代码收藏家 STM32 Flash编程笔记
笔记来源于江科协议的视频
芯片采用与stm32F103C8T6
简介
•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，系统存储器里面存储的是BootLoader，是不允许修改的。
•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，一般是找最后一部分存储数据，以防覆盖程序本身代码。
通过在程序中编程（IAP）也叫OTA，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（仿真器）、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
FLASH
模块组织
这里分为三块，第一个是主存储器（程序存储器），用来存放程序代码的，第二个是信息块，里面分为启动程序代码和用户选择字节，启动程序代码就是刚才的系统存储器，存放的是原厂写入的BootLoader，用于串口下载，用户选择字节也就是选项字节，存放一些独立的参数。第三块是闪存存储器接口寄存器，这一块的存储器实际上并不是闪存，其实本质上是一个普通的外设，存储介质是SRAM，就是上面的闪存管理员，这些寄存器用来控制擦除和编程的过程，前两块是真正的闪存，第三块为闪存的管理员。
对于主存存储器，进行了分页，擦除和写保护都是以页为单位的，写入前必须擦除，擦除以最小单元进行。擦除后数据全为1，数据只能1写0，不能0写1，擦除和写入都需要等待忙，与W25Q64的特性是一致的，但是这里只有基本单位页，没有块和扇区，每页的大小都是1K，一共128页，容量为128K，对于C8T6来说，它只有64K，所以C8T6的页只有一半，0~63，总共64页，共64K，第一页的起始地址为0x0800 0000，之后就是一个字节一个地址，依次线性分配，规律：对低3位进行累加4，以400、800、C00结尾的就是起始地址，系统存储器的起始地址为0x1FFF F000，容量2K，选项字节起始地址为0x1FFF F800,容量16个字节，里面只有几个字节的配置参数。平时讲的32K、64K、128K，说的是主存储器容量，对信息块没有影响，都是固定的2K、16K。 最后就是一个闪存接口寄存器，里面包括键寄存器、SR状态寄存器、CR控制寄存器等待，外设的起始地址：0x4002 2000，每个寄存器4个字节，也就是32位。
逻辑框图
这里以C8T6为例，64K，一共64页，最后一页地址0x0800 FC00，左边是闪存存储器接口，也叫闪存编程和擦除控制器（FPEC），可以对程序存储器进行擦除和编程，也可以对选项字节进行擦除和编程，系统存储器只读，选项字节中很大一部分是配置主程序存储器的读写保护，右边黄色箭头的写入选项字节可以配置程序存储器的读写保护。
细节问题
Flash解锁
Flash操作之前需要解锁，目的是防止误操作，解锁方式是通过键寄存器写入指定的键值来实现，FPEC一共有三个键值，RDPRT解除读保护的密钥，值是0xA5，KEY1键是0x45670123，KEY2键是0xCDEF89AB。
解锁：复位后，FPEC被保护，不能写入FLASH_CR，复位后默认Flash是锁着的，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，一旦没有先写入KEY1再写入KEY2，整个模块就会完全锁死，除非复位。
•加锁：设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR
指针访问寄存器
*((IO uint16_t *)(0x08000000))：这个变量为地址，这里强制类型转换为uint16_t的指针类型，指针指向这个地址，最后一个✳号指针取内容，把这个指针指向的存储器取出来，值就是指定存储器的值，对于闪存是不需要解锁的，不对其进行更改。
*((IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234，指定地址写，先给定地址，再强转为指针，最后取内容，然后对其赋值，这里写数据时，要先对Flash进行解锁，还要套入写入的流程。如果这里写的是SRAM地址，如：0x2000 0000那么就不需要解锁，可以直接写入，因为SRAM在程序运行时是可读可写的，
这里——IO是一个宏定义，对应C语言的关键字volatile,意思是易变的数据，这里加上是一个保障措施，防止编译器优化，keil编译器默认优化是最低优化等级，如果要提高编译优先等级，这里就有问题了。编译器优化是为了去除无用的繁杂代码，降低代码空间，提升运行效率。这里就是告诉编译器无论怎么优化，这里不能动。
编译器还会利用缓存来加速代码，如：要频繁读写内存的某个变量，最常见的优化方式：先把变量转移到高速缓存里面，在stm32内核中，有一个类似的缓存的工作组寄存器，这类寄存器访问速度最快，把变量放缓存里，需要读写时，直接访问缓存就可以了，用完之后，再写回内存。但是程序有多线程，如：中断函数，在中断函数里改变了原始变量，但是缓存并不知道中断更改了原始变量，下次程序还看缓存的变量，就会造成数据更改不同步的问题，这时，可以在读取变量定义的前面加上volatile，告诉编译器这个变量是易变的，要直接从内存中找，不用缓存优化。
如果开启了编译器优化，在无意义加减变量，多线程更改变量，读写与硬件相关的存储器时，都需要加上volatile，防止编译器优化。
存储器操作
全擦除
第一步：读取LOCK位，看下芯片锁了没，如果LOCK=1，那就是锁住了，就执行解锁过程，解锁过程在KEYR寄存器中，先写KEY1，再写KEY2。没锁就不用解锁了，之后置控制寄存器CR的MER位为1，然后再置STRT位为1，STRT的1的触发条件，触发之后，芯片开始工作，芯片检测到MER位=1，芯片就全擦除。擦除过程开始后，程序要执行等待，判断状态寄存器SR中的BSY位，BSY芯片是否处于忙状态，等于1表示忙，等于0不忙，等于1的时候会跳回去继续判断，直到BSY等于0，跳出循环。
页擦除
这里第一步仍是解锁的流程，第二步，置控制寄存器的PER位为1，在AR地址寄存器中选择要擦除的页，最后置控制寄存器CR的STRT的位为1，最后等待BSY位，
闪存写入
STM32的闪存会在写入之前检查有没有擦除，如果没有擦除就写入，STM32则不执行写入操作，除非写入的数据全是0。 写入第一步：解锁， 第二步：需要置控制寄存器CR中的PG位为1，表示要写入数据，第三步：在指定的地址写入半字，写入操作只能以半字的形式写入， 第四步：等待忙
选项字节
这里n的意思 如：写入RDP数据时，要同时写入nRDP数据的反码，这样写入数据才是有效的，如果这两个寄存器不是互为反码，则写入的数据无效。这里硬件会自动写入。
•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
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（相当于事前等待）
•解锁FLASH_CR的OPTWRE位，相当于选项字节的解锁，也是先写入KEY1，再写入KEY2
•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
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
代码
读写Flash
MyFlash.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
//读一个32位的字
uint32_t MyFlash_ReadWord(uint32_t Addr)
{
return *((__IO uint32_t*)(Addr)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
//读一个32位的字
uint16_t MyFlash_ReadHalfWord(uint32_t Addr)
{
return *((__IO uint16_t*)(Addr)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
//读一个32位的字
uint8_t MyFlash_ReadByte(uint32_t Addr)
{
return *((__IO uint8_t*)(Addr)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
//全擦除
void MyFlash_EraserAllPage(void)
{
FLASH_Unlock(); //开锁
FLASH_EraseAllPages(); //全擦除
FLASH_Lock(); //关锁
}
void MyFlash_EraserPage(uint32_t Addr)
{
FLASH_Unlock(); //开锁
FLASH_ErasePage(Addr); //写入页擦除
FLASH_Lock(); //关锁
}
//写入字
void MyFlash_ProgramWord(uint32_t Addr, uint32_t data)
{
FLASH_Unlock(); //开锁
FLASH_ProgramWord(Addr,data); //写入字
FLASH_Lock(); //关锁
}
//写入半字
void MyFlash_ProgramHalfWord(uint32_t Addr, uint32_t data)
{
FLASH_Unlock(); //开锁
FLASH_ProgramHalfWord(Addr,data); //写入半字
FLASH_Lock(); //关锁
}
Store.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MyFlash.h"
#define STORE_START_ADDRESS 0x0800FC00
#define STORE_COUNT 512
uint16_t Store_Data[STORE_COUNT];
void Store_Init(void)
{
if(MyFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA5A5) //如果是第一次读写
{
MyFlash_EraserPage(STORE_START_ADDRESS); //擦除
MyFlash_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS,0xA5A5); //写上自己的标志位
for(uint16_t i=1;i<STORE_COUNT;i++)
{
MyFlash_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,0x0000); //除了标志位全部清0
}
}
for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++)
{
Store_Data[i] = MyFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2);
}
}
//保存数据 存到闪存里面
void Store_Save(void)
{
MyFlash_EraserPage(STORE_START_ADDRESS); //擦除
for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++)
{
MyFlash_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,Store_Data[i]); //除了标志位全部清0
}
}
//将模块数据清零
void Store_Clear(void)
{
for(uint16_t i=1;i<STORE_COUNT;i++)
{
Store_Data[i] = 0x0000;
}
Store_Save();
}main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Key.h"
#include "Store.h"
uint8_t Key;
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Key_Init();
Store_Init();
OLED_ShowString(1,1,"Flag:");
OLED_ShowString(2,1,"Data:");
while (1)
{
Key = Key_GetNum();
if(Key == 1)
{
Store_Data[1]++;
Store_Data[2]++;
Store_Data[3]++;
Store_Data[4]++;
Store_Save();
}
if(Key == 2)
{
Store_Clear();
}
OLED_ShowHexNum(1,6,Store_Data[0],4);
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);
}
}
读ID
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:"); //显示静态字符串
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:"); //显示静态字符串
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)
{
}
}
