基于STM32的內(nèi)部Flash讀寫操作

本文主要介紹STM32多種的內(nèi)部Flash讀寫方式和讀寫長文件的功能函數(shù)怎樣編寫。閱讀完本文可以使你能夠正常的完成Flash讀寫操作。

介紹

STM32 FLASH

不同型號(hào)的 STM32，其 FLASH 容量也有所不同，最小的只有 16K 字節(jié)，最大的則達(dá)到了1024K 字節(jié)。本次實(shí)驗(yàn)選用的STM32 開發(fā)板是F103ZET6，其 FLASH 容量為 512K 字節(jié)，屬于大容量產(chǎn)品（另外還有中容量和小容量產(chǎn)品），大容量產(chǎn)品的閃存模塊組織如圖 所示：

STM32 的閃存模塊由：主存儲(chǔ)器、信息塊和閃存存儲(chǔ)器接口寄存器等 3 部分組成。
主存儲(chǔ)器，該部分用來存放代碼和數(shù)據(jù)常數(shù)（如 const 類型的數(shù)據(jù)）。對(duì)于大容量產(chǎn)品，其被劃分為 256 頁，每頁 2K 字節(jié)。注意，小容量和中容量產(chǎn)品則每頁只有 1K 字節(jié)。從上圖可以看出主存儲(chǔ)器的起始地址就是0X08000000， B0、B1 都接 GND 的時(shí)候，就是從 0X08000000開始運(yùn)行代碼的。
信息塊，該部分分為 2 個(gè)小部分，其中啟動(dòng)程序代碼，是用來存儲(chǔ) ST 自帶的啟動(dòng)程序，用于串口下載代碼，當(dāng) B0 接 V3.3，B1 接 GND 的時(shí)候，運(yùn)行的就是這部分代碼。用戶選擇字節(jié)，則一般用于配置寫保護(hù)、讀保護(hù)等功能。
閃存存儲(chǔ)器接口寄存器，該部分用于控制閃存讀寫等，是整個(gè)閃存模塊的控制機(jī)構(gòu)。對(duì)主存儲(chǔ)器和信息塊的寫入由內(nèi)嵌的閃存編程/擦除控制器(FPEC)管理；編程與擦除的高電壓由內(nèi)部產(chǎn)生。
在執(zhí)行閃存寫操作時(shí)，任何對(duì)閃存的讀操作都會(huì)鎖住總線，在寫操作完成后讀操作才能正確地進(jìn)行；既在進(jìn)行寫或擦除操作時(shí)，不能進(jìn)行代碼或數(shù)據(jù)的讀取操作。

閃存的編程和擦除

STM32 的閃存編程是由 FPEC（閃存編程和擦除控制器）模塊處理的，這個(gè)模塊包含 7 個(gè)
32 位寄存器，他們分別是：

FPEC 鍵寄存器(FLASH_KEYR)

選擇字節(jié)鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR)

閃存控制寄存器(FLASH_CR)

閃存狀態(tài)寄存器(FLASH_SR)

閃存地址寄存器(FLASH_AR)

選擇字節(jié)寄存器(FLASH_OBR)

寫保護(hù)寄存器(FLASH_WRPR)
STM32 復(fù)位后，F(xiàn)PEC 模塊是被保護(hù)的，不能寫入 FLASH_CR 寄存器；通過寫入特定的序列到 FLASH_KEYR 寄存器可以打開 FPEC 模塊，只有在寫保護(hù)被解除后，我們才能操作相關(guān)寄存器。
STM32 閃存的編程每次必須寫入 16 位（不能單純的寫入 8 位數(shù)據(jù)哦?。?，當(dāng) FLASH_CR 寄存器的 PG 位為’1’時(shí)，在一個(gè)閃存地址寫入一個(gè)半字將啟動(dòng)一次編程；寫入任何非半字的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PEC 都會(huì)產(chǎn)生總線錯(cuò)誤。在編程過程中(BSY 位為’1’)，任何讀寫閃存的操作都會(huì)使 CPU暫停，直到此次閃存編程結(jié)束。
同樣，STM32 的 FLASH 在編程的時(shí)候，也必須要求其寫入地址的 FLASH 是被擦除了的（也就是其值必須是 0XFFFF），否則無法寫入，在FLASH_SR 寄存器的 PGERR 位將得到一個(gè)警告。
STM23 的 FLASH 寫入過程如圖所示。

STM32的Flash寫入順序如下：

檢查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解鎖，如果沒有則先解鎖

檢查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位，以確認(rèn)沒有其他正在進(jìn)行的編程操作

設(shè)置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位為’1’

在指定的地址寫入要編程的半字

等待 BSY 位變?yōu)椤?’ - 讀出寫入的地址并驗(yàn)證數(shù)據(jù)

Flash讀寫的標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)

解鎖函數(shù)：void FLASH_Unlock(void)；
對(duì) FLASH 進(jìn)行寫操作前必須先解鎖，解鎖操作也就是必須在 FLASH_KEYR 寄存器寫入特定的序列,固件庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)很簡單：只需要直接調(diào)用 FLASH_Unlock();即可。

鎖定函數(shù)：void FLASH_Lock(void)；
有解鎖當(dāng)然就有上鎖，為了保護(hù)Flash，讀寫和擦除全部需要的Flash后需要上鎖，只需要調(diào)用：FLASH_Lock()；

寫操作函數(shù)：
固件庫提供了三個(gè) FLASH 寫函數(shù)：

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

顧名思義分別為：FLASH_ProgramWord 為 32 位字寫入函數(shù)，其他分別為 16 位半字寫入和用戶選擇字節(jié)寫入函數(shù)。這里需要說明，32 位字節(jié)寫入實(shí)際上是寫入的兩次 16 位數(shù)據(jù)，寫完第一次后地址+2，這與我們前面講解的 STM32 閃存的編程每次必須寫入 16 位并不矛盾。寫入 8位實(shí)際也是占用的兩個(gè)地址了，跟寫入 16 位基本上沒啥區(qū)別。
4. 獲取 FLASH 狀態(tài)
主要是用的函數(shù)是：FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)；
返回值是通過枚舉類型定義的，分別為：
FLASH_BUSY = 1,//忙
FLASH_ERROR_PG,//編程錯(cuò)誤
FLASH_ERROR_WRP,//寫保護(hù)錯(cuò)誤
FLASH_COMPLETE,//操作完成
FLASH_TIMEOUT//操作超時(shí)
5. 等待操作完成函數(shù)
在執(zhí)行閃存寫操作時(shí)，任何對(duì)閃存的讀操作都會(huì)鎖住總線，在寫操作完成后讀操作才能正確地進(jìn)行；既在進(jìn)行寫或擦除操作時(shí)，不能進(jìn)行代碼或數(shù)據(jù)的讀取操作。
所以在每次操作之前，我們都要等待上一次操作完成這次操作才能開始。使用的函數(shù)是：FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)入口參數(shù)為等待時(shí)間，返回值是 FLASH 的狀態(tài)，這個(gè)很容易理解，這個(gè)函數(shù)本身我們?cè)诠碳熘惺褂玫貌欢啵窃诠碳旌瘮?shù)體中間可以多次看到。
6. 讀 FLASH 特定地址數(shù)據(jù)函數(shù)
有寫就必定有讀，而讀取 FLASH 指定地址的半字的函數(shù)固件庫并沒有給出來，這里我們自己寫的一個(gè)函數(shù)。

u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr){return *(vu16*)faddr; }

軟件設(shè)計(jì)

FLASH的讀取

直接讀取某一地址的內(nèi)容

因?yàn)樽x取FLASH并不需要解鎖，我們可以直接用指針指向所讀的地址，之后讀取此地址的內(nèi)容即可。

p = (uint32_t *)(0x08008000);printf("\r\n讀取內(nèi)部FLASH該地址存儲(chǔ)的內(nèi)容為：0x%x",*p);

此程序就是先將0x08008000賦給指針變量P，之后將P指向地址的內(nèi)容以16進(jìn)制的格式輸出出來。

讀取選定位置的選定大小的內(nèi)容

首先我們編寫一個(gè)函數(shù)，用以讀取指定地址的半字(16位數(shù)據(jù))。

u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr){
	return *(vu16*)faddr; }

從指定地址開始讀出指定長度的數(shù)據(jù)

LReadAddr:起始地址

pBuffer:數(shù)據(jù)指針

NumToWrite:半字(16位)數(shù)

void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)   	{
	u16 i;
	for(i=0;i

	當(dāng)我們想讀取FLASH內(nèi)容時(shí)，只需要直接調(diào)用上面的函數(shù)即可。
STMFLASH_Read(FLASH_ADDR,Temporary_storage,size);

	這里FLASH_ADDR是我們要讀取的起始地址，Temporary_storage是

	16位的指針變量，存放我們讀取到的內(nèi)容， size是我們要讀取的大小，值得注意的是，size是半字大小，也就是有多少個(gè)兩個(gè)字節(jié)。比如我們要讀取100個(gè)字節(jié)，size就可以填50。

	FLASH的寫入

	直接使用標(biāo)準(zhǔn)庫寫入

	首先需要先解鎖
FLASH_Unlock(); 

	寫入前需要擦除當(dāng)前頁，對(duì)擦除有不理解的可以看我的另一篇文章：基于STM32的Flash擦除方式
FLASH_ErasePage(0x08000000+2*1024*5);

	之后可以調(diào)用固件庫函數(shù)，進(jìn)行寫入。例如向地址 0x08000000+210245 至 0x08000000+210246 地址寫入數(shù)據(jù)
FLASH_ProgramWord(0x08000000+2*1024*5,0x01234567);

	寫入之后，不要忘了上鎖。
FLASH_Lock();

	寫入選定位置的選定大小的內(nèi)容

	我們首先編寫一個(gè)不檢查的寫入的函數(shù)。

	WriteAddr:起始地址，pBuffer:數(shù)據(jù)指針，NumToWrite:半字(16位)數(shù) 。
void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)   { 			 		 
	u16 i;
	for(i=0;i

	之后編寫函數(shù)，實(shí)現(xiàn)從指定地址寫入指定大小的指定內(nèi)容。
void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)	{
	u32 secpos;	   //扇區(qū)地址
	u16 secoff;	   //扇區(qū)內(nèi)偏移地址(16位字計(jì)算)
	u16 secremain; //扇區(qū)內(nèi)剩余地址(16位字計(jì)算)	   
 	u16 i;    
	u32 offaddr;   //去掉0X08000000后的地址
	if(WriteAddr=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址
	FLASH_Unlock();						//解鎖
	offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;		//實(shí)際偏移地址.
	secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;			//扇區(qū)地址  0~127 for STM32F103RBT6
	secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;		//在扇區(qū)內(nèi)的偏移(2個(gè)字節(jié)為基本單位.)
	secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;		//扇區(qū)剩余空間大小   
	if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于該扇區(qū)范圍
	while(1) 
	{	
		STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//讀出整個(gè)扇區(qū)的內(nèi)容
		for(i=0;i(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一個(gè)扇區(qū)還是寫不完
			else secremain=NumToWrite;//下一個(gè)扇區(qū)可以寫完了
		}	 
	};	
	FLASH_Lock();//上鎖}

	使用時(shí)，我們只需要當(dāng)我們功能需要寫入Flash時(shí)，調(diào)用此函數(shù)即可。
STMFLASH_Write(FLASH_ADDR,flg_false,size);//將標(biāo)志位置為更改為0x00

	此語句實(shí)現(xiàn)從FLASH_ADDR地址寫入size大小的Temporary_storage數(shù)據(jù)。