STM32CubeMX系列 | STM32内部FLASH

发布时间:2023-03-21  

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

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

  • D1指示灯

  • K_UP和K_DOWN按键

  • USART1

  • STM32F1内部FLASH

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

3.2 MDK-ARM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

uint16_t STMFLASH_ReadHalfWord(uint32_t faddr){     //读取指定地址的半字

    return *(__IO uint16_t*)faddr; 

}


void STMFLASH_Write_NoCheck(uint32_t WriteAddr,uint16_t *pBuffer,uint16_t NumToWrite){  //不检查的写入                 

    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

    }  


#define STM_SECTOR_SIZE 2048    //大容量STM32的扇区大小为2K字节

uint16_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

    uint16_t secremain;    //扇区内剩余地址       

    uint16_t i;    

    uint32_t offaddr;      //去掉0x08000000后的地址


    if(WriteAddr=(STM32_FLASH_BASE+1024*512)))  //STM32F103ZET6的FALSH大小是512K

    return;     //判断地址是否非法


    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

    secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;     //扇区内的偏移

    secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;     //扇区剩余空间大小   

    if(NumToWrite<=secremain)

        secremain=NumToWrite;       //小于或等于扇区范围

    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            if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)  break;  //需要擦除        

        }

        if(i            FLASH_PageErase(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);   //擦除该扇区

            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

            for(i=0;i                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++;                   //扇区地址加1

            secoff=0;                   //偏移位置为0

            pBuffer+=secremain;         //指针偏移

            WriteAddr+=secremain*2;     //写地址偏移

            NumToWrite-=secremain;      //字节数递减

            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        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)

#define FLASH_SAVE_ADDR 0x08070000  //设置FLASH保存地址(要大于FLASH起始地址)

/* USER CODE END PV */

void SystemClock_Config(void);

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


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