基于Keil生成外部Nor Flash下载算法，并使用J-Flash直接烧录（以W25Q64为例）

news2024/11/28 15:52:28

需要的软件：
Keil
STM32CubeMX
J-Flash

参考文档：
方法1：在Keil中点击Help→uVision Help，然后再搜索框中输入FLM，点击列出主题，可以看到生成下载算法的大致步骤：
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方法2：在ARM Keil官网，搜索KAN333，可以找到生成算法说明的PDF文档以及例程源码。链接
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方法3：在Keil安装路径下Keil_v5\ARM\Flash_Template，找到Abstract.txt，打开后有一个生成算法说明的文档。链接
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先说一下大致原理，生成的算法文件也就是FLM文件，实际上会先下载进你板子的RAM中，然后在板子的RAM中运行，进而去写外部Nor Flash或者片内Flash。
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参考上面任意一个说明文档都可以，但是不要完全按照上面描述的来，我之前是按照第二个方法下载的pdf来的，但是折腾了两天才有结果，下面是具体实现的方法。

1.复制Keil安装路径下Keil_v5\ARM\Flash_Template文件夹，并重命名为自己的算法工程名，我这以STM32L4xx_W25Q64为例。
2.将文件夹的只读属性取消，并将keil工程的名字改为自己的工程名。
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3.打开工程，选择魔术棒，在Device一栏中选择自己板子上对应的MCU，在Target一栏中ARM Compiler保持默认V5就好，不用像PDF中描述的一样改成V6的，两个版本用的编译方法不一样，V6版本的生成的FLM文件小一点，但是好像没办法使用MicroLIB，会报错。
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在Output一栏中改为自己工程的名字
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User一栏中不要动，cmd.exe /C copy “Objects%L” ".@L.FLM"在工程编译后会执行。
C/C++和Asm中确认Read-Only Position Independent和Read-Write Position Independent勾选，表明这个是与位置无关的算法，因为要放在RAM中执行。C/C++一栏中Define中对应填入需要的宏，代码量不大的话编译器优化等级可以设置为0，后边会提到代码量具体有什么限制。
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Linker一栏中使用自定义分散加载文件，保持默认就好。
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4.打开Manage Run-Time Environment，勾选如下内容，并点击绿色按钮，启动STM32CubeMX。
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5.在STM32CubeMX中配置工程，先配置为自己需要的时钟频率，不要像PDF中一样保持默认，不然的话时钟频率只有4M。
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然后配置好SPI，GPIO等，如果有需要的话也可以配置一下串口用于输出Log，我是配置了两个LED灯，一个用于指示擦除，一个用于指示编写。
在Project Manager中，Project一栏中不用像PDF中描述的勾选Do not generate the main()，这样会生成main函数，可以用于测试生成的代码是否可用，不用自己写。
Code Generator一栏中按如下勾选：
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Advanced Settings一栏保持函数调用。
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然后点击Generate Code生成代码。

6.在STM32L4xx_W25Q64\RTE\Device\STM32L431CCTx\STCubeGenerated\MDK-ARM路径下，打开生成的的工程，然后可以在里面测试一下生成的工程，添加一下自己的读写外部Nor Flash的代码，能正常操作就行。

7.回到生成算法的工程里面，把main.c中的main函数屏蔽掉，否则在生成算法文件的时候会报错。此外也不要像PDF中描述的重新定义HAL_InitTick()，HAL_Delay()等几个函数，因为使用HAL库的话用到的一些超时检测什么的都会有影响。
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8.在Device目录右键Options for Component Class ‘Device’，选择启动文件，取消勾选Include in target build。
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9.新建一个目录，添加自己操作外部Nor Flash的代码和System文件。
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10.实现FlashDev.c，这个是设备描述文件，改为自己合适的就好。
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Device Type根据实际设置。
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Device Start Address可以直接从0x00000000开始，这样就不用在FlashPrg.c中额外处理地址。

Programming Page Size根据自己的外部Nor Flash设置，比如W25Q64每页256字节，设置为256的话一个扇区就需要多次调用ProgramPage()函数，所以可以直接设置成一个扇区大小（4096），这样调用ProgramPage()函数的时候直接写一个扇区。

Specify Size and Address of Sectors指的是扇区划分，比如有的MCU有不同大小的扇区，第一个参数就是扇区大小，第二个参数就是扇区起始地址；比如W25Q64，每个扇区都是16个页，每个页256字节，所以第一个参数就是0x001000（4096），第二个表示从0地址开始，如果有其他的扇区大小类型，在SECTOR_END之前添加。

Erase Sector Timeout为擦除超时时间，全片擦除也受这个参数影响，W25Q64全片擦除需要14s左右，所以适当设置大一点。

10.实现FlashPrg.c，必须要实现的函数是Init，UnInit，EraseChip，EraseSector，ProgramPage。可根据需要实现的函数Verify，BlankCheck。

Init函数需要初始化时钟，GPIO,SPI等，正确执行返回0，执行错误返回1。不要像PDF中一样关中断，因为需要用到滴答定时器中断。

int Init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc) {
  int ret = 0;
  volatile int i;
  volatile unsigned char * ptr = (volatile unsigned char * )&hspi2;

  for (i = 0; i < sizeof(hspi2); i++) {
    *ptr++ = 0U;
  }
  SystemInit();
  HAL_Init();
  SystemClock_Config();
  MX_GPIO_InitLed();
  if(W25Q64_Init() != W25Q64_ID)
  {
	ret = 1;
  }
  return (ret);                                  // Finished without Errors
}

UnInit函数可以什么都不做，因为我在擦除和写的时候翻转LED，所以添加了关LED操作。

int UnInit (unsigned long fnc) {

  HAL_GPIO_WritePin(Prog_Led_GPIO_Port,Prog_Led_Pin,GPIO_PIN_RESET);
  HAL_GPIO_WritePin(Erase_Led_GPIO_Port,Erase_Led_Pin,GPIO_PIN_RESET);
  return (0);                                  // Finished without Errors
}

擦除分为全片擦除和擦除扇区，流程图如下：
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EraseChip函数直接调用自己的全片擦除函数。

int EraseChip (void) {
	
  HAL_GPIO_TogglePin(Erase_Led_GPIO_Port,Erase_Led_Pin);
  W25Q64_Erase_Chip();
  return (0);                                  // Finished without Errors
}

EraseSector 函数直接调用自己的擦除扇区函数。

int EraseSector (unsigned long adr) {
	
  HAL_GPIO_TogglePin(Erase_Led_GPIO_Port,Erase_Led_Pin);
  W25Q64_Erase_Sector((uint32_t)adr);
  return (0);                                  // Finished without Errors
}

ProgramPage函数直接调用自己的写扇区函数。要写的大小跟FlashDev.c中的Programming Page Size大小一致。写Flash流程图如下：
在这里插入图片描述

int ProgramPage (unsigned long adr, unsigned long sz, unsigned char *buf) {

  HAL_GPIO_TogglePin(Prog_Led_GPIO_Port,Prog_Led_Pin);
//	W25Q64_Write_Page(buf,(uint32_t)adr,(uint16_t)sz);
  W25Q64_Write_Sector(buf,(uint32_t)adr,(uint16_t)sz);
  return (0);                                  // Finished without Errors
}

Verify和BlankCheck函数可以不实现。
Verify函数作用是判断写成功了多少字节数据，这个值跟FlashDev.c中Device Start Address值有关，如果Device Start Address值不为0，那么就是Device Start Address加上写成功了多少字节。校验函数流程图：
在这里插入图片描述

unsigned long Verify (unsigned long adr, unsigned long sz, unsigned char *buf) {
  uint32_t i;
  W25Q64_ReadData(W25Q64_BufferA,(uint32_t)adr,(uint16_t)sz);
  for (i = 0; i < sz; i++) 
  {
	if (W25Q64_BufferA[i] != buf[i]) 
	{
	  return (adr + i); 
	}
  }
  return (adr + sz); 
}

BlankCheck函数作用是在擦除块的时候判断一下这个块需不需要擦除，实际上就是比较块内的值是不是都是FlashDev.c中定义的Initial Content of Erased Memory值一样，如果有一个字节不是，说明块需要擦除。

int BlankCheck (unsigned long adr, unsigned long sz, unsigned char pat) {
  uint32_t i, j;
  uint32_t read_len = 0;
  if((adr + sz) > W25Q64_TOTAL_NUM)
  {
	return (1);
  }
  for (i = 0; i < sz; i += W25Q64_SECTOR_NUM) 
  {
	if(sz >= W25Q64_SECTOR_NUM)
	{
		read_len = W25Q64_SECTOR_NUM;
	}
	else
	{
		read_len = sz;
	}
	W25Q64_ReadData(W25Q64_BufferA,(adr+i),read_len);
	for(j = 0; j < read_len; j++)
	{
	  if (W25Q64_BufferA[j] != pat) 
	    return (1);
	}
	sz -= read_len;
  }
  return (0);                           // Memory is blank
}

然后编译之后就会生成下载算法文件FLM。注意不要添加太多没用的调试代码，否则会导致生成的代码量太大，就不得不提高优化等级，还可能导致生成的算法文件使用时报错。可以在编译之后通过map文件确认一下代码占用的空间，不能超过RAM的大小，因为算法是需要在RAM中运行的。
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如果算法代码量太大，可能会导致报错RAM area configured for this target is too small.
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11.将生成的下载算法文件复制到Keil_v5\ARM\Flash路径下，就可以在KEIL中看到。
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12.在J-link安装目录下SEGGER\JLink_V640\Devices中新建一个文件夹，比如命名为W25Qxx，然后把下载算法文件复制过来。
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13.在SEGGER\JLink_V640路径下打开JLinkDevices文件，在末尾添加如下内容。

  <!--         -->
  <!-- W25QXX  -->
  <!--         -->
<Device>
<ChipInfo Vendor="W25QXX" Name="STM32L4xx_W25Q64" Core="JLINK_CORE_CORTEX_M4" WorkRAMAddr="0x20000000" WorkRAMSize="0x0000C000"/>
<FlashBankInfo Name="SPI Flash" BaseAddr="0x00000000" MaxSize="0x00800000" Loader="Devices/W25Qxx/STM32L4xx_W25Q64.FLM" LoaderType="FLASH_ALGO_TYPE_OPEN" AlwaysPresent="1"/>
</Device>

WorkRAMAddr和WorkRAMSize就是自己MCU的RAM参数，BaseAddr和MaxSize设置的和FlashDev.c中一样。

之后就可以使用J-Flash直接把数据烧写进外部Nor Flash中。

测试：
使用J-Flash新建工程，选择下载算法文件。
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全片擦除：
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擦除扇区：
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写入：
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Flash为空：
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Flash不为空：
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写入并校验：
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