FLASH闪存（擦除、编译）

FLASH闪存

闪存是一个通用的名词，表示一种非易失性，掉电不丢失的存储器。比如PSI的W25Q64芯片。

本节的内容是stm32的内部闪存，也就是我们下载程序的时候，这个程序所存储的地方。

1.存储器映像位置

存储器映像

类型	起始地址	存储器	用途
ROM	0x0800 0000	程序存储器Flash	存储C语言编译后的程序代码
	0x1FFF F000	系统存储器	存储BootLoader，用于串口下载
	0x1FFF F800	选项字节	存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM	0x2000 0000	运行内存SRAM	存储运行过程中的临时变量
	0x4000 0000	外设寄存器	存储各个外设的配置参数
	0xE000 0000	内核外设寄存器	存储内核各个外设的配置参数

其中程序存储器是空间最大，最主要的部分，称作主存储器。

2.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
• 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

JTAG、SWD协议就是仿真器下载程序，就是目前使用的ST_Link使用SWD下载程序。每次下载都是把整个程序完全更新掉。

Bootloader串口下载，也是更新整个程序，这就是ICP下载方式。

3.闪存模块组织

C8T6的闪存容量是64K，属于中容量产品。

启动程序代码：系统存储器，存放的是原厂写入的Bootloader，用于串口下载

用户选择字节：也就是选项字节，存放一些独立的参数

闪存存储器接口寄存器，实际上并不属于闪存，地址都是40开头的，说明这个存储器接口寄存器，就是一个普通的外设和GPIO、定时器，串口等等都是一个性质的东西，都是SARM。

简言之，闪存存储器接口寄存器就是上面那些闪存的管理员，这些寄存器就是用来控制擦除和编程这个过程的

闪存的基本单位为页，共128K，而C8T6只有一半，为64页，共64K。所说的闪存的容量也只是主存储器的容量。

3.2闪存的共性：

1. 写入前必须擦除
2. 擦除必须以最小单位进行
3. 擦除后数据位全变为1
4. 数据只能1写0，不能0写1
5. 擦除和写入之后都需要等待忙

4.FLASH基本结构

分为程序存储器，系统存储器和选项字节三部分。

4.1FLASH解锁

• FPEC共有三个键值：
  • RDPRT键 = 0x000000A5
  • 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： 设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR(就是LOCK位写入1就好了)

4.2使用指针访问寄存器

• 使用指针读指定地址下的存储器：
  • uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));
• 使用指针写指定地址下的存储器：
  • *((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
• 其中：
  • #define __IO volatile

读直接读写入，写需要先解锁。

5.选项字节

• 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）

写入RDP存储器时，要在对应的存储器写入反码。（写入RDP时要在nRDP写入对应的反码）。如果不是反码的关系，则代表数据无效，对应功能不执行。

5.1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*

5.2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

6.相关函数介绍

void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);
void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess);
void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer);
//与内核运行代码有关不需要太多了解。
void FLASH_Unlock(void);//解锁
void FLASH_Lock(void);//加锁，LOCK位设置为1
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);//闪存擦除某一页，参数给一页的起始地址，返回值为执行状态
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);//全擦除操作
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);//擦除选项字节
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);//指定地址写入字
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);//指定地址写入半字
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data); //自定义的data0和data1
FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);//写保护
FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);//读保护
FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);//用户选项的三个配置位
//上面4个是选项字节的写入
//对主闪存和选项字节，进行擦除和编程的函数
uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);//获取用户选项的三个配置位
uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);//获取写保护状态
FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);//获取读保护状态
//获取选项字节当前的状态
FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);//获取预取缓冲区状态
void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);//中断使能
FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);//获取标志位
void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);//清除标志位
FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);//获取状态
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);//等待上一次操作，系统内部会调用，所以不用单独调用

7.读取内部FLASH（实操）

7.1接线图

7.2工程结构

这里打算弄两个底层模块：

最底层叫MY_FLASH:这里实现闪存最基本的三个功能：读取、擦除和编程

上面层叫STORE：实现参数数据的读写和数据管理，定义一个SRAM数组，需要掉电不丢失的参数就写到SRAM数组里，最后调用保存的函数，这个SRAM数组就自动备份到闪存里，上电后store初始化，会自动再把闪存里的数据读回到SRAM数组里

最终实现的功能是：任意读写参数，并且这些参数是掉电不丢失的

7.3代码

代码部分主要就是对封装完的库函数进行调用。将数据封装到，数组，再将数组的内容写到闪存，在重新上电后再写回去实现掉电不丢失。

主程序main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "KEY.h"
#include "OLED.h"
//#include "OLED_Font.h"
#include "Store.h"uint16_t KeyNum = 0;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] ++;		//变换测试数据Store_Data[2] += 2;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);}
}

Store.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyFLASH.h"#define STORE_START_ADDRESS 0x0800FC00 //存储的起始地址
#define STORE_COUNT			512		   //存储数据的个数uint16_t Store_Data[STORE_COUNT];void Store_Init(void){//判断是不是第一次使用if(MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS)!=0xA5A5){//A5A5不是固定的，只是判断是不是某个你设置的值，唯一，标志，IDMyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS,0xA5A5);for(uint16_t i = 1;i<STORE_COUNT;i++){MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,0x0000);}}for(uint16_t i = 0;i<STORE_COUNT;i++){Store_Data[i] = MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2);}
}//保存：擦除界面后将数组的数据读取到闪存界面
void Store_Save(void){MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);//擦除指定页for(uint16_t i = 0;i<STORE_COUNT;i++){MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS+i*2,Store_Data[i]);//将数组数据备份到闪存}
}//手动清除操作
void Store_Clear(void){for(uint16_t i = 1;i<STORE_COUNT;i++){Store_Data[i] = 0x0000;}Store_Save();
}

Store.h

#ifndef __STORE_H
#define __STORE_Hextern uint16_t Store_Data[];void Store_Init(void);
void Store_Save(void);
void Store_Clear(void);#endif

MyFLASH.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header//获取32位的字
uint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Address){//stm32的地址都是32位的return *((__IO uint32_t * )(Address));
}//获取16位的半字
uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Address){return *((__IO uint16_t * )(Address));
}
//获取一字节
uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Address){return *((__IO uint8_t * )(Address));//使用指针访问
}//全擦除
void MyFLASH_EraseAllPages(void){FLASH_Unlock();//解锁FLASH_EraseAllPages();//全擦除FLASH_Lock();//加锁
}//页擦除
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddress){FLASH_Unlock();FLASH_ErasePage(PageAddress);FLASH_Lock();
}//写入32位字
void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t Data){FLASH_Unlock();FLASH_ProgramWord(Address,Data);FLASH_Lock();
}//写入16位半字
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address,uint16_t Data){FLASH_Unlock();FLASH_ProgramHalfWord(Address,Data);FLASH_Lock();
}

MyFLASH.h

#ifndef __MY_FLASH
#define __MY_FLASHuint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Address);
uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Address);
uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Address);void MyFLASH_EraseAllPages(void);
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddress);void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);#endif

8.读取芯片ID（实操）

8.1接线图

8.2代码

主程序部分主要是读取 STM32F10x 系列微控制器的唯一设备标识符（UID）并通过 OLED 显示。

main.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "LED.h"
#include "KEY.h"
#include "OLED.h"
//#include "OLED_Font.h"int main(void){OLED_Init();OLED_ShowHexNum(1,8,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)),4);OLED_ShowString(2,1,"U_ID:");OLED_ShowHexNum(2,6,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)),4);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){}
}