STM32补充——FLASH

server/2025/1/21 6:49:23/

目录

1.内部FLASH构成（F1）

2.FLASH读写过程（F1）

2.1内存的读取

2.2闪存的写入

2.3FLASH接口寄存器（写入 & 擦除相关）

3.FLASH相关HAL库函数简介（F1/F4/F7/H7）

4.编程实战

代码：

1.内部FLASH构成（F1）

闪存模块的子部分

作用

主存储器

用来存放代码和数据常数（如const类型到的数据）

信息块

分为两个部分：系统存储（启动程序代码）、选项字节（用户选择字节）

闪存存储器接口寄存器

用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制结构

主存储器：地址范围为0x0800 0000~0x0807 FFFF，分为256页（代码中把页或扇区统称为扇区），每页2KB（小/中容量为1K）（F4/ F7/H7一个扇区为16K）。当BOOT0接地，系统将从0x0800 0000地址处开始读取代码（从主存储器启动）

信息块：
（1）系统存储大小为2KB，用来存储ST自带的启动程序，用来串口下载代码。
（2）选项字节大小为16B，一般用于设置内存的写保护、读保护当BOOT0接VCC，BOOT1接GND （串口下载程序） ，系统运行的就是这部分代码

2.FLASH读写过程（F1）

对FLASH的核心操作就是读和写。

FLASH的物理特性：只能写0，不能写1，写1靠擦除。
 

2.1内存的读取

CPU运行速度比FLASH快得多，STM32F103的FLASH最快访问速度≤24MHz，CPU频率超过这个速度，得加入等待时间，否则读写FLASH可能出错，导致死机等情况。

频率范围

等待周期数(LATENCY)

0 ＜ SYSCLK ＜ 24MHz

0个等待周期

24MHz ＜ SYSCLK ≤ 48MHz

1个等待周期

48MHz ＜ SYSCLK ≤ 72MHz

2个等待周期

正确设置好等待周期后，从地址addr，读取数据（字节为8位，半字为16位，字为32位）

data = *(volatile uint8_t *)addr;		/* 读取一个字节数据 */
data = *(volatile uint16_t *)addr;		/* 读取一个半字数据 */
data = *(volatile uint32_t *)addr;		/* 读取一个字数据 */

 将addr强制转换为uintx_t指针，然后取该指针所指向地址的值，即可获得addr地址的数据。

注意： 在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。


2.2闪存的写入

闪存编程是由FPEC（闪存编程和擦除控制器）模块处理的。

写操作有四步：解锁、擦除、写数据、上锁：

  1. 解锁：将两个特定的解锁序列号（KEY1:0x45670123、KEY2:0xCDEF89AB）依次写入FLASH_KEYR
  2. 擦除：FLASH物理特性(只能写0，不能写1)，所以写FLASH之前需要擦除，将要写入的区域变为0xFFFF。擦除操作分为：页擦除和批量擦除
  3. 写数据：擦除完成，可以向FLASH写数据，每次只能以16位方式写入
  4. 上锁：写入数据完成，需要设置FLASH_CR[LOCK]位1，重新上锁，以防数据不小心被修改。

 闪存的擦除：

闪存的写入：（注意是写半字）

2.3FLASH接口寄存器（写入 & 擦除相关）

FLASH寄存器

作用

FLASH_ACR

用于使能/关闭加速功能(DCEN/ICEN/PRFTEN)，且可根据fCPU控制FLASH访问时间(LATENCY)

FLASH_KEYR

用来解锁FLASH_CR，需依次写入特定序列(KEY1:0x45670123和KEY2:0xCDEF89AB)

FLASH_SR

用来提供正在执行的编程和擦除操作的相关信息（BSY位指示FLASH操作正在进行）

FLASH_CR

用于配置和启动FLASH操作（LOCK/STRT/PSIZE/SNB/SER/PG）

对于H7还有FLASH_CCR 清除与控制寄存器用于清除相关错误。 

 FLASH_CR各位：

  1. LOCK：指示FLASH_CR寄存器是否被锁住（1锁 0未锁）
  2. STRT：用于开始一次擦除操作（1开始）
  3. PSIZE：用于设置编程宽度（3.3V PSIZE为2）
  4. SNB：用于选择要擦除的扇区编号 SER：用于选择扇区擦除操作（页擦除置1）
  5. PG：用于选择编程操作，往FLASH写数据需置1


3.FLASH相关HAL库函数简介（F1/F4/F7/H7）

驱动函数

关联寄存器

功能描述

HAL_FLASH_Unlock(…)

FLASH_KEYR

用于解锁FLASH_CR的访问

HAL_FLASH_Lock(…)

FLASH_CR

用于锁定FLASH_CR的访问

HAL_FLASH_Program(…)

FLASH_CR

用于FLASH的写入

HAL_FLASHEx_Erase(…)

FLASH_CR/AR

用于大量擦除或擦除指定的闪存扇区

FLASH_WaitForLastOperation(…)

FLASH_SR

等待操作完成

FLASH相关结构体：FLASH_EraseInitTypeDef

F1： 
uint32_t    TypeErase         /* 擦除类型 */
uint32_t    Banks                /* 擦除的bank编号（整片擦除） */
uint32_t    PageAddress    /* 擦除页面地址 */
uint32_t    NbPages           /* 擦除的页面数 */

F4/F7/H7：
uint32_t    TypeErase         
uint32_t    Banks        
uint32_t     Sector    
uint32_t     NbSectors
uint32_t    VoltageRange    


4.编程实战

F103ZET6 stmflash_write思路：

每个扇区(页)是2KB，也就是2048个地址

写任何一个地址前，如果该地址的值并不是0xFF，需先擦除再写


  1. 根据w_addr，确定No.sector号以及w_addr在该sector的偏移
  2. 根据w_addr和length，确定写入的内容是否跨sector
  3. 确定好要操作的sector以及sector的地址范围
  4. 遍历要写的地址区域数据是否都是0xFF，如果都是不用擦除，否则需要先读出保存在buf后擦除
  5. 把该sector要操作的数据，也写到buf，最后一次性把buf写入到这个对应的sector即可

跨扇区：需要注意偏移（扇区地址 / 扇区中的偏移 / 写入数据的偏移 / 写地址偏移 / 写入长度） 

代码：

/*** @brief       从指定地址读取一个半字 (16位数据)* @param       faddr   : 读取地址 (此地址必须为2的倍数!!)* @retval      读取到的数据 (16位)*/
uint16_t stmflash_read_halfword(uint32_t faddr)
{return *(volatile uint16_t *)faddr;
}
/*** @brief       从指定地址开始读出指定长度的数据* @param       raddr : 起始地址* @param       pbuf  : 数据指针* @param       length: 要读取的半字(16位)数,即2个字节的整数倍* @retval      无*/
void stmflash_read(uint32_t raddr, uint16_t *pbuf, uint16_t length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < length; i++){pbuf[i] = stmflash_read_halfword(raddr);    /* 读取2个字节 */raddr += 2; /* 偏移2个字节 */}
}
/*** @brief       不检查的写入这个函数的假设已经把原来的扇区擦除过再写入* @param       waddr   : 起始地址 (此地址必须为2的倍数!!,否则写入出错!)* @param       pbuf    : 数据指针* @param       length  : 要写入的 半字(16位)数* @retval      无*/
void stmflash_write_nocheck(uint32_t waddr, uint16_t *pbuf, uint16_t length)
{uint16_t i;for (i = 0; i < length; i++){HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, waddr, pbuf[i]);waddr += 2;     /* 指向下一个半字 */}
}
/*** @brief       在FLASH 指定位置, 写入指定长度的数据(自动擦除)*   @note      该函数往 STM32 内部 FLASH 指定位置写入指定长度的数据*              该函数会先检测要写入的扇区是否是空(全0XFFFF)的?, 如果*              不是, 则先擦除, 如果是, 则直接往扇区里面写入数据.*              数据长度不足扇区时，自动被回擦除前的数据* @param       waddr   : 起始地址 (此地址必须为2的倍数!!,否则写入出错!)* @param       pbuf    : 数据指针* @param       length  : 要写入的 半字(16位)数* @retval      无*/
uint16_t g_flashbuf[STM32_SECTOR_SIZE / 2]; /* 最多是2K字节 */
void stmflash_write(uint32_t waddr, uint16_t *pbuf, uint16_t length)
{uint32_t secpos;        /* 扇区地址 */uint16_t secoff;        /* 扇区内偏移地址(16位字计算) */uint16_t secremain;     /* 扇区内剩余地址(16位字计算) */uint16_t i;uint32_t offaddr;       /* 去掉0X08000000后的地址 */FLASH_EraseInitTypeDef flash_eraseop;uint32_t erase_addr;    /* 擦除错误，这个值为发生错误的扇区地址 */if (waddr < STM32_FLASH_BASE || (waddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE))){return;     /* 非法地址 */}HAL_FLASH_Unlock();     /* FLASH解锁 */offaddr = waddr - STM32_FLASH_BASE;             /* 实际偏移地址. */secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;           /* 扇区地址  0~255 for STM32F103ZET6 */secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;     /* 在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.) */secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;     /* 扇区剩余空间大小 */if (length <= secremain){secremain = length; /* 不大于该扇区范围 */}while (1){stmflash_read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE, g_flashbuf, STM32_SECTOR_SIZE / 2); /* 读出整个扇区的内容 */for (i = 0; i < secremain; i++)                                                              /* 校验数据 */{if (g_flashbuf[secoff + i] != 0XFFFF){break;      /* 需要擦除 */}}if (i < secremain)  /* 需要擦除 */{ flash_eraseop.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;     /* 选择页擦除 */flash_eraseop.NbPages = 1;flash_eraseop.PageAddress = secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE;  /* 要擦除的扇区 */HAL_FLASHEx_Erase( &flash_eraseop, &erase_addr);for (i = 0; i < secremain; i++)         /* 复制 */{g_flashbuf[i + secoff] = pbuf[i];}stmflash_write_nocheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE, g_flashbuf, STM32_SECTOR_SIZE / 2); /* 写入整个扇区 */}else{stmflash_write_nocheck(waddr, pbuf, secremain); /* 写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间. */}if (length == secremain){break; /* 写入结束了 */}else       /* 写入未结束 */{secpos++;               /* 扇区地址增1 */secoff = 0;             /* 偏移位置为0 */pbuf += secremain;      /* 指针偏移 */waddr += secremain * 2; /* 写地址偏移(16位数据地址,需要*2) */length -= secremain;    /* 字节(16位)数递减 */if (length > (STM32_SECTOR_SIZE / 2)){secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2; /* 下一个扇区还是写不完 */}else{secremain = length; /* 下一个扇区可以写完了 */}}}HAL_FLASH_Lock(); /* 上锁 */
}


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