嵌入式开发之STM32学习笔记day22

STM32F103C8T6  FLASH闪存

1 FLASH简介

        STM32F1系列微控制器的FLASH存储器是一种非易失性存储器，它在微控制器中扮演着至关重要的角色。以下是对STM32F1系列FLASH存储器及其相关编程方式的扩展说明：

        【FLASH存储器的组成部分】

1. 程序存储器：这是FLASH存储器的主要部分，用于存储微控制器运行的程序代码。程序存储器的大小取决于具体的STM32F1系列型号，通常从几KB到几十KB不等。

2. 系统存储器：这部分存储器用于存储微控制器的启动代码和系统配置数据。系统存储器通常较小，但对微控制器的启动和运行至关重要。

3. 选项字节：选项字节用于配置微控制器的一些特定功能，如启动模式选择、读写保护等。通过编程选项字节，可以灵活地配置微控制器的行为。

        【FLASH存储器的读写用途】

1. 保存用户数据：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。这种数据通常包括配置参数、用户设置、传感器校准数据等。

2. 程序自我更新：通过在程序中编程（IAP），实现程序的自我更新。IAP允许微控制器在运行过程中更新其程序存储器中的内容，而无需外部编程器。

        在线编程（In-Circuit Programming – ICP）是一种通过微控制器的外部接口（如JTAG、SWD协议或系统加载程序Bootloader）下载程序的方法。ICP允许开发者在不拆卸微控制器的情况下更新程序存储器的全部内容，这在产品开发和调试阶段非常有用。

        在程序中编程（In-Application Programming – IAP）是一种利用微控制器支持的任一种通信接口（如UART、SPI、I2C等）下载程序的方法。IAP允许微控制器在运行过程中更新其程序存储器中的内容，而无需外部编程器。IAP通常用于实现固件升级、错误修复和功能扩展等。

        FLASH存储器的擦除和编程：STM32F1系列微控制器通过闪存存储器接口（外设）提供了对程序存储器和选项字节的擦除和编程功能。擦除操作通常用于清除存储器中的内容，为新的编程操作做准备。编程操作则用于将新的数据写入存储器。

        【注意事项】

1. 擦除和编程时间：FLASH存储器的擦除和编程操作需要一定的时间，因此在设计系统时需要考虑这些操作对系统性能的影响。

2. 擦除和编程次数：FLASH存储器的擦除和编程次数有限，通常在几千到几万次之间。因此，在设计系统时需要合理规划擦除和编程操作，以延长存储器的使用寿命。

3. 数据保护：为了防止意外擦除或编程，STM32F1系列微控制器提供了读写保护功能。通过编程选项字节，可以启用或禁用存储器的读写保护。

2 闪存模块组织

3 FLASH基本结构

        该图展示了STM32微控制器的存储器结构，其中程序存储器（C8T6-64K）被分为多个1K大小的页面，从0x0800 0000地址开始，共有64个页面，而系统存储器包含Bootloader（2K）和选项字节（16字节），分别位于0x1FFF F000和0x1FFF F800地址。闪存存储器接口/闪存编程和擦除控制器（FPEC）负责管理程序存储器和选项字节的擦除与编程操作，同时配置读写保护，确保存储器的安全和数据的持久性。

4 FLASH解锁

        【FPEC共有三个键值】

• RDPRT键 = 0x000000A5
• 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】

• 设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR

5 访问存储器

使用指针读指定地址下的存储器：uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));使用指针写指定地址下的存储器：*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;其中：#define    __IO    volatile

6 程序存储器编程

代码如下：

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;/* Check the parameters */assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);if(status == FLASH_COMPLETE){/* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */FLASH->CR |= CR_PG_Set;*(__IO uint16_t*)Address = Data;/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);/* Disable the PG Bit */FLASH->CR &= CR_PG_Reset;} /* Return the Program Status */return status;
}

7 程序存储器页擦除

代码如下：

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
{FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;/* Check the parameters */assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Page_Address));/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);if(status == FLASH_COMPLETE){ /* if the previous operation is completed, proceed to erase the page */FLASH->CR|= CR_PER_Set;FLASH->AR = Page_Address; FLASH->CR|= CR_STRT_Set;/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);/* Disable the PER Bit */FLASH->CR &= CR_PER_Reset;}/* Return the Erase Status */return status;
}

8 程序存储器全擦除

代码如下：

FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)
{FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);if(status == FLASH_COMPLETE){/* if the previous operation is completed, proceed to erase all pages */FLASH->CR |= CR_MER_Set;FLASH->CR |= CR_STRT_Set;/* Wait for last operation to be completed */status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);/* Disable the MER Bit */FLASH->CR &= CR_MER_Reset;}/* Return the Erase Status */return status;
}

9 选项字节

• 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）

 9.1 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

9.2 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

10 器件电子签名

        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