STM32的FLASH学习笔记

        不同型号的 STM32，其 FLASH 容量也有所不同，最小的只有 16K 字节，最大的则达到了1024K 字节。大容量产品的闪存模块组织如图所示：

         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。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， Boot0、Boot1 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，是用来存储 ST 自带的启动程序，用于串口下载代码，当 Boot0 接 V3.3，Boot1 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；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；即在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

闪存的读取

        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，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。

闪存的编程和擦除

        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：FPEC 键寄存器(FLASH_KEYR)，选择字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR)，闪存控制寄存器(FLASH_CR)，闪存状态寄存器(FLASH_SR)，闪存地址寄存器(FLASH_AR)，选择字节寄存器(FLASH_OBR)，写保护寄存器(FLASH_WRPR)。

FLASH编程注意事项：

①FPEC 键寄存器总共有 3 个键值：RDPRT 键=0X000000A5，KEY1=0X45670123，KEY2=0XCDEF89AB 。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，这一步叫做Unlock。

②STM32 闪存的编程每次必须写入 16 位（不能写入 8 位），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。在编程过程中(BSY 位为’1’)，不能进行其他读写擦除操作。

③STM32 的 FLASH 在编程的时候，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。

STM23 的 FLASH 编程过程如图：

 从上图可以得到闪存的编程顺序如下： ​

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编程操作 ​

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 ​

④等待 BSY 位变为’0’ ​ ，读出写入的地址并验证数据

        在FLASH编程前要先确定目标地址是否已经被擦除，有两种擦除方式：页擦除和整片擦除。页擦除过程如图：

 从上图可以看出，STM32 的页擦除顺序为： ​

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’,选择为页擦除 ​

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’ ​，开始擦除

⑥等待 BSY 位变为’0’ ​ 读出被擦除的页并做验证

常用库函数

锁定解锁函数

void FLASH_Unlock(void)；//解锁函数
void FLASH_Lock(void)；//锁定函数

写操作函数

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)；//32位字写入，实际上是写两次16字节
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);//16位半字写入
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);//用户选择字节写入

擦除函数

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);//页擦除
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);//全片擦除
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);//用户选择字节擦除

获取flash状态

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;   

等待操作完成函数

       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)；

正点原子函数解析

STMFLASH_ReadHalfWord

//读取指定地址的半字(16位数据)
//faddr:读地址(此地址必须为2的倍数!!)
//返回值:对应数据.
u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr)
{return *(vu16*)faddr; 
}

STMFLASH_Write_NoCheck

//不检查的写入，在使用此函数前需要检查要写入的地址是否已经被擦除
//WriteAddr:起始地址
//pBuffer:要写入的数据指针
//NumToWrite:半字(16位)数   
void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)   
{ 			 		 u16 i;for(i=0;i<NumToWrite;i++){FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr,pBuffer[i]);//循环写入半字WriteAddr+=2;//地址增加2.}  
} 

        计算机中最小的信息单位是bit，也就是一个二进制位，8个bit组成一个Byte，也就是1个字节，1个存储单元存放1个字节，每个存储单元对应一个32位（bit）地址，对于32bit的ARM CPU一个32位地址指向1个字节！所以上面写完一个半字后地址要+2。

STMFLASH_Read

//从指定地址开始读出指定长度的数据，存储在pBuffer
//ReadAddr:起始地址
//pBuffer:读取到的数据存储的位置
//NumToWrite:半字(16位)数
void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)   	
{u16 i;for(i=0;i<NumToRead;i++){pBuffer[i]=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.ReadAddr+=2;//偏移2个字节.	}
}

STMFLASH_Write

//从指定地址开始写入指定长度的数据
//WriteAddr:起始地址(此地址必须为2的倍数!!)
//pBuffer:要写入的数据指针
//NumToWrite:半字(16位)数(就是要写入的16位数据的个数.)
#if STM32_FLASH_SIZE<256//判断FLASH容量，小于256K是中小容量，一页FLASH有1K字节
#define STM_SECTOR_SIZE 1024 //字节
#else 
#define STM_SECTOR_SIZE	2048//大于等于256K为大容量，一页FLASH有2K字节
#endif		 
u16 STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];//最多是2K字节，用来存放一页读出的数据，因为写之前要擦除，为了避免数据丢失，先将数据读出，擦除FLASH，修改数据后再写回去。2k字节就是1k个半字，所以需要除以2
void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)	
{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;   //基于0X08000000的偏移地址if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(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，要写入的地址相对于flash起始地址0x08000000的偏移量.secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;			//扇区地址，扇区号  0~127 for STM32F103RCT6，计算要写入的地址在哪个扇区secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;		//在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)，取模后算出的是偏移的字节数，除以2得到半字数secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;		//扇区剩余空间大小，   STM_SECTOR_SIZE是扇区中的字节数，除以2是半字数，减去偏移就是剩下的半字数if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//如果要写的大小不大于扇区剩余大小，也就是不需要写到下一个扇区，就令剩余扇区大小等于要写的大小，后面有用。while(1) {	STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容，secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE是扇区起始地址，STMFLASH_BUF是读取结果存储的数组，STM_SECTOR_SIZE/2是要读取的半字个数for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据{if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//如果要写入的地址遍历到扇区结束遇到了不是0XFFFF的数据，表示需要擦除  	  }if(i<secremain)//如果是通过break跳出循环，需要擦除{FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区for(i=0;i<secremain;i++){STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];	//将要写入的数据拷贝到扇区数据缓冲数组的相应位置  }	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);//如果不需要擦除就直接写数据		   if(NumToWrite==secremain)break;//如果NumToWrite==secremain，表示不需要跨扇区，写入结束了else//写入未结束{secpos++;				//扇区地址增1，写下一个扇区secoff=0;				//偏移位置为0 ，从下一个扇区开头开始写	 pBuffer+=secremain;  	//指针偏移，要写的数据指针偏移已经写过的部分WriteAddr+=secremain;	//写地址偏移，要写的地址也要偏移已经写过的部分	   NumToWrite-=secremain;	//字节(16位)数递减，还需要写的半字个数减去已经写完的部分if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//如果要写的数据大于一个扇区的个数，下一个扇区还是写不完，就把剩余扇区大小等于整个扇区的半字数，即下一个扇区写满else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了，再循环一次就会跳出了}	 };	FLASH_Lock();//上锁
}