2021年08月23日 | 玩转STM32CubeMX | STM32内部FLASH

1.内部FLASH简介

之前的文章中介绍过STM32F1利用SPI与外部FLASH（W25QXX芯片）通讯的例程，本例程将介绍STM32F1的内部FLASH，通过内部FLASH实现数据读写操作。

不同型号的STM32，其FLASH容量也有所不同，最小的只有16K字节，最大的则达到了1024K字节。此处我们使用的是STM32F103ZET6，其FLASH容量为512K字节，属于大容量产品，大容量产品的闪存模块组织图如下图示

STM32F1的闪存模块由：主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器3部分组成

*主存储器：用来存放代码和数据常量，起始地址是0x08000000，BOOT0和BOOT1都接GND时，就是从该起始地址运行代码的

*信息块：分为2个小部分，启动程序代码是用来存储ST自带的启动程序，用于串口下载代码，BOOT0接3.3V，BOOT1接GND时，运行的就是这部分代码；选择字节则一般用于配置写保护、读保护等功能

*闪存存储器接口寄存器：用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制机构

对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器（FPEC）管理：编程与擦除的高电压由内部产生。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，即在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

下面介绍闪存的读取、编程和擦除：

⏩ 闪存的读取

内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。

例如，要从地址addr，读取一个半字，可通过如下语句读取：

data = *(__IO uint16_t*)addr

将addr强制转换为vu16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

⏩ 闪存的编程
STM32的闪存编程是由FPEC（闪存编程和擦除控制器）模块处理的，这个模块包含7个32位寄存器，它们分别是：

- FPEC键寄存器（FLASH_KEYR）

- 选择字节键寄存器（FLASH_OPTKEYR）

- 闪存控制寄存器（FLASH_CR）

- 闪存状态寄存器（FLASH_SR）

- 闪存地址寄存器（FLASH_AR）

- 选择字节寄存器（FLASH_OBR）

- 写保护寄存器（FLASH_WRPR）

其中FPEC键寄存器共有3中键值：
PDPRT=0x000000A5; KEY1=0x45670123; KEY2=0xCDEF89AB
STM32复位后，FPEC模块是被保护的，不能写入FLASH_CR寄存器；通过写入特定的序列到FLASH_KEYR寄存器可以打开FPEC模块（即写入KEY1和KEY2），只有在写保护被解除后，才能操作相关寄存器。

闪存编程过程如下图所示：

⏩ 闪存的擦除
闪存编程的时候，要先判断其写入地址的FLASH是被擦除了的（也就是其值必须是0xFFFF），否则无法写入。闪存擦除分为页擦除和整片擦除。

闪存页擦除过程如下图示：

官方固件HAL库FLASH操作的几个常见函数：

2.硬件设计

D1指示灯用来提示系统运行状态，K_UP按键用来控制FLASH的数据写入，K_DOWN按键用来控制FLASH的数据读取，数据的写入与读取信息通过串口1打印出来

*指示灯D1

*USART1串口

*STM32F1内部FLASH

*K_UP和K_DOWN按键

3.软件设计

3.1 STM32CubeMX设置

➡️ RCC设置外接HSE，时钟设置为72M

➡️ PC0设置为GPIO推挽输出模式、上拉、高速、默认输出电平为高电平

➡️ USART1选择为异步通讯方式，波特率设置为115200Bits/s，传输数据长度为8Bit，无奇偶校验，1位停止位

➡️ PA0设置为GPIO输入模式、下拉模式；PE3设置为GPIO输入模式、上拉模式

➡️输入工程名，选择路径（不要有中文），选择MDK-ARM V5；勾选Generated periphera initialization as a pair of ‘.c/.h’ files per IP ；点击GENERATE CODE，生成工程代码

3.2 MDK-ARM软件编程

➡️ 创建按键驱动文件key.c 和相关头文件key.h，驱动代码参考按键输入例程

➡️ 创建FLASH驱动文件stmflash.c 和相关头文件stmflash.h，这里仅介绍几个重要的函数，工程源文件下载方式见文末介绍

//读取指定地址的半字

uint16_t STMFLASH_ReadHalfWord(uint32_t faddr){

  return *(__IO uint16_t*)faddr; 

}

//不检查的写入

void STMFLASH_Write_NoCheck(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite){  

  uint16_t i;

  for(i=0;i    HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD,WriteAddr,pBuffer[i]);

    WriteAddr+=2;//一个地址对应8bits，写入半字，所以地址加2

  }  

} 

//FLASH写函数比较复杂，详细代码请下载源文件查阅

void STMFLASH_Write(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite)

void STMFLASH_Read(uint32_t ReadAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToRead){

  uint16_t i;

  for(i=0;i    pBuffer[i]=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr); //读取2个字节

    ReadAddr+=2;//偏移2个字节

  }

}

➡️ 在main.c文件下编写STM32 flash测试代码

/* USER CODE BEGIN PV */

const uint8_t Text_Buf[] = {"STM32F103ZET6 FLASH TEST"};

#define TEXTSIZE sizeof(Text_Buf)

//设置FLASH保存地址（要大于FLASH起始地址）

#define FLASH_SAVE_ADDR 0x08070000

/* USER CODE END PV */

int main(void){

  /* USER CODE BEGIN 1 */

  uint8_t key;

  uint8_t Read_Buf[TEXTSIZE];

  /* USER CODE END 1 */

  HAL_Init();

  SystemClock_Config();

  MX_GPIO_Init();

  MX_USART1_UART_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

  printf("STM32 Flash Test...rn");

  /* USER CODE END 2 */

  while (1){

    key = KEY_Scan(0);

    if(key == KEY_UP_PRES){

      STMFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR,(uint16_t *)Text_Buf,TEXTSIZE);

      printf("FLASH Write : %srn",Text_Buf);

    }

    if(key == KEY_DOWN_PRES){

      STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,(uint16_t *)Read_Buf,TEXTSIZE);

      printf("FLASH Read : %srn",Read_Buf);

    }

    HAL_GPIO_TogglePin(GPIOC,GPIO_PIN_0);

    HAL_Delay(200);

  }

}

4.下载验证

编译无误下载到开发板后，可以看到D1指示灯不断闪烁，当按下K_UP按键后数据写入到FLASH内，当按下K_DOWN按键后将写入的数据读取出来，同时串口打印出相应信息