STM32CubeMX学习笔记16--- 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：

<1>. 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

<2>. 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：

<3>. 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：

//源文件: stm32f1xx_hal_flash.c和stm32f1xx_hal_flash_ex.c
HAL_FLASH_Unlock(void); //解锁函数
HAL_FLASH_Lock(void);   //锁定函数
HAL_FLASH_Program(uint32_t TypeProgram, uint32_t Address, uint64_t Data);   //写操作函数
HAL_FLASHEx_Erase(FLASH_EraseInitTypeDef *pEraseInit, uint32_t *SectorError);   //擦除函数
HAL_FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);   //等待操作完成函数

2、硬件设计

led2指示灯用来提示系统运行状态，s1按键用来控制FLASH的数据写入，s2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

LED2指示灯
S2和S1按键
USART1
STM32F1内部FLASH

3、STM32CubeMX设置

RCC设置外接HSE，时钟设置为72M
PE5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
PE3,PE4设置为GPIO输入模式、上拉模式
输入工程名，选择工程路径（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

4、程序编程

创建按键驱动文件key.c 和相关头文件key.h

如果要对FLASH进行写入数据，需要执行以下四步：

解锁FLASH
擦除FLASH
写入FLASH
锁住FLASH

创建FLASH驱动文件stmflash.c 和相关头文件stmflash.h

#ifndef __STMFLASH_H__
#define __STMFLASH_H__#include "main.h"  //FLASH起始地址
#define STM32_FLASH_BASE 0x08000000 		//STM32 FLASH的起始地址#define FLASH_WAITETIME 50000extern void FLASH_PageErase(uint32_t PageAddress);
uint16_t STMFLASH_ReadHalfWord(uint32_t faddr);		  //读出半字  
void STMFLASH_Write_NoCheck(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite);
void STMFLASH_Write(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite);		//从指定地址开始写入指定长度的数据
void STMFLASH_Read(uint32_t ReadAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToRead);   		//从指定地址开始读出指定长度的数据#endif

#include "stmflash.h"uint16_t STMFLASH_ReadHalfWord(uint32_t faddr)
{return *(__IO uint16_t*)faddr; 
}void STMFLASH_Write_NoCheck(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite)   
{ 			 		 uint16_t i;for(i=0;i<NumToWrite;i++){HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD,WriteAddr,pBuffer[i]);WriteAddr+=2;		//地址增加2.}  
} #define STM_SECTOR_SIZE	2048	//大容量STM32的扇区大小为2Kuint16_t STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];void STMFLASH_Write(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite)	
{uint32_t secpos;	   //扇区地址uint16_t secoff;	   //扇区内偏移地址(16位字计算)uint16_t secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)	   uint16_t i;    uint32_t offaddr;   //去掉0X08000000后的地址if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*512)))return;//非法地址HAL_FLASH_Unlock();					//解锁offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;		//实际偏移地址.secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;			//扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;		//在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;		//扇区剩余空间大小   if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围while(1) {	STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容for(i=0;i<secremain;i++)	//校验数据{if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除  	  }if(i<secremain)				//需要擦除{FLASH_PageErase(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);	//擦除这个扇区FLASH_WaitForLastOperation(FLASH_WAITETIME);            	//等待上次操作完成CLEAR_BIT(FLASH->CR, FLASH_CR_PER);							//清除CR寄存器的PER位，此操作应该在FLASH_PageErase()中完成！//但是HAL库里面并没有做，应该是HAL库bug！for(i=0;i<secremain;i++)//复制{STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];	  }STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//写入整个扇区  }else {FLASH_WaitForLastOperation(FLASH_WAITETIME);       	//等待上次操作完成STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间. }if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了else//写入未结束{secpos++;				//扇区地址增1secoff=0;				//偏移位置为0 	 pBuffer+=secremain;  	//指针偏移WriteAddr+=secremain*2;	//写地址偏移(16位数据地址,需要*2)	   NumToWrite-=secremain;	//字节(16位)数递减if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是写不完else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了}	 };	HAL_FLASH_Lock();		//上锁
}void STMFLASH_Read(uint32_t ReadAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToRead)   	
{uint16_t i;for(i=0;i<NumToRead;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 0 */
const uint8_t Text_Buf[] = {"STM32F103ZET6 FLASH TEST"};
#define TEXTSIZE sizeof(Text_Buf)
#define FLASH_SAVE_ADDR 0x08070000/* USER CODE END 0 *//*** @brief  The application entry point.* @retval int*/
int main(void)
{///***省略***////* USER CODE BEGIN WHILE */uint8_t key;uint8_t Read_Buf[TEXTSIZE];printf1("STM32 Flash Test...\r\n");while (1){key = KEY_Scan(0);if(key == 1){STMFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR,(uint16_t *)Text_Buf,TEXTSIZE);printf1("FLASH Write : %s\r\n",Text_Buf);}if(key == 2){STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,(uint16_t *)Read_Buf,TEXTSIZE);printf1("FLASH Read : %s\r\n",Read_Buf);}HAL_GPIO_TogglePin(GPIOE,GPIO_PIN_5);HAL_Delay(200);/* USER CODE END WHILE *//* USER CODE BEGIN 3 */}/* USER CODE END 3 */
}