洋桃电子STM32F407单片机入门教程笔记二：嵌入式Flash读写详解

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1. Flash的概述及注意事项

在单片机内部集成了一块单片机存储器，相当于电脑的硬盘，可以存放我们下载的代码也可以存储程序运行中的临时数据，Flash存储器的特色是写入的数据在断电后不会丢失，但其写入速度比SRAM慢，所以我们的用户程序先下载到Flash存储器，单片机运行时的临时数据比如功能寄存器的操作、变量数值的修改都放在SRAM存储器中。但SRAM存储器中的数据掉电会丢失。当需要把临时数据保存则可以把临时数据写入Flash存储器。Flash读写功能就是在用户程序运行过程中自己操作Flash的数据读写。

此功能在项目中的应用：注意：Flash存储器有擦除寿命问题，主流芯片制造工艺的厂商的质保擦除约10万次，超出最大次数将会导致擦写不稳定的问题(保存时间短、擦除不彻底、无法擦除)超过10万次并不是不能使用，只是会有不稳定的问题。重要的项目开发都会尽量避免不稳定因素，也就会避免频繁擦写Flash。

2. Flash在单片机内部的连接

从上图中可以看出Flash存储器与内核、SRAM等核心功能都都挂接在AHB总线上，是单片机的核心功能之一，另外 Flash存储器需要有具体的读写地址。所以涉及到单片机整体的地址映射表如下图所示。

图中列出了STM32F407单片机所有地址分布关系，由于STM32系列是32位单片机最大寻址可达OXFFFFFFFF，所以在图的左侧从最小地址0x00000000到最大地址OXFFFFFFFF，平均分成8个区块从block0到block7，每个区块的地址被规定用于不同的功能，我们的Flash存储器被划分在block0区块中。

从上图中可以看出block0的地址从0x00000000到0X1FFFFFFF共划分成10个子区块，其中0x08000000~0x080FFFFF被指定为1MB容量的Flash存储器地址，我们对Flash的所有读写操作要在此地址区间内完成，而Flash存储器的内部又被划分成多个扇区。

表格中的“主存储器”区块就是Flash存储器的地址范围，STM32F407ZG芯片的Flash存储器为1MB，有效地址从0x08000000~0x080FFFFF，这里将地址范围不均等地划分成12个扇区（从扇区0到扇区11），其中扇区0~3的地址空间是16KB，扇区4的地址空间是64KB，扇区5~11的地址空间是128KB。之所以如此设计是因为Flash存储器在写入数据之前必须进行擦除操作，而由于硬件电路的限制不能单个字节擦除必须以扇区为单位擦除，那怕只想修改某个扇区里的一个字节也需要将整个扇区擦除，再把修改好的所有数据重新新写入，由于扇区越大擦除速度越慢，所以不同大小的扇区给我们选择的余地，数据量少或要求快速写入数据就可存放在16KB小扇区中，数据量大或不要求写入速度的数据就可存放在128KB大扇区中。表格中也给出了每个扇区的起始地址和结束地址，一次写入的数据最好放在同一扇区中。

主存储器区块是用于存放我们下载的单片机程序也叫用户程序，用户程序从0x08000000地址开始写入，根据用户程序自身的大小占用的Flash扇区数量也不同，假如用户程序只占用了扇区0~2，那么余下扇区3~11未使用，这些空白扇区就可存放用户临时数据。

为了防止用户程序与临时数据之间产生相互覆盖的问题，一般都会在两组数据之间空出几个扇区。如下图所示。

系统存储器是存放BootLoader程序的区域，使用Flymcu软件下载程序，就是切换到系统存储器BootLoader程序来完成的。

OTP是一次性可编程存储区块共有528个字节，向这个区块写入数据后并锁定字节操作，OTP区块中的数据将永久无法更改，OTP区块可用于产品ID码或其他一次性写入数据的场合。

选项字节是单片机的一些特殊功能设置字节，通过向选项字节写入指定数据来设置与Fash存储器有关的功能，选项字节的设置可以在Flymcu软件下载程序时一并完成。

RDP：读保护功能，WRP写保护功能，用户选项字节。

RDP占用一个字节，写入0XAA则设置为LEVELO最低保护级别，写入0xCC设置为LEVEL2最高保护级别，写入其他数值时设置为LEVEL1一般保护级别。

需要注意的是RDP一旦设置成level 2将无法再切换到其他级别处于锁死状态，使用时需特别小心，设置完成后单击ok，再次下载程序时选项字节将一同完成设置，不设置RDP字节时默认为level 1读保护状态。

WRP写保护功能是可对Flash存储中的12个扇区进行独立写保护，被开启写保护的扇区将无法写入数据。

用户选项字节是设置看门狗省电模式和复位功能的。

3. 编程实例：

3.1 main.c文件开始部分

已知编写的用户程序小于16kb，只占用了扇区0的一部分。理论上用户临时数据可以存放在扇区1-11中的任何一个，为了方便后续加大用户程序，又因为扇区4擦除时间慢，选择从第三个扇区开始存放临时保存的数据。扇区3的地址范围是0x0800C000到0x0800FFFF，临时数据可存放在其中任意地址，第37行的地址定义中随便存放在0x0800C001地址里。