2019年01月31日 | 【stm32f407】flash编程

一．Flash介绍

不同型号的STM32F40xx/41xx，其FLASH容量也有所不同，最小的只有128K字节，最大的则达到了1024K字节。STM32F4的FLASH容量为1024K字节，如参考手册图:

STM32F4的闪存模块由：主存储器、系统存储器、OPT区域和选项字节等4部分组成。主存储器，该部分用来存放代码和数据常数（如const类型的数据）。分为12个扇区，前4个扇区为16KB大小，然后扇区4是64KB大小，扇区5~11是128K大小，不同容量的STM32F4，拥有的扇区数不一样，比如我们的STM32F407ZGT6，则拥有全部12个扇区。从上图可以看出主存储器的起始地址就是0X08000000， B0、B1都接GND的时候，就是从0X08000000开始运行代码的。

系统存储器，这个主要用来存放STM32F4的bootloader代码，此代码是出厂的时候就固化在STM32F4里面了，专门来给主存储器下载代码的。当B0接V3.3，B1接GND的时候，从该存储器启动（即进入串口下载模式）。

OTP区域，即一次性可编程区域，共528字节，被分成两个部分，前面512字节（32字节为1块，分成16块），可以用来存储一些用户数据（一次性的，写完一次，永远不可以擦除！！），后面16字节，用于锁定对应块。

选项字节，用于配置读保护、BOR级别、软件/硬件看门狗以及器件处于待机或停止模式下的复位。

闪存存储器接口寄存器，该部分用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制机构。

在执行闪存写操作时，任何对闪存的读操作都会锁住总线，在写操作完成后读操作才能正确地进行；既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

1.闪存的读取

STM32F4可通过内部的I-Code指令总线或D-Code数据总线访问内置闪存模块，本章我们主要讲解数据读写，即通过D-Code数据总线来访问内部闪存模块。为了准确读取 Flash 数据，必须根据  CPU 时钟  (HCLK) 频率和器件电源电压在  Flash 存取控制寄存器  (FLASH_ACR) 中正确地设置等待周期数 (LATENCY)。当电源电压低于2.1V 时，必须关闭预取缓冲器。Flash等待周期与CPU时钟频率之间的对应关系，如表所示：

等待周期通过FLASH_ACR寄存器的LATENCY[2:0]三个位设置。系统复位后，CPU时钟频率为内部16M RC振荡器，LATENCY默认是0，即1个等待周期。供电电压，我们一般是3.3V，所以，在我们设置168Mhz频率作为CPU时钟之前，必须先设置LATENCY为5，否则FLASH读写可能出错，导致死机。正常工作时（168Mhz），虽然FLASH需要6个CPU等待周期，但是由于STM32F4具有自适应实时存储器加速器(ARTAccelerator)，通过指令缓存存储器，预取指令，实现相当于0 FLASH等待的运行速度

STM23F4的FLASH读取是很简单的。例如，我们要从地址addr，读取一个字（字

节为8位，半字为16位，字为32位），可以通过如下的语句读取：

data=*(vu32*)addr;

将addr强制转换为vu32指针，然后取该指针所指向的地址的值，即得到了addr地址的值。

类似的，将上面的vu32改为vu16，即可读取指定地址的一个半字。相对FLASH读取来说，

2. 闪存的编程和擦除

执行任何Flash编程操作（擦除或编程）时，CPU时钟频率 (HCLK)不能低于1 MHz。如果在Flash操作期间发生器件复位，无法保证Flash中的内容。

在对 STM32F4的Flash执行写入或擦除操作期间，任何读取Flash的尝试都会导致总线阻塞。只有在完成编程操作后，才能正确处理读操作。这意味着，写/擦除操作进行期间不能从Flash中执行代码或数据获取操作。

STM32F4的闪存编程由6个32位寄存器控制，他们分别是：

FLASH访问控制寄存器(FLASH_ACR)

FLASH秘钥寄存器(FLASH_KEYR)

FLASH选项秘钥寄存器(FLASH_OPTKEYR)

FLASH状态寄存器(FLASH_SR)

FLASH控制寄存器(FLASH_CR)

FLASH选项控制寄存器(FLASH_OPTCR)

STM32F4复位后，FLASH编程操作是被保护的，不能写入FLASH_CR寄存器；通过写入特定的序列（0X45670123和0XCDEF89AB）到FLASH_KEYR寄存器才可解除写保护，只有在写保护被解除后，我们才能操作相关寄存器。

FLASH_CR的解锁序列为：

1)，写0X45670123到FLASH_KEYR

2)，写0XCDEF89AB到FLASH_KEYR

通过这两个步骤，即可解锁FLASH_CR，如果写入错误，那么FLASH_CR将被锁定，直到下次复位后才可以再次解锁。

STM32F4闪存的编程位数可以通过FLASH_CR的PSIZE字段配置，PSIZE的设置必须和电源电压匹配，如图：

由于我们开发板用的电压是3.3V，所以PSIZE必须设置为10，即32位并行位数。擦除或者编程，都必须以32位为基础进行。STM32F4的FLASH在编程的时候，也必须要求其写入地址的FLASH是被擦除了的（也就是其值必须是0XFFFFFFFF），否则无法写入。STM32F4的标准编程步骤如下：

1），检查FLASH_SR中的BSY位，确保当前未执行任何FLASH操作。

2），将FLASH_CR寄存器中的PG位置1，激活FLASH编程。

3），针对所需存储器地址（主存储器块或OTP区域内）执行数据写入操作：

—并行位数为x8时按字节写入（PSIZE=00）

—并行位数为x16时按半字写入（PSIZE=01）

—并行位数为x32时按字写入（PSIZE=02）

—并行位数为x64时按双字写入（PSIZE=03）

4），等待BSY位清零，完成一次编程。

按以上四步操作，就可以完成一次FLASH编程。不过有几点要注意：1，编程前，要确保

要写如地址的FLASH已经擦除。2，要先解锁（否则不能操作FLASH_CR）。3，编程操作对

OPT区域也有效，方法一模一样。

我们在STM32F4的FLASH编程的时候，要先判断缩写地址是否被擦除了，所以，我们有

必要再介绍一下STM32F4的闪存擦除，STM32F4的闪存擦除分为两种：扇区擦除和整片擦除。

扇区擦除步骤如下：

1），检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁

2），检查FLASH_SR寄存器中的BSY 位，确保当前未执行任何FLASH操作

3），在FLASH_CR寄存器中，将SER位置1，并从主存储块的12个扇区中选择要擦除的

扇区 (SNB)

4），将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1，触发擦除操作

5），等待BSY位清零

经过以上五步，就可以擦除某个扇区。

通过以上了解，我们基本上知道了STM32F4闪存的读写所要执行的步骤了，接下来，我

们看看与读写相关的寄存器说明。

第一个介绍的是FLASH访问控制寄存器：FLASH_ACR。该寄存器各位描述如图所示：

这里，我们重点看LATENCY[2:0]这三个位，这三个位，必须根据我们MCU的工作电压

和频率，来进行正确的设置，否则，可能死机，设置规则见表39.1.1。其他DCEN、ICEN 和

PRFTEN这三个位也比较重要，为了达到最佳性能，这三个位我们一般都设置为1即可。

第二个介绍的是FLASH秘钥寄存器：FLASH_KEYR。该寄存器各位描述如图所示：

该寄存器主要用来解锁FLASH_CR，必须在该寄存器写入特定的序列（KEY1和KEY2）

解锁后，才能对FLASH_CR寄存器进行写操作。

第三个要介绍的是FLASH控制寄存器：FLASH_CR。该寄存器的各位描述如图所示：

该寄存器我们本章只用到了它的LOCK、STRT、PSIZE[1:0]、SNB[3:0]、SER和PG等位。

LOCK位，该位用于指示FLASH_CR寄存器是否被锁住，该位在检测到正确的解锁序列后，

硬件将其清零。在一次不成功的解锁操作后，在下次系统复位之前，该位将不再改变。

STRT位，该位用于开始一次擦除操作。在该位写入1，将执行一次擦除操作。

PSIZE[1:0]位，用于设置编程宽度，3.3V时，我们设置PSIZE=2即可。

SNB[3:0]位，这4个位用于选择要擦除的扇区编号，取值范围为0~11。

SER位，该位用于选择扇区擦除操作，在扇区擦除的时候，需要将该位置1。

PG位，该位用于选择编程操作，在往FLASH写数据的时候，该位需要置1。

FLASH_CR的其他位，我们就不在这里介绍了

最后要介绍的是FLASH状态寄存器：FLASH_SR。该寄存器各位描述如图所示：

该寄存器我们主要用了其BSY位，当该位位1时，表示正在执行FLASH操作。当该位为

0时，表示当前未执行任何FLASH操作。

二．Stm32操作flash步骤

Stm32官方库函数分布在文件stm32f4xx_flash.c以及stm32f4xx_flash.h文件中

1）锁定解锁函数

上面讲解到在对FLASH进行写操作前必须先解锁，解锁操作也就是必须在FLASH_KEYR寄存器写入特定的序列（KEY1和KEY2）,固件库函数实现很简单：

voidFLASH_Unlock(void)；

同样的道理，在对FLASH写操作完成之后，我们要锁定FLASH，使用的库函数是：

voidFLASH_Lock(void)；

2）写操作函数

固件库提供了四个FLASH写函数：

FLASH_StatusFLASH_ProgramDoubleWord(uint32_t Address, uint64_t Data);

FLASH_StatusFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);

FLASH_StatusFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);

FLASH_StatusFLASH_ProgramByte(uint32_t Address, uint8_t Data);

这几个函数从名字上面还是比较好理解意思，分别为写入双字，字，半字，字节的函数。

3）擦除函数

固件库提供四个FLASH擦除函数：

FLASH_StatusFLASH_EraseSector(uint32_t FLASH_Sector, uint8_t VoltageRange);

FLASH_StatusFLASH_EraseAllSectors(uint8_t VoltageRange);

FLASH_StatusFLASH_EraseAllBank1Sectors(uint8_t VoltageRange);

FLASH_StatusFLASH_EraseAllBank2Sectors(uint8_t VoltageRange);

对于前面两个函数比较好理解，一个是用来擦除某个Sector，一个使用来擦除全部的sectors。

对于第三个和第四个函数，这里的话主要是针对STM32F42X系列和STM32F43X系列芯片而言的，因为它们将所有的sectors分为两个bank。所以这两个函数用来擦除2个bank下的sectors的。第一个参数取值范围在固件库有相关宏定义标识符已经定义好，为FLASH_Sector_0~FLASH_Sector_11（对于我们使用的STM32F407最大是

FLASH_Sector_11），对于这些函数的第二个参数，我们这里电源电压范围是3.3V，所以选择VoltageRange_3即可。

4）获取FLASH状态

获取FLASH状态主要调用的函数是：

FLASH_StatusFLASH_GetStatus(void)；

返回值是通过枚举类型定义的：

typedefenum

{

FLASH_BUSY= 1,//操作忙

FLASH_ERROR_RD,//读保护错误

FLASH_ERROR_PGS,//编程顺序错误

FLASH_ERROR_PGP,//编程并行位数错误

FLASH_ERROR_PGA,//编程对齐错误

FLASH_ERROR_WRP,//写保护错误

FLASH_ERROR_PROGRAM,//编程错误

FLASH_ERROR_OPERATION,//操作错误

FLASH_COMPLETE//操作结束

}FLASH_Status;

从这里面我们可以看到FLASH操作的几个状态。

5）等待操作完成函数

在执行闪存写操作时，任何对闪存的读操作都会锁住总线，在写操作完成后读操作才能正确地进行；既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

所以在每次操作之前，我们都要等待上一次操作完成这次操作才能开始。使用的函数是：FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(void)

返回值是FLASH的状态，这个很容易理解，这个函数本身我们在固件库中使用得不多，但是在固件库函数体中间可以多次看到。

6）读FLASH特定地址数据函数

有写就必定有读，而读取FLASH指定地址的数据的函数固件库并没有给出来，这里我们提供从指定地址一个读取一个字的函数：

u32STMFLASH_ReadWord(u32 faddr)

{

return*(vu32*)faddr;

}

7）写选项字节操作

固件库还提供了一些列选项字节区域操作函数，这里因为本实验没有用到选项字节区域操作，这里我们就不做过多讲解

三．操作flash源码

Flash.h

#ifndef_FLASH_H_H_H

#define_FLASH_H_H_H

#include"stm32f4xx_gpio.h"

#include"stm32f4xx_rcc.h"

#include"stm32f4xx_flash.h"

//FLASH起始地址

#defineSTM32_FLASH_BASE 0x08000000     //STM32FLASH的起始地址

//FLASH 扇区的起始地址

#defineADDR_FLASH_SECTOR_0     ((u32)0x08000000)          //扇区0起始地址, 16Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_1     ((u32)0x08004000)          //扇区1起始地址, 16Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_2     ((u32)0x08008000)          //扇区2起始地址, 16Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_3     ((u32)0x0800C000)         //扇区3起始地址, 16Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_4     ((u32)0x08010000)          //扇区4起始地址, 64Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_5     ((u32)0x08020000)          //扇区5起始地址, 128Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_6     ((u32)0x08040000)          //扇区6起始地址, 128Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_7     ((u32)0x08060000)          //扇区7起始地址, 128 Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_8     ((u32)0x08080000)          //扇区8起始地址, 128Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_9     ((u32)0x080A0000)         //扇区9起始地址, 128Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_10    ((u32)0x080C0000)         //扇区10起始地址,128Kbytes  

#defineADDR_FLASH_SECTOR_11    ((u32)0x080E0000)          //扇区11起始地址,128Kbytes  

u32STMFLASH_ReadWord(u32 faddr);                   //读出字  

voidSTMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToWrite);                  //从指定地址开始写入指定长度的数据

voidSTMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToRead);                 //从指定地址开始读出指定长度的数据

#endif

Flash.c

#include"flash.h"

//读取指定地址的半字(16位数据) 

//faddr:读地址

//返回值:对应数据.

u32STMFLASH_ReadWord(u32 faddr)

{

  return *(vu32*)faddr; 

}  

//获取某个地址所在的flash扇区

//addr:flash地址

//返回值:0~11,即addr所在的扇区

uint16_tSTMFLASH_GetFlashSector(u32 addr)

{

  if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  else if(addr

  return FLASH_Sector_11;    

}

//从指定地址开始写入指定长度的数据

//特别注意:因为STM32F4的扇区实在太大,没办法本地保存扇区数据,所以本函数

//         写地址如果非0XFF,那么会先擦除整个扇区且不保存扇区数据.所以

//         写非0XFF的地址,将导致整个扇区数据丢失.建议写之前确保扇区里

//         没有重要数据,最好是整个扇区先擦除了,然后慢慢往后写. 

//该函数对OTP区域也有效!可以用来写OTP区!

//OTP区域地址范围:0X1FFF7800~0X1FFF7A0F

//WriteAddr:起始地址(此地址必须为4的倍数!!)

//pBuffer:数据指针

//NumToWrite:字(32位)数(就是要写入的32位数据的个数.) 

voidSTMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToWrite)          

{ 

  FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;

  u32 addrx=0;

  u32 endaddr=0;   

 if(WriteAddr

  FLASH_Unlock();                                                                             //解锁

  FLASH_DataCacheCmd(DISABLE);//FLASH擦除期间,必须禁止数据缓存

  addrx=WriteAddr;                                    //写入的起始地址

  endaddr=WriteAddr+NumToWrite*4;         //写入的结束地址

  if(addrx<0X1FFF0000)                    //只有主存储区,才需要执行擦除操作!!

  {

    while(addrx

    {

     if(STMFLASH_ReadWord(addrx)!=0XFFFFFFFF)//有非0XFFFFFFFF的地方,要擦除这个扇区

      {  

       status=FLASH_EraseSector(STMFLASH_GetFlashSector(addrx),VoltageRange_3);//VCC=2.7~3.6V之间!!

        if(status!=FLASH_COMPLETE)break;       //发生错误了

      }else addrx+=4;

    } 

  }

  if(status==FLASH_COMPLETE)

  {

    while(WriteAddr

    {

     if(FLASH_ProgramWord(WriteAddr,*pBuffer)!=FLASH_COMPLETE)//写入数据

      { 

        break;       //写入异常

      }

      WriteAddr+=4;

      pBuffer++;

    } 

  }

  FLASH_DataCacheCmd(ENABLE);       //FLASH擦除结束,开启数据缓存

  FLASH_Lock();//上锁

} 

//从指定地址开始读出指定长度的数据

//ReadAddr:起始地址

//pBuffer:数据指针

//NumToRead:字(4位)数

voidSTMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToRead)         

{

  u32 i;

  for(i=0;i

  {

    pBuffer[i]=STMFLASH_ReadWord(ReadAddr);//读取4个字节.

    ReadAddr+=4;//偏移4个字节.      

  }

}

Main.c

#include"led.h"

#include"key.h"

#include"delay.h"

#include"uart.h"

#include"exit.h"

#include"iwdog.h"

#include"pwm.h"

#include"can.h"

#include"flash.h"

intcheckSystem( )

{

  union check

  {

    int i;

    char ch;

  }c;

  c.i = 1;

  return (c.ch ==1);

}

//要写入到STM32FLASH的字符串数组

const u8TEXT_Buffer[]={"http://blog.csdn.net/xiaoxiaopengbo"};

#defineTEXT_LENTH sizeof(TEXT_Buffer)                              //数组长度      

#defineSIZE TEXT_LENTH/4+((TEXT_LENTH%4)?1:0)

#defineFLASH_SAVE_ADDR  0X0800C004 //设置FLASH 保存地址(必须为偶数，且所在扇区,要大于本代码所占用到的扇区.

                                                                                             //否则,写操作的时候,可能会导致擦除整个扇区,从而引起部分程序丢失.引起死机.

intmain(void)

{

  u8 datatemp[SIZE];      

  u8 check_platform = checkSystem();

  NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2);//设置系统中断优先级分组2

  My_USART2_Init();

  delay_init(168);  //初始化延时函数

  if(check_platform == 1)

  {

    printf("small endian\r\n");

  }

  else

  {

    printf("big endian\r\n");

  }

 STMFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR,(u32*)TEXT_Buffer,SIZE);

  printf("flahs write success\r\n");

  delay_ms(2000);

 STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,(u32*)datatemp,SIZE);

  printf("flash read:%s\r\n",datatemp);

}

此函数主要是执行把TEXT_Buffer写到flash，然后过2s去读出来

执行结果如下：

发现debug的时候memory是：

发现是小端模式，所以就增加了一个模式的检验

去网上查看说ARM可以切换大小端模式，有人说stm32也可以切换，但是至少我没有在数据手册找到，而且默认的是小端，所以暂时不去关注，有知道的可以补充下