Flash学习

news2024/9/24 22:53:14

FLASH介绍

FLASH是常用的，用于存储数据的半导体器件，它具有容量大，可重复擦写，按“扇区/块”擦除、掉电后数据可继续保存的特性。

常见的FLASH有NOR FLASH和NAND FLASH。
NOR和NAND是两种数字门电路，可以简单地认为FLASH内部存储单元使用哪种门作存储单元就是哪种类型的FLASH。

U盘，SSD，eMMC等为NAND型，而NOR FLASH则根据设计需要灵活应用于各类PCB上，如BIOS，手机等。

FLASH有一个物理特性：只能写0，不能写1，写1全靠擦除。

NOR 与 NAND 在数据写入前都需要有擦除操作，但实际上 NOR FLASH 的一个 bit 可以从 1 变成 0，而要从 0 变 1 就要擦除后再写入。

擦除的最小单位是“扇区/块”，这意味着有时候即使只写一字节的数据，这个“扇区/块”上之前的数据都可能会被擦除。

NOR FLASH的地址线和数据线分开，它可以按“字节”读写数据，符合CPU的指令译码执行要求，所以假如NOR FLASH上存储了代码指令，CPU给NOR FLASH一个地址，NOR FLASH就能向CPU返回一个数据让CPU执行。
中间不需要额外的处理操作，这体现于XIP特性（eXecute In Place）。因此可以用NOR FLASH直接作为嵌入式MCU的程序存储空间。

NAND的数据和地址共用，只能按块读写数据，假如 NAND 上存储了代码指令，CPU 给 NAND 地址后，它无法直接返回该地址的数据，所以不符合指令译码要求。

若代码存储在 NAND 上，可以把它先加载到 RAM 存储器上，再有 CPU 执行。所以在功能上可以认为 NOR 是一种断电后数据不丢失的 RAM，但它的擦除单位与 RAM 有区别，且读写速度比 RAM 要慢得多。

NOR FLASH基于字节读写。

STM32内部 FLASH组成

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内部FLASH用于保存要运行的代码和常量。
外部FLASH用于存储需要掉电保护的用户数据。

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STM32内部FLASH简介

在STM32芯片内部有一个FLASH存储器，主要用于存储代码。
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闪存的读取

直接在通用地址空间直接寻址，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对应的数据。

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CPU通过ICode指令总线访问FLASH指令。
通过DCode数据总线访问FLASH数据。

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。

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正确设置好等待周期后，利用指针读取数据。

从地址addr，读取数据（字节为8位，半字为16位，字为32位）。
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将addr强制转换为uintx_t指针，然后取该指针所指向的地址的值。

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4步：

解锁
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。
写数据：可以向FLASH写数据，每次只能以16位方式写入。
上锁

FLASH相关HAL库函数简介

HAL_FLASH_Unlock()：关联寄存器FLASH_KEYR，用于解锁FLASH_CR的访问。
HAL_FLASH_Lock()：关联寄存器FLASH_KEYR，用于锁定FLASH_CR的访问。
HAL_FLASH_PROGRAM()：用于FLASH的写入。
HAL_FLASHEx_Erase()：用于大量擦除或擦除指定的内存扇区
FLASH_WaitForLastOperation()：等待操作完成

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C语言中用static修饰函数作用

限制函数作用域
当static用于修饰函数时，它将限制该函数的作用域仅限于当前源文件。这样，其它源文件无法访问该函数，即使它们包含了相同名称的函数。这有助于防止函数名称冲突和提高代码的模块化性。

保留函数的静态存储（Internal Linkage）：在C语言中，未被修饰的函数默认具有外部链接性（external linkage），这意味着它们可以在其他源文件中使用。但是，当使用static修饰函数时，它将具有内部链接性（internal linkage），只能在当前源文件中使用。这也有助于提高程序的安全性和减少命名空间污染。

静态函数只在当前源文件中可见，但它仍然可以被当前文件内的其他函数调用。这种方式有助于将相关的函数组织在一起，但限制了可见性。

/* 静态函数(仅限stmflash.c调用) */
static void stmflash_unlock(void);                  /* 解锁STM32 内部FLASH */
static void stmflash_lock(void);                    /* 锁定STM32 内部FLASH */
static uint8_t stmflash_get_error_status(void);     /* 获取FLASH错误状态 */
static uint8_t stmflash_wait_done(uint32_t time);   /* 等待操作完成 */
static uint8_t stmflash_erase_sector(uint32_t saddr);                   /* 擦除扇区 */
static uint8_t stmflash_write_halfword(uint32_t faddr, uint16_t data);  /* FLASH写半字 */