STM32内置Flash

news2025/1/9 10:09:20

一、原理

 利用flash存储用户数据需要注意查看，用户数据是否会覆盖芯片运行程序。

IAP（在程序中编程）利用程序修改程序本身，和OTA是一个原理。IAP在程序中编程支持任意一种通信下载。

ICP（在电路中编程，通过外接引脚下载），每次下载会将程序完全更新。JTAG和SWD为仿真器下载程序，例如JLINK-JTAG和STLNIK-SWD。串口下载（手册中系统Bootload硬件有说明）使用的时系统存储器的Bootload。

 1、STM32的存储器映像

2、个人理解的Bootload原理

 3、STM32中容量产品闪存容量分布情况

可以看到的主存储器和信息块属于flash，闪存存储器不属于flash，相当于单独的外设。闪存存储器相当于上面信息块和主存储器的管理员，用于管理擦除和编程（读取flash直接进行指针读取即可，无需借用存储器）。

  1. STM32内部的flash只分成了页，起始地址为0x0800 0000，直到0x0801 FFFF，一共128K，每K一页，可以看到，以000、400、800、C00结尾的都是页起始地址。
  2. 系统存储区容量为2K，起始地址，存储系统Bootload内容。容量2K。
  3. 用户选项字节为16Byte，起始地址为0x1FFF F800 ，容量16Byte
  4. 用户选项字节和启动程序代码（系统存储区）也是flash，但是不计算在闪存容量中，闪存容量一般指程序存储区flash。
  5. 闪存存储器接口寄存器起始地址为0x4002 2000，属于外设，在外设存储区内

 

4、flash基本结构

5、flash擦除和编程详细内容

5.1、flash解锁

通过键寄存器写入指定的键值实现。RDPRT是解除读保护的密钥。将flash_cr重新置lock=1可锁住flash_cr。

5.2、使用指针访问存储器

volatile：

  1. 在c语言中表示易变的数据，防止编译器优化（编译器自动去除无用的繁杂代码）。
  2. STM32中有工作组寄存器，类似cache，工作速度快，但是使用的变量可能是程序中变量的映射。若程序为多线程或者中断，改变了此变量，会造成工作组寄存器和源变量值不一致，导致程序异常。通过volatile可以高速编译器变量需要实时注意是否更改。

通过*((__IO uint16_t *)(0x0800 0000))通过程序取出地址0x0800 0000地址的寄存器的数据，并通过uint16_t类型（可根据具体需求）返还。也可通过此形式直接指定指定地址的值。flash安全程度较高，需要提前解锁。若写入SRAM则不需要。

5.3、程序存储区编程

写入只能通过地址防止，进行半字的写入，一次2byte。写入32bit需要分两次，写入8bit可以先进行读出在使用读改写的方式写入。

5.4、程序存储区页擦除，flash写入前必须全擦除为1，只能写入0，不能写入1，根据手册的擦除最小单位进行。

5.5、全擦除

6、选项字节的组织和用途

可以看到表中，有数据和n数据，表示写入正常数据时要在对应的n位写入反码，这样才能够正常有效写入。 写入反码的过程，硬件会自动计算并写入。

WRP：配置flash程序存储区写保护，每位对应保护4个存储页，4*8*4 = 128页，刚好对应中容量的最大字节128K。

 

6.1 、选项字节编程

解锁flash锁后还需要解锁选项字节的锁（也需要先写入Key1，再写入Key2），之后才能操作选项字节。

6.2、选项字节擦除

 7、期间的电子签名

可以通过指定签名运行指定程序来限制程序被盗。 

8、手册

在SystemInit已经打开了HSI。

 

 

 

因为flash的原因，默认写保护使能为0，不使能写保护为1。

 

9、编程

在库文件.c的头部有说明，库中后期增加了XL加大容量的芯片，部分函数只能使用于加大容量的芯片。

9.1存储格式

  •  Intel存储格式为小端存储：即低字节在低地址，高字节在高地址。即L_Byte(低地址) +H_Byte（高地址） ，例如0x482A = 18594。小端存储为 0x48 0x2A。
intel格式（小端存储）bit
Byte10x2A（L_Byte）
76543210
20x48（H_Byte）
15141312111098
  • Motorola存储格式为大端存储：即高字节在低地址，低字节在高地址。即H_Byte(低地址) +L_Byte（高地址） ，例如0x482A = 18594。大端存储为 0x2A 0x48。
Motorola格式（大端存储）bit
Byte10x48（H_Byte）
15141312111098
20x2A（L_Byte）
76543210
  • 字节内部相同高bit在左，低bit在右。例如大端存储和小端字节内存储格式相同。
大端小端相同（bit位相同）
1514131211109876543210
0x48（H_Byte）0x2A（L_Byte）

 9.2为了区分程序存储空间和使用flash存储用户数据的空间大小，限制程序flash。

如果想写一个自定义的Bootload程序在尾部，也可以通过此处更改烧写程序的起始位置，但是要计算Bootload程序的大小、正式程序的大小，防止空间不足 。

右边是片上ram的内存。

9.3 下载配置，根据需要配置下载时如何擦除程序。使用IAP选择页擦除（STM32为扇区擦除选项）

前三个数为程序占用闪存的大小，后面两个相加为占用SRAM的大小。

目前可以看到我这个程序占用flash的大小为5.03KB=5150.72B，flash地址为0x0800 0000，偏移5148B，实际存储空间到0x0800 141C左右。

使用软件核实程序的确存储到了0x0800141C左右。

二、程序实例，STM32 ST-LINK Utility使用见主页文章

1、测试程序中的Flash基本操作单元的功能，flash页写入、flash读取、页擦除、全部擦除。（按键1用PB11、按键2用PB10）

1.1 测试1  （程序中#if (1)）

1、程序烧写完成上电，查看OLED显示内容，是否为flash首地址的32bit、16bit、8bit（小端存储，低字节在低地址）

 

2、按下按键PB11可以看到和程序中相同flash程序存储区全部擦除，注意再次烧写程序时需要关闭STM32 ST-LINK Utility，防止冲突

3、重新烧写程序，按下按键PB12可以看到程序存储区中flash中0x0800 0400的页被删除，直到0x0800 0800（每个扇区1K），擦除后为FF

1.2、测试2 （程序中改#if (0)）

可以看到0x0800FC00页地址原来的数据。

按下按键PB11或PB10，0x0800FC00和0x0800FC10所在地址的数据写为0x00000000（32bit）和0x0F0F（16bit）。

程序

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Button.h"
#include "MyFlash.h"
int main(void){
	OLED_Init();
	ButtonPB11PB10_Init();
	
	//测试程序存储区flash数据读取
	OLED_ShowString(1,1,"Flash:");//
	OLED_ShowHexNum(2,1,MyFlash_ReadWord(0x08000000),8);
	OLED_ShowHexNum(3,1,MyFlash_ReadHalfWord(0x08000000),4);
	OLED_ShowHexNum(4,1,MyFlash_ReadByte(0x08000000),2);
	
	
	while(1){
		#if (0)  //为真运行
		//测试程序存储区flash全部擦除和页擦除
		if(GetButtonPB11PB10() == 1){
			MyFlash_EraseAll();
		}else if(GetButtonPB11PB10() == 2){
			MyFlash_ErasePage(0x08000400);//擦除第二页数据
		}
		#else  //测试程序存储区flash写入字和半字
		if((GetButtonPB11PB10() == 1) || (GetButtonPB11PB10() == 2)){
			MyFlash_ErasePage(0x0800FC00);
			MyFlash_ProgramWord(0x0800FC00,0x00000000);//地址0x0800FC00写入半字0x00000000
			MyFlash_ProgramHalfWord(0x0800FC10,0x0F0F);//地址0x0800FC00写入半字0x0F0F
			OLED_ShowString(4,4,"W");
			Delay_ms(500);
			OLED_ShowString(4,4," ");
		}
		#endif
	}
	
	return 0;
}

MyFlash.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
/*选项字节配置可通过外部的STM32 ST-Link Utility，用户自行使用选项字节容易出现问题*/

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint32_t MyFlash_ReadWord(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint32_t *)变为uint32_t类型数据的指针，通过*取该地址的值
	return *((__IO uint32_t *)(Address)) ;
}

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的半字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint16_t MyFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint16_t *)变为uint16_t类型数据的指针，通过*取该地址的值返回
	return *((__IO uint16_t *)(Address)) ;//uint16_t *表示指向uint16_t数据的指针
}

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint8_t MyFlash_ReadByte(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint32_t *)变为uint32_t的指针，通过*取该地址的值
	return *((__IO uint8_t *)(Address)) ;
}

/**
  * @brief 程序存储区flash全部擦除
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_EraseAll(void){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_EraseAllPages();//全部擦除
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}

/**
  * @brief 程序存储区flash页擦除
  * @param  Address：需要擦除的页地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ErasePage(PageAddress);//全部擦除
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}


/**
  * @brief 程序存储区flash指定地址写字
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t WriteWord){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ProgramWord(Address,WriteWord);//指定地址写字
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}


/**
  * @brief 程序存储区flash指定地址写半字
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ProgramHalfWord(uint32_t Address,uint16_t WriteWord){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ProgramHalfWord(Address,WriteWord);//指定地址写半字，写入32bit地址的低地址，STM32flash小端存储，低字节在低位
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}

MyFlash.h

#ifndef __MYFLASH_H
#define __MYFLASH_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
uint32_t MyFlash_ReadWord(uint32_t Address);
uint16_t MyFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address);
uint8_t MyFlash_ReadByte(uint32_t Address);
void MyFlash_EraseAll(void);
void MyFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress);
void MyFlash_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t WriteWord);
void MyFlash_ProgramHalfWord(uint32_t Address,uint16_t WriteWord);

#endif

 Button.c

/**
  * @brief 初始化引脚PB11地开信号接收Button,用于辅助测试看门狗
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void ButtonPB11PB10_Init(void){
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}


/**
  * @brief 获取PB11的Button是否按下
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint8_t GetButtonPB11PB10(void){
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11) == RESET){
		Delay_ms(10);
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11) == RESET);
		Delay_ms(10);
		return 1;
	}
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10) == RESET){
		Delay_ms(10);
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10) == RESET);
		Delay_ms(10);
		return 2;
	}
	return 0;
}

Button.h

#ifndef __BUTTON_H
#define __BUTTON_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header



uint8_t GetButtonPB11PB10(void);
void ButtonPB11PB10_Init(void);
#endif

2、 读写内部Flash，通过Flash最后一页内存进行数据存储（上电读取内容、按键更新并写入内容）（按键1用PB11、按键2用PB10）

测试方法：

1、烧写程序后可以看到程序持续运行，此时、OLED显示程序存储区flash的最后一页存储的8Byte数据，第一次使用为0x00000000，可以看到指定的flash第一次读写标志位0xA5A5和0x00等数据已写入。

2、按键PB10可以看到程序存储区flash最后一页存储的前5字节当前数据变为0x1111;0x2222;0x3333;0x4444;按键PB11可以看到数据会自增。

程序

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Button.h"
#include "Store.h"
int main(void){
	OLED_Init();
	ButtonPB11PB10_Init();
	Store_Init();
	
	//显示当前Flash最后一页的数据
	OLED_ShowString(1,1,"Flash:");//
	
	while(1){
		uint8_t Key_Num = GetButtonPB11PB10();
		//测试按键控制Flash数据更新
		if(Key_Num == 1){//PB11
			for(uint8_t i=1;i<5;i++){
				Store_Data[i]++;
			}
			Store_Write();
			Store_Read();
			OLED_ShowString(4,1,"PB11");
		}else if(Key_Num == 2){//PB10
			Store_Data[1] = 0x1111;
			Store_Data[2] = 0x2222;
			Store_Data[3] = 0x3333;
			Store_Data[4] = 0x4444;
			Store_Write();
			Store_Read();
			OLED_ShowString(4,1,"PB10");
		}
		
		//显示Flash数据
		OLED_ShowHexNum(2,1,Store_Data[1],4);
		OLED_ShowHexNum(2,6,Store_Data[2],4);
		OLED_ShowHexNum(3,1,Store_Data[3],4);
		OLED_ShowHexNum(3,6,Store_Data[4],4);
		
		
	}
	
	return 0;
}

Store.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyFlash.h"

#define STORE_START_ADDRESS 0x0800FC00 //写入页的起始地址
#define STORE_COUNT 512
#define STORE_FLAG  0xA5A5
uint16_t Store_Data[STORE_COUNT] = {STORE_FLAG,0};//用RAM对应存储Flash最后一页的数据

/**
	* @brief flash最后一页数据初始化，第一次使用的话默认为0x00
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void Store_Init(void){
	//对于存储过数据的Flash我们默认使用最后一页的起始地址16bit作为标志
	if(MyFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) == STORE_FLAG){//若不是第一次使用，读出数据
		for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++){
			Store_Data[i] = MyFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2);
		}
	}else{//若是第一次使用，写入0xA5A5标志位和剩余的0x00
		MyFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);//擦除最后一页
		for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++){
			MyFlash_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,Store_Data[i]);//写入
		}
	}
}

/**
  * @brief 将SAM的数据（Store_Data）写入flash最后一页
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void Store_Write(void){
	MyFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);//擦除最后一页
	for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++){
		MyFlash_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,Store_Data[i]);//写入
	}
}

/**
  * @brief 将Flash的数据读出到将SAM的数据（Store_Data）
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void Store_Read(void){
	for(uint16_t i=0;i<STORE_COUNT;i++){
		Store_Data[i] = MyFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2);
	}
}

Store.h

#ifndef __STORE_H
#define __STORE_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header

extern uint16_t Store_Data[];
void Store_Init(void);
void Store_Write(void);
void Store_Read(void);

#endif

Button.c

/**
  * @brief 初始化引脚PB11地开信号接收Button,用于辅助测试看门狗
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void ButtonPB11PB10_Init(void){
	RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB,ENABLE);
	
	GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_10;
	GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
	GPIO_Init(GPIOB,&GPIO_InitStructure);
}


/**
  * @brief 获取PB11的Button是否按下
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint8_t GetButtonPB11PB10(void){
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11) == RESET){
		Delay_ms(10);
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_11) == RESET);
		Delay_ms(10);
		return 1;
	}
	if(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10) == RESET){
		Delay_ms(10);
		while(GPIO_ReadInputDataBit(GPIOB,GPIO_Pin_10) == RESET);
		Delay_ms(10);
		return 2;
	}
	return 0;
}

Button.h

#ifndef __BUTTON_H
#define __BUTTON_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header



uint8_t GetButtonPB11PB10(void);
void ButtonPB11PB10_Init(void);
#endif

 MyFlash.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
/*选项字节配置可通过外部的STM32 ST-Link Utility，用户自行使用选项字节容易出现问题*/

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint32_t MyFlash_ReadWord(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint32_t *)变为uint32_t类型数据的指针，通过*取该地址的值
	return *((__IO uint32_t *)(Address)) ;
}

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的半字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint16_t MyFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint16_t *)变为uint16_t类型数据的指针，通过*取该地址的值返回
	return *((__IO uint16_t *)(Address)) ;//uint16_t *表示指向uint16_t数据的指针
}

/**
  * @brief 读取Flash指定地址的字
  * @param  Address:32位地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
uint8_t MyFlash_ReadByte(uint32_t Address){
	//对于Address，通过(__IO uint32_t *)变为uint32_t的指针，通过*取该地址的值
	return *((__IO uint8_t *)(Address)) ;
}

/**
  * @brief 程序存储区flash全部擦除
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_EraseAll(void){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_EraseAllPages();//全部擦除
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}

/**
  * @brief 程序存储区flash页擦除
  * @param  Address：需要擦除的页地址
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ErasePage(PageAddress);//全部擦除
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}


/**
  * @brief 程序存储区flash指定地址写字
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t WriteWord){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ProgramWord(Address,WriteWord);//指定地址写字
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}


/**
  * @brief 程序存储区flash指定地址写半字
  * @param  
  *     @arg 
  * @param  
  *     @arg 
  * @retval None
  */
void MyFlash_ProgramHalfWord(uint32_t Address,uint16_t WriteWord){
	FLASH_Unlock();//程序存储区flash页编程解锁
	FLASH_ProgramHalfWord(Address,WriteWord);//指定地址写半字，写入32bit地址的低地址，STM32flash小端存储，低字节在低位
	FLASH_Lock();//程序存储区flash页编程关锁
}

 MyFlash.h

#ifndef __MYFLASH_H
#define __MYFLASH_H
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
uint32_t MyFlash_ReadWord(uint32_t Address);
uint16_t MyFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address);
uint8_t MyFlash_ReadByte(uint32_t Address);
void MyFlash_EraseAll(void);
void MyFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress);
void MyFlash_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t WriteWord);
void MyFlash_ProgramHalfWord(uint32_t Address,uint16_t WriteWord);

#endif

3、读写芯片ID

读取STM32指定地址下的原厂id号，和容量。

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
int main(void){
	OLED_Init();
	
	//显示当前Flash最后一页的数据
	OLED_ShowString(1,1,"F_Size:");//
	OLED_ShowHexNum(1,8,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)),4);//我的芯片显示0x80-Flash容量128kB
	
	
	OLED_ShowString(2,1,"UID:");//
	OLED_ShowHexNum(2,5,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8+0x02)),4);
	OLED_ShowHexNum(2,9,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)),4);

	OLED_ShowHexNum(3,1,*((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8+0x04)),8);
	OLED_ShowHexNum(4,1,*((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8+0x08)),8);
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