OPTPG位为1
• 写入要编程的半字到指定的地址
• 等待BSY位变为0
• 读出写入的地址并验证数据 

读取内部FLASH闪存

要实现数据掉电不丢失的存储，那就要基于底层代码，再建一个模块Store，在Store模块我们要用SRAM缓存数组来管理FLASH闪存的最后一页，实现参数的任意读写和保存。因为闪存每次都是擦除，再写入，擦除之后，还容易丢失数据，所以要想灵活管理数据，还是得靠SRAM数组，需要备份的时候，我们再统一转到闪存里。所以在Store模块里要先定义一个Store_数组，用于存放备份数据。

 参数存储模块初始化

#define  STORE_START_ADDRESS  	0x0800FC00
#define  STORE_DATA  			512uint16_t Store_Data[STORE_DATA];	//定义SRAM数字，512个数据，每个数据16位，2字节，刚好对应闪存一页1024字节void Store_Init(void)
{/*判断是不是第一次使用*/if(HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA8A8){HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS, 0xA8A8);//在第一个半字写入自己规定的标志位，用于判断是不是第一次使用for(uint16_t i =1; i < STORE_DATA; i ++)	//循环STORE_COUNT次，除了第一个标志位{HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2,0x0000);//除了标志位的有效数据全部清0}}/*上电时，将闪存数据加载回SRAM数组，实现SRAM数组的掉电不丢失*/for(uint16_t i =0;i < STORE_DATA; i ++){Store_Data[i] = HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2);//将闪存的数据加载回SRAM数组}
}

 参数存储模块保存数据到闪存

/*** 函    数：参数存储模块保存数据到闪存* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Store_Save(void)
{HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);for(uint16_t i = 0;i < STORE_DATA;i ++)	//循环STORE_COUNT次，包括第一个标志位{HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS +i*2, Store_Data[i]);//将SRAM数组的数据备份保存到闪存}
}

 参数存储模块将所有有效数据清0

/*** 函    数：参数存储模块将所有有效数据清0* 参    数：无* 返 回 值：无*/
void Store_Clear(void)
{for(uint16_t i = 1;i < STORE_DATA;i ++){Store_Data[i] = 0x0000;	//SRAM数组有效数据清0}                           Store_Save();               //保存数据到闪存
}

 最终梳理思路：梳理思路

其实就是，在主函数对SRAM数组Store_Data进行修改，然后在放到闪存，防止SRAM掉电丢失，然后在上电初始化的时候在把闪存的数据再读取到SRAMStore_Data数组，实现SRAM掉电不丢失 

main函数 

#uint8_t KeyNum;					//定义用于接收按键键码的变量int main(void)
{/*模块初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化Key_Init();					//按键初始化Store_Init();				//参数存储模块初始化，在上电的时候将闪存的数据加载回Store_Data，实现掉电不丢失/*显示静态字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Flag:");OLED_ShowString(2, 1, "Data:");while (1){KeyNum = Key_GetNum();		//获取按键键码if (KeyNum == 1)			//按键1按下{Store_Data[1] = 0x1234;		//变换测试数据,断电丢失Store_Data[2] = 0xABCD;Store_Data[3] += 3;Store_Data[4] += 4;Store_Save();			//将Store_Data的数据备份保存到闪存，实现掉电不丢失}if (KeyNum == 2)			//按键2按下{Store_Clear();			//将Store_Data的数据全部清0}OLED_ShowHexNum(1, 6, Store_Data[0], 4);	//显示Store_Data的第一位标志位OLED_ShowHexNum(3, 1, Store_Data[1], 4);	//显示Store_Data的有效存储数据OLED_ShowHexNum(3, 6, Store_Data[2], 4);OLED_ShowHexNum(4, 1, Store_Data[3], 4);OLED_ShowHexNum(4, 6, Store_Data[4], 4);}
}

结果 

 

注意一个问题：程序文件大小和用户数据大小的冲突 

程序占用空间大小

 

器件电子签名&读取芯片ID

电子签名存放在闪存存储器模块的系统存储区域，包含的芯片识别信息在出厂时编写，不可更改，使用指针读指定地址下的存储器可获取电子签名

闪存容量寄存器：     

• 基地址：0x1FFF F7E0     
• 大小：16位

产品唯一身份标识寄存器：     

• 基地址： 0x1FFF F7E8     
• 大小：96位 

int main(void)
{OLED_Init();						OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:");	OLED_ShowHexNum(1, 8, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)), 4);		//使用指针读取指定地址下的闪存容量寄存器OLED_ShowString(2, 1, "U_ID:");		OLED_ShowHexNum(2, 6, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)), 4);		//使用指针读取指定地址下的产品唯一身份标识寄存器OLED_ShowHexNum(2, 11, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)), 4);OLED_ShowHexNum(3, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)), 8);OLED_ShowHexNum(4, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)), 8);while (1){}
}

结果 

最后记得看数据手册，这东西是真的能看懂 学会 学到知识！！！！