FLASH简介
- STM32F1系列的FLASH包含程序存储器、系统存储器和选项字节三个部分,通过闪存存储器接口(外设)可以对程序存储器和选项字节进行擦除和编程,(系统存储器用于存储原厂写入的BootLoader程序,用于串口下载,不允许我们修改)
- 读写FLASH的用途:
- 利用程序存储器的剩余空间来保存掉电不丢失的用户数据
- 通过在程序中编程(IAP),实现程序的自我更新
在线编程(In-Circuit Programming – ICP)用于更新程序存储器的全部内容,它通过JTAG、SWD协议或系统加载程序(Bootloader)下载程序
在程序中编程(In-Application Programming – IAP)可以使用微控制器支持的任一种通信接口下载程序
存储器映像参考这篇:【江协科技STM32】DMA直接存储器存储-学习笔记_江科 stm32 dma-CSDN博客
闪存模块组织
对应主存储器,进行了分页,分页是为了更好地管理闪存,擦除和写保护都是以页为单位的,这一点和之前的W25Q64的闪存一样,写入前必须擦除等等。具体参考Flash操作注意事项:【STM32】SPI通信协议&W25Q64Flash存储器芯片(学习笔记)_spi存储芯片-CSDN博客
FLASH基本结构
FLASH解锁(解除闪存锁)
FPEC共有三个键值:
- RDPRT键 = 0x000000A5(解除读保护密钥)
- KEY1 = 0x45670123
- KEY2 = 0xCDEF89AB
- 解锁:
- 复位后,FPEC被保护,不能写入FLASH_CR
- 在FLASH_KEYR先写入KEY1,再写入KEY2,解锁
- 错误的操作序列会在下次复位前锁死FPEC和FLASH_CR
加锁:
- 置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR
使用指针访问存储器
uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));
这行代码是在 C 语言中用于从特定内存地址读取数据,并将其赋值给变量Data
。解释如下:
uint16_t
是一种无符号 16 位整数类型,定义在<stdint.h>
头文件中,确保了数据类型的宽度为 16 位,可表示的范围是 0 到 65535。Data
是定义的一个uint16_t
类型的变量,用于存储从特定内存地址读取的数据。(__IO uint16_t *)(0x08000000)
:这部分是一个强制类型转换。(__IO uint16_t *)
将0x08000000
这个地址值转换为指向__IO uint16_t
类型的指针。其中__IO
通常是由编译器定义的宏,可能表示该内存地址是可读写(volatile
)的,防止编译器对该地址的访问进行优化,确保每次访问都是真实地从该内存地址读写数据。0x08000000
是一个十六进制表示的内存地址。*((__IO uint16_t *)(0x08000000))
:这部分通过指针解引用操作,从0x08000000
这个内存地址读取一个uint16_t
类型的数据。- 最后,将从指定内存地址读取的数据赋值给
Data
变量。
*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
- 指针类型强制转换
(__IO uint16_t *)(0x08000000)
这部分代码将地址值0x08000000
强制转换为一个指向__IO uint16_t
类型的指针。其中__IO
可能是一个特定的修饰符,通常用于表示该内存位置具有特殊的读写属性(例如可能是与外设寄存器相关,允许读写操作),uint16_t
表示无符号 16 位整数类型。通过这种强制类型转换,告诉编译器把0x08000000
这个地址当作是一个__IO uint16_t
类型数据的起始地址。 - 赋值操作
在完成指针类型强制转换后,使用*
运算符对这个指针进行解引用,然后将值0x1234
赋给该指针所指向的内存位置。也就是将0x1234
这个 16 位无符号整数值写入到了内存地址0x08000000
开始的两个字节(因为uint16_t
是 16 位,占两个字节)。
实例
指定地址下读:
/**
* 函 数:FLASH读取一个32位的字
* 参 数:Address 要读取数据的字地址
* 返 回 值:指定地址下的数据
*/
uint32_t HerFlash_ReadWord(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint32_t *)(Address)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
/**
* 函 数:FLASH读取一个16位的半字
* 参 数:Address 要读取数据的半字地址
* 返 回 值:指定地址下的数据
*/
uint16_t HerFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint16_t *)(Address)); //使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
/**
* 函 数:FLASH读取一个8位的字节
* 参 数:Address 要读取数据的字节地址
* 返 回 值:指定地址下的数据
*/
uint8_t HerFlash_ReadByte(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint8_t *)(Address));//使用指针访问指定地址下的数据并返回
}
程序存储器全擦除
-
第一步:读 FLASH_CR 的 LOCK 位
- 理由:LOCK 位用于锁定闪存控制寄存器(FLASH_CR),在对闪存进行擦除等操作前,需要先了解其锁定状态。如果 LOCK 位 = 1,表示闪存处于锁定状态,不能直接进行后续的擦除操作,需要先执行解锁过程;若 LOCK 位 = 0,则可跳过解锁过程直接进行擦除设置。
- 操作及结果:读取该位,得到 LOCK 位 = 1,说明闪存处于锁定状态。
-
第二步:执行解锁过程
- 理由:因为第一步检测到 LOCK 位为 1,闪存锁定,所以必须执行解锁过程才能对闪存控制寄存器进行操作,以实现擦除等功能。
- 操作及结果:执行解锁过程后,将 LOCK 位置为 0,此时闪存解锁,可以对相关寄存器进行设置。
-
第三步:置 FLASH_CR 的 MER = 1
- 理由:MER(Mass Erase)位用于选择是否进行全擦除操作。将 MER 位置 1,表示要进行闪存全擦除操作。
- 操作及结果:将 MER 位置 1,准备执行全擦除。
-
第四步:置 FLASH_CR 的 STRT = 1
- 理由:STRT(Start)位用于启动闪存擦除操作。当 MER 位已置 1 准备好全擦除,再将 STRT 位置 1,就可以正式启动全擦除过程。
- 操作及结果:将 STRT 位置 1,闪存全擦除操作开始执行。
-
第五步:关注 FLASH_SR 的 BSY 位
- 理由:BSY(Busy)位用于指示闪存操作是否正在进行。在全擦除操作启动后,需要监测该位来判断擦除操作是否完成。当 BSY = 1 时,表示闪存操作正在进行中;当 BSY = 0 时,表示闪存操作已完成。
- 操作及结果:在全擦除操作执行过程中,BSY 位会变为 1,表示操作正在进行。等待一段时间后,当 BSY 位变为 0,说明全擦除操作完成。
-
第六步:读出并验证所有页的数据
- 理由:全擦除操作完成后,需要验证是否所有页的数据都已被正确擦除。通过读出所有页的数据,并与预期的擦除后数据(一般为全 1 或特定的擦除后状态)进行比较,来验证擦除操作的正确性。
- 操作及结果:读出所有页的数据,与预期的擦除后数据进行对比,若完全一致,则说明全擦除操作成功;若有不一致的地方,则说明擦除操作可能存在问题。
实例
/**
* 函 数:FLASH全擦除
* 参 数:无
* 返 回 值:无
* 说 明:调用此函数后,FLASH的所有页都会被擦除,包括程序文件本身,擦除后,程序将不复存在
*/
void HerFlash_EraseAllPages(void)
{
FLASH_Unlock(); //解锁
FLASH_EraseAllPages(); //全擦除
FLASH_Lock(); //加锁
}
void FLASH_Unlock(void)//解锁FLASH程序擦除控制器(解锁)
void FLASH_Lock(void)//锁定FLASH程序擦除控制器
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)//擦除所有FLASH页面
注意:以上功能可用于所有STM32F10x器件
程序存储器页擦除
- 读取锁定状态:首先读取闪存控制寄存器(
FLASH_CR
)的LOCK
位,判断闪存是否处于锁定状态。 - 解锁操作(若需):若
LOCK
位为1
(锁定状态),执行解锁过程;若为0
,跳过解锁。 - 配置擦除参数:
- 置
FLASH_CR
的PER
(Page Erase,页擦除使能)位为1
; - 在
FLASH_AR
(地址寄存器)中选择要擦除的闪存页; - 置
FLASH_CR
的STRT
(Start,启动)位为1
,启动页擦除操作。
- 置
- 等待擦除完成:监测闪存状态寄存器(
FLASH_SR
)的BSY
(Busy,忙)位。若BSY=1
,表示擦除仍在进行,需持续等待;若BSY=0
,表示擦除完成。 - 验证擦除结果:擦除完成后,读出并验证被擦除页的数据,确保擦除操作成功。
实例
/**
* 函 数:FLASH页擦除
* 参 数:PageAddress 要擦除页的页地址
* 返 回 值:无
*/
void HerFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ErasePage(PageAddress);
FLASH_Lock();
}
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)//擦除指定的FLASH页面
注意:此功能可用于所有STM32F10x器件
程序存储器编程
注意:这种模式下CPU以标准的写半字的方式烧写闪存, FLASH_CR寄存器的PG位必须置’1’。 FPEC先读出指定地址的内容并检查它是否被擦除,如未被擦除则不执行编程并在FLASH_SR寄存器的PGERR位提出警告(唯一的例外是当要烧写的数值是0x0000时, 0x0000可被正确烧入且PGERR位不被置位);如果指定的地址在FLASH_WRPR中设定为写保护,则不执行编程并在FLASH_SR寄存器的WRPRTERR位置’1’提出警告。 FLASH_SR寄存器的EOP为’1’时表示编程结束。
编程过程讲解:
- 读取锁定状态:首先读取闪存控制寄存器(
FLASH_CR
)的LOCK
位,判断闪存是否处于锁定状态。 - 解锁操作(若需):若
LOCK
位为1
(锁定状态),执行解锁序列;若为0
,直接进入下一步。 - 使能编程模式:将
FLASH_CR
寄存器的PG
位(Program,编程使能)置为1
,开启编程功能。 - 写入数据:在指定的闪存地址中写入半字(16 位)数据。用到这句代码 *((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
- 等待操作完成:监测闪存状态寄存器(
FLASH_SR
)的BSY
(Busy,忙)位。若BSY=1
,表示编程操作仍在进行,需持续等待;若BSY=0
,表示编程操作完成。 - 验证数据:读取编程地址中的数据,检查写入的数据是否正确,确保编程操作成功。
实例
/**
* 函 数:FLASH编程字
* 参 数:Address 要写入数据的字地址
* 参 数:Data 要写入的32位数据
* 返 回 值:无
*/
void HerFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ProgramWord(Address, Data);
FLASH_Lock();
}
/**
* 函 数:FLASH编程字
* 参 数:Address 要写入数据的半字地址
* 参 数:Data 要写入的16位数据
* 返 回 值:无
*/
void HerFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);
FLASH_Lock();
}
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)//在指定地址编程一个字
注意:以上功能可用于所有STM32F10x器件
参数 | 说明 |
Address | 指定要编程的地址 |
Data | 指定要编程的数据 |
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)//在指定地址上编程半个字
参数 | 说明 |
Address | 指定要编程的地址 |
Data | 指定要编程的数据 |
注意:以上功能可用于所有STM32F10x器件
选择字节说明
- RDP:写入RDPRT键(0x000000A5)后解除读保护
- USER:配置硬件看门狗和进入停机/待机模式是否产生复位
- Data0/1:用户可自定义使用
- WRP0/1/2/3:配置写保护,每一个位对应保护4个存储页(中容量)
选项字节擦除
- 检查FLASH_SR的BSY位,以确认没有其他正在进行的闪存操作
- 解锁FLASH_CR的OPTWRE位
- 设置FLASH_CR的OPTER位为1
- 设置FLASH_CR的STRT位为1
- 等待BSY位变为0
- 读出被擦除的选择字节并做验证
选项字节编程
- 检查FLASH_SR的BSY位,以确认没有其他正在进行的编程操作
- 解锁FLASH_CR的OPTWRE位
- 设置FLASH_CR的OPTPG位为1
- 写入要编程的半字到指定的地址
- 等待BSY位变为0
- 读出写入的地址并验证数据
读取内部FLASH闪存
要实现数据掉电不丢失的存储,那就要基于底层代码,再建一个模块Store,在Store模块我们要用SRAM缓存数组来管理FLASH闪存的最后一页,实现参数的任意读写和保存。因为闪存每次都是擦除,再写入,擦除之后,还容易丢失数据,所以要想灵活管理数据,还是得靠SRAM数组,需要备份的时候,我们再统一转到闪存里。所以在Store模块里要先定义一个Store_数组,用于存放备份数据。
参数存储模块初始化
#define STORE_START_ADDRESS 0x0800FC00
#define STORE_DATA 512
uint16_t Store_Data[STORE_DATA]; //定义SRAM数字,512个数据,每个数据16位,2字节,刚好对应闪存一页1024字节
void Store_Init(void)
{
/*判断是不是第一次使用*/
if(HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA8A8)
{
HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);
HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS, 0xA8A8);//在第一个半字写入自己规定的标志位,用于判断是不是第一次使用
for(uint16_t i =1; i < STORE_DATA; i ++) //循环STORE_COUNT次,除了第一个标志位
{
HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2,0x0000);//除了标志位的有效数据全部清0
}
}
/*上电时,将闪存数据加载回SRAM数组,实现SRAM数组的掉电不丢失*/
for(uint16_t i =0;i < STORE_DATA; i ++)
{
Store_Data[i] = HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2);//将闪存的数据加载回SRAM数组
}
}
参数存储模块保存数据到闪存
/**
* 函 数:参数存储模块保存数据到闪存
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Store_Save(void)
{
HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);
for(uint16_t i = 0;i < STORE_DATA;i ++) //循环STORE_COUNT次,包括第一个标志位
{
HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS +i*2, Store_Data[i]);//将SRAM数组的数据备份保存到闪存
}
}
参数存储模块将所有有效数据清0
/**
* 函 数:参数存储模块将所有有效数据清0
* 参 数:无
* 返 回 值:无
*/
void Store_Clear(void)
{
for(uint16_t i = 1;i < STORE_DATA;i ++)
{
Store_Data[i] = 0x0000; //SRAM数组有效数据清0
}
Store_Save(); //保存数据到闪存
}
最终梳理思路:梳理思路
其实就是,在主函数对SRAM数组Store_Data进行修改,然后在放到闪存,防止SRAM掉电丢失,然后在上电初始化的时候在把闪存的数据再读取到SRAMStore_Data数组,实现SRAM掉电不丢失
main函数
#uint8_t KeyNum; //定义用于接收按键键码的变量
int main(void)
{
/*模块初始化*/
OLED_Init(); //OLED初始化
Key_Init(); //按键初始化
Store_Init(); //参数存储模块初始化,在上电的时候将闪存的数据加载回Store_Data,实现掉电不丢失
/*显示静态字符串*/
OLED_ShowString(1, 1, "Flag:");
OLED_ShowString(2, 1, "Data:");
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum(); //获取按键键码
if (KeyNum == 1) //按键1按下
{
Store_Data[1] = 0x1234; //变换测试数据,断电丢失
Store_Data[2] = 0xABCD;
Store_Data[3] += 3;
Store_Data[4] += 4;
Store_Save(); //将Store_Data的数据备份保存到闪存,实现掉电不丢失
}
if (KeyNum == 2) //按键2按下
{
Store_Clear(); //将Store_Data的数据全部清0
}
OLED_ShowHexNum(1, 6, Store_Data[0], 4); //显示Store_Data的第一位标志位
OLED_ShowHexNum(3, 1, Store_Data[1], 4); //显示Store_Data的有效存储数据
OLED_ShowHexNum(3, 6, Store_Data[2], 4);
OLED_ShowHexNum(4, 1, Store_Data[3], 4);
OLED_ShowHexNum(4, 6, Store_Data[4], 4);
}
}
结果
注意一个问题:程序文件大小和用户数据大小的冲突
程序占用空间大小
器件电子签名&读取芯片ID
电子签名存放在闪存存储器模块的系统存储区域,包含的芯片识别信息在出厂时编写,不可更改,使用指针读指定地址下的存储器可获取电子签名
闪存容量寄存器:
- 基地址:0x1FFF F7E0
- 大小:16位
产品唯一身份标识寄存器:
- 基地址: 0x1FFF F7E8
- 大小:96位
int main(void)
{
OLED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:");
OLED_ShowHexNum(1, 8, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)), 4); //使用指针读取指定地址下的闪存容量寄存器
OLED_ShowString(2, 1, "U_ID:");
OLED_ShowHexNum(2, 6, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)), 4); //使用指针读取指定地址下的产品唯一身份标识寄存器
OLED_ShowHexNum(2, 11, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)), 4);
OLED_ShowHexNum(3, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)), 8);
OLED_ShowHexNum(4, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)), 8);
while (1)
{
}
}
结果
最后记得看数据手册,这东西是真的能看懂 学会 学到知识!!!!