Flash的学习

1 概述

2 特性

STM32 的内部FLASH 包含主存储器、系统存储器以及选项字节区域。

2.1 主存储器

主存储器分为256 页，每页大小为2KB，共512KB。这个分页的概念，实质就是FLASH 存储器
的扇区，与其它FLASH 一样，在写入数据前，要先按页（扇区）擦除。

2.2 系统存储区

系统存储区是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了启动代码，它负责串口、USB以及 CAN 等 ISP 等烧录功能。

2.3 选项字节

选项字节用于配置 FLASH 的读写保护、待机、停机复位、软件/硬件看门狗等功能，这部分共 16 个字节。可以通过修改 FLASH 的选项控制寄存器修改。

3 Flash是如何工作的？

3.1 解锁

由于内部Flash空间主要存储的是应用程序，是非常关键的数据，为了防止误操作修改了这些内容，芯片复位后默认会给控制寄存器 FLASH_CR 上锁，这个时候不允许设置 Flash 的控制寄存器，从而不能修改 FLASH 中的内容。

所有对 Flash 写入数据前，需要先给它解锁。解锁的操作步骤如下：

1. 往 FPEC 键寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY1 = 0x45670123
2. 再往 FPEC 键寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY2 = 0xCDEF89AB

3.2 上锁

上锁的时候是对 FLASH_CR 寄存器的 FLASH_CR_LOCK 位置1。

3.3 页擦除

在写入新的数据前，需要先擦除存储区域， STM32 提供了页（扇区）擦除指令和整个 FLASH 擦除（批量擦除）的指令，批量擦除指令针对主存储区。
页擦除的过程如下：

1. 检查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以确认当前未执行任何 Flash 操作；
2. 在 FLASH_CR 寄存器中，将 “激活页擦除寄存器位 PER ”置1；
3. 用 FLASH_AR 寄存器选择要擦除的页；
4. 将 FLASH_CR 寄存器中的”开始擦除寄存器 STRT“置1，开始擦除；
5. 等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。

3.4 写入数据

擦除完毕后即可写入数据，写入数据的过程并不仅仅使用指针向地址赋值，赋值前还需要配置一系列的寄存器，步骤如下：

1. 检查 FLASH_SR 中的BSY位 ，以确认当前未执行任何其他的内部 Flash 操作；
2. 将 FLASH_CR 寄存器中的”激活编程寄存器位 PG“置1；
3. 向指定的Flash存储器地址执行数据写入操作，每次只能以 16 位的方式写入；
4. 等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。

4 FLASH擦写代码配置流程

1. 调用 FLASH_Unlock() 解锁；
2. 根据起始地址及结束地址计算要擦除多少页；
3. 调用 FLASH_ClearFlag() 清除各种标志位；
4. 使用循环调用 FLASH_ErasePage() 擦除页，每次擦除一页；
5. 使用循环调用 FLASH_ProgramWord() 函数向起始地址至结束地址的存储区域写入变量 ”Data“ 存储的数值；
6. 调用 FLASH_Lock 上锁；
7. 使用指针读取写入的数据内容并校验

5 相关寄存器

5.1 解锁

1. FLASH_KEYR FPEC键寄存器
   作用：对FLASH写入数据前，需要先给它解锁，这些位用于输入 FPEC 的解锁键

5.2 擦除和写入

2. FLASH_SR.BSY 忙碌寄存器位
   作用：该位指示闪存操作正在进行，在闪存操作开始时，该位被设置为“1”；在操作结束或发生错误时该位被清除为“0”。
3. FLASH_CR.PER 激活页擦除寄存器位
   作用：激活页擦除
4. FLASH_CR.STRT
   作用：开始擦除
5. FLASH_AR
   作用：当进行编程时选择要编程的地址，当进行页擦除时选择要擦除的页。
   note：当 FLASH_SR 中的 BSY 位为“1”时，不能写这个寄存器
6. FLASH_CR.PG 激活编程寄存器位
   作用：激活编程操作

5.3 上锁

7. FLASH_CR.LOCK 锁寄存器位
   作用：只能被写“1”。当该位为“1”时表示 FPEC和 FLASH_CR 被锁住。在检测到正确的解锁序列后，硬件清除此位为“0”。
   note:在一次不成功的解锁操作后，下次系统复位前，该位不能被改变。

5.4 清除各种标志位

8. FLASH_SR.EOP 操作结束寄存器位
   作用：当闪存操作（编程/擦除）完成时，硬件设置这位为‘1’，写入‘1’可以清除这位状态。
   note:每次成功的编程或擦除都会设置 EOP 状态
9. FLASH_SR.WRPRTERR 写保护错误寄存器位
   作用：试图对写保护的闪存地址编程时，硬件设置这位为‘1’，写入‘1’ 可以清除这位状态
10. FLASH_SR.PGERR 编程错误寄存器位
    作用：试图对内容不是‘0XFFFF’的地址编程时，硬件设置该位为‘1’，写入‘1’可以清除这位状态。
    note:在进行编程操作之前，必须先清除 FLASH_CR 寄存器的STRT位

Note

1. 擦除地址需要满足内存对齐，只能是扇区内存空间的整数倍。
2. FlashDrive只能在调用的时候使用，其余情况下保障其不会被运行
3. FlashDrive不能放在实际运行代码中，否则可能被串改数据

参考资料

STM32读写内部Flash（介绍+附代码）_Ch_champion的博客-CSDN博客