STM32学习笔记：读写内部Flash（介绍+附代码）

一、介绍

首先我们需要了解一个内存映射：

stm32的flash地址起始于0x0800 0000，结束地址是0x0800 0000加上芯片实际的flash大小，不同的芯片flash大小不同。

RAM起始地址是0x2000 0000，结束地址是0x2000 0000加上芯片的RAM大小。不同的芯片RAM也不同。

Flash中的内容一般用来存储代码和一些定义为const的数据，断电不丢失，
RAM可以理解为内存，用来存储代码运行时的数据，变量等等。掉电数据丢失。

STM32将外设等都映射为地址的形式，对地址的操作就是对外设的操作。
stm32的外设地址从0x4000 0000开始，可以看到在库文件中，是通过基于0x4000 0000地址的偏移量来操作寄存器以及外设的。

一般情况下，程序文件是从 0x0800 0000 地址写入，这个是STM32开始执行的地方，0x0800 0004是STM32的中断向量表的起始地址。
在使用keil进行编写程序时，其编程地址的设置一般是这样的：

程序的写入地址从0x08000000（数好零的个数）开始的，其大小为0x80000也就是512K的空间，换句话说就是告诉编译器flash的空间是从0x08000000-0x08080000，RAM的地址从0x20000000开始，大小为0x10000也就是64K的RAM。这与STM32的内存地址映射关系是对应的。

M3复位后，从0x08000004取出复位中断的地址，并且跳转到复位中断程序，中断执行完之后会跳到我们的main函数，main函数里边一般是一个死循环，进去后就不会再退出，当有中断发生的时候，M3将PC指针强制跳转回中断向量表，然后根据中断源进入对应的中断函数，执行完中断函数之后，再次返回main函数中。大致的流程就是这样。

1.1、内部Flash的构成：

STM32F429 的内部 FLASH 包含主存储器、系统存储器、 OTP 区域以及选项字节区域，它们的地址分布及大小如下：

STM32F103的中容量内部 FLASH 包含主存储器、系统存储器、 OTP 区域以及选项字节区域，它们的地址分布及大小如下：

注意STM32F105VC的是有64K或128页x2K=256k字节的内置闪存存储器，用于存放程序和数据。

主存储器：一般我们说 STM32 内部 FLASH 的时候，都是指这个主存储器区域它是存储用户应用程序的空间，芯片型号说明中的 1M FLASH、 2M FLASH 都是指这个区域的大小。与其它 FLASH 一样，在写入数据前，要先按扇区擦除，
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，它负责实现串口、 USB 以及 CAN 等 ISP 烧录功能。
OTP 区域：OTP(One Time Program)，指的是只能写入一次的存储区域，容量为 512 字节，写入后数据就无法再更改， OTP 常用于存储应用程序的加密密钥。
选项字节：选项字节用于配置 FLASH 的读写保护、电源管理中的 BOR 级别、软件/硬件看门狗等功能，这部分共 32 字节。可以通过修改 FLASH 的选项控制寄存器修改。

1.2、对内部Flash的写入过程：

1. 解锁（固定的KEY值）
(1) 往 Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY1 = 0x45670123
(2) 再往 Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY2 = 0xCDEF89AB
2. 数据操作位数
最大操作位数会影响擦除和写入的速度，其中 64 位宽度的操作除了配置寄存器位外，还需要在 Vpp 引脚外加一个 8-9V 的电压源，且其供电间不得超过一小时，否则 FLASH可能损坏，所以 64 位宽度的操作一般是在量产时对 FLASH 写入应用程序时才使用，大部分应用场合都是用 32 位的宽度。
3. 擦除扇区
在写入新的数据前，需要先擦除存储区域， STM32 提供了扇区擦除指令和整个FLASH 擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令仅针对主存储区。
扇区擦除的过程如下：
(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“激活扇区擦除寄存器位 SER ”置 1，并设置“扇
区编号寄存器位 SNB”，选择要擦除的扇区；
(3) 将 FLASH_CR 寄存器中的“开始擦除寄存器位 STRT ”置 1，开始擦除；
(4) 等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。
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是仅仅使用指针向地址赋值，赋值前还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它的内部 Flash 操作；
(2) 将 FLASH_CR 寄存器中的 “激活编程寄存器位 PG” 置 1；
(3) 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；
(4) 等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。

1.3、查看工程内存的分布：

由于内部 FLASH 本身存储有程序数据，若不是有意删除某段程序代码，一般不应修改程序空间的内容，所以在使用内部 FLASH 存储其它数据前需要了解哪一些空间已经写入了程序代码，存储了程序代码的扇区都不应作任何修改。通过查询应用程序编译时产生的“ *.map”后缀文件，
打开 map 文件后，查看文件最后部分的区域，可以看到一段以“ Memory Map of the
image”开头的记录(若找不到可用查找功能定位)，

【注】ROM加载空间

这一段是某工程的 ROM 存储器分布映像，在 STM32 芯片中， ROM 区域的内容就是指存储到内部 FLASH 的代码。
在上面 map 文件的描述中，我们了解到加载及执行空间的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是 STM32 内部 FLASH 的首地址，即 STM32 的程序存储空间就直接是执行空间；它们的大小(Size)分别为 0x00000b50 及 0x00000b3c，执行空间的 ROM 比较小的原因就是因为部分 RW-data 类型的变量被拷贝到 RAM 空间了；它们的最大空间(Max)均为 0x00100000，即 1M 字节，它指的是内部 FLASH 的最大空间。

计算程序占用的空间时，需要使用加载区域的大小进行计算，本例子中应用程序使用
的内部 FLASH 是从 0x08000000 至(0x08000000+0x00000b50)地址的空间区域。
所以从扇区 1(地址 0x08004000)后的存储空间都可以作其它用途，使用这些存储空间时不会篡改应用程序空间的数据。
具体可参考原子的例程：实验四十一：FLASH 模拟 EEPROM 实验

文章引用地址：https://blog.csdn.net/qq_33559992/article/details/77676716

感谢原文作者

二、代码拆分介绍（以STM32F105系列为例，如上图表5所示）

2.1 读/写入数据流程

写数据流程

2.1.1、Flash 解锁，直接调用#include "stm32f10x_flash.h"中的void FLASH_Unlock(void)函数，这个函数是官方提供的，其内部代码如下：

 1 /**
 2   * @brief  Unlocks the FLASH Program Erase Controller.
 3   * @note   This function can be used for all STM32F10x devices.
 4   *         - For STM32F10X_XL devices this function unlocks Bank1 and Bank2.
 5   *         - For all other devices it unlocks Bank1 and it is equivalent 
 6   *           to FLASH_UnlockBank1 function.. 
 7   * @param  None
 8   * @retval None
 9   */
10 void FLASH_Unlock(void)
11 {
12   /* Authorize the FPEC of Bank1 Access */
13   FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;
14   FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;
15 
16 #ifdef STM32F10X_XL
17   /* Authorize the FPEC of Bank2 Access */
18   FLASH->KEYR2 = FLASH_KEY1;
19   FLASH->KEYR2 = FLASH_KEY2;
20 #endif /* STM32F10X_XL */
21 }

View Code

2.1.2、擦除扇区，也是直接调用固件库官方的函数FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)，这个官方函数代码也贴出来看看，代码如下：

 1 /**
 2   * @brief  Erases a specified FLASH page.
 3   * @note   This function can be used for all STM32F10x devices.
 4   * @param  Page_Address: The page address to be erased.
 5   * @retval FLASH Status: The returned value can be: FLASH_BUSY, FLASH_ERROR_PG,
 6   *         FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
 7   */
 8 FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
 9 {
10   FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
11   /* Check the parameters */
12   assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Page_Address));
13 
14 #ifdef STM32F10X_XL
15   if(Page_Address < FLASH_BANK1_END_ADDRESS)  
16   {
17     /* Wait for last operation to be completed */
18     status = FLASH_WaitForLastBank1Operation(EraseTimeout);
19     if(status == FLASH_COMPLETE)
20     { 
21       /* if the previous operation is completed, proceed to erase the page */
22       FLASH->CR|= CR_PER_Set;
23       FLASH->AR = Page_Address; 
24       FLASH->CR|= CR_STRT_Set;
25     
26       /* Wait for last operation to be completed */
27       status = FLASH_WaitForLastBank1Operation(EraseTimeout);
28 
29       /* Disable the PER Bit */
30       FLASH->CR &= CR_PER_Reset;
31     }
32   }
33   else
34   {
35     /* Wait for last operation to be completed */
36     status = FLASH_WaitForLastBank2Operation(EraseTimeout);
37     if(status == FLASH_COMPLETE)
38     { 
39       /* if the previous operation is completed, proceed to erase the page */
40       FLASH->CR2|= CR_PER_Set;
41       FLASH->AR2 = Page_Address; 
42       FLASH->CR2|= CR_STRT_Set;
43     
44       /* Wait for last operation to be completed */
45       status = FLASH_WaitForLastBank2Operation(EraseTimeout);
46       
47       /* Disable the PER Bit */
48       FLASH->CR2 &= CR_PER_Reset;
49     }
50   }
51 #else
52   /* Wait for last operation to be completed */
53   status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);
54   
55   if(status == FLASH_COMPLETE)
56   { 
57     /* if the previous operation is completed, proceed to erase the page */
58     FLASH->CR|= CR_PER_Set;
59     FLASH->AR = Page_Address; 
60     FLASH->CR|= CR_STRT_Set;
61     
62     /* Wait for last operation to be completed */
63     status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);
64     
65     /* Disable the PER Bit */
66     FLASH->CR &= CR_PER_Reset;
67   }
68 #endif /* STM32F10X_XL */
69 
70   /* Return the Erase Status */
71   return status;
72 }

View Code

注意这个擦除扇区函数是你提供一个STM32f105系列扇区的开始地址即可，擦除是按照页擦除（每页2KB=1024Byte）或者整个擦除（见STM32参考手册的第二章2.3.3嵌入式闪存部分介绍）

比如我们要擦除互联网型的127页，我们只需要FLASH_ErasePage(0x0803f800);执行后，第127页的0x0803f800-0x0803FFFF数据都将被擦除。

当然官方提供的也不知一个擦除函数，而是三个，具体如下，对于32位系统：一个是字节=4byte=32bite；一个是半字=2byte=16bite；一个是字节=1byte=8bite；进行擦除。

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);

FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);

FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

2.1.3、接下来是写/读数据函数，该函数也是官方给出的，我们只需要用就好了。但要注意，这个是个半字的写操作，威少是uint16_t 的数据算半字呢，因为单片机是32的，对于32位单片机系统来说，一个字是4个字节的，8位的比如51单片机系统一个字就是2位的，64位单片机系统一个字就是8个字节，脱离单片机系统说字是多少个字节是没意义的。所以这里写入/读出半字也就是一次写入2个字节，写完/读出一次地址会加2。

写数据操作：

 1 /**
 2   * @brief  Programs a half word at a specified address.
 3   * @note   This function can be used for all STM32F10x devices.
 4   * @param  Address: specifies the address to be programmed.
 5   * @param  Data: specifies the data to be programmed.
 6   * @retval FLASH Status: The returned value can be: FLASH_ERROR_PG,
 7   *         FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT. 
 8   */
 9 FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
10 {
11   FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
12   /* Check the parameters */
13   assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));
14 
15 #ifdef STM32F10X_XL
16   /* Wait for last operation to be completed */
17   status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);
18   
19   if(Address < FLASH_BANK1_END_ADDRESS)
20   {
21     if(status == FLASH_COMPLETE)
22     {
23       /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */
24       FLASH->CR |= CR_PG_Set;
25   
26       *(__IO uint16_t*)Address = Data;
27       /* Wait for last operation to be completed */
28       status = FLASH_WaitForLastBank1Operation(ProgramTimeout);
29 
30       /* Disable the PG Bit */
31       FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
32     }
33   }
34   else
35   {
36     if(status == FLASH_COMPLETE)
37     {
38       /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */
39       FLASH->CR2 |= CR_PG_Set;
40   
41       *(__IO uint16_t*)Address = Data;
42       /* Wait for last operation to be completed */
43       status = FLASH_WaitForLastBank2Operation(ProgramTimeout);
44 
45       /* Disable the PG Bit */
46       FLASH->CR2 &= CR_PG_Reset;
47     }
48   }
49 #else
50   /* Wait for last operation to be completed */
51   status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);
52   
53   if(status == FLASH_COMPLETE)
54   {
55     /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */
56     FLASH->CR |= CR_PG_Set;
57   
58     *(__IO uint16_t*)Address = Data;
59     /* Wait for last operation to be completed */
60     status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);
61     
62     /* Disable the PG Bit */
63     FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
64   } 
65 #endif  /* STM32F10X_XL */
66   
67   /* Return the Program Status */
68   return status;
69 }

View Code

当然官方给的不止是这一个函数写数据，官方提供了3个

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);//一次写一个字，对于32系统，一次写的是4个字节，uint32_t 变量大小，32bit

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);//一次写一个半字，对于32系统，一次写的是2个字节，uint16_t 变量大小，16bit

FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);//一次写一个字节，对于32系统，一次写的是1个字节，uint8_t 变量大小，8bit

读数据操作：

读数据的函数，官方并没有给出：下面我们自己给出，具体的读法代码如下

1 //读取指定地址的半字(16位数据)
2 //也是按照半字读出，即每次读2个字节数据返回
3 uint16_t FLASH_ReadHalfWord(uint32_t address)
4 {
5   return *(__IO uint16_t*)address; 
6 }

如果要连续都区多个地址数据，可以进行如下代码操作

1 //从指定地址开始读取多个数据
2 void FLASH_ReadMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *readData,uint16_t countToRead)
3 {
4   uint16_t dataIndex;
5   for(dataIndex=0;dataIndex<countToRead;dataIndex++)
6   {
7     readData[dataIndex]=FLASH_ReadHalfWord(startAddress+dataIndex*2);
8   }
9 }

2.1.4、这步骤应该就是再次上锁，保护存储区不被重写覆盖了，直接使用官方的函数即可：FLASH_Lock();//上锁写保护

具体官方代码贴出如下

 1 /**
 2   * @brief  Locks the FLASH Program Erase Controller.
 3   * @note   This function can be used for all STM32F10x devices.
 4   *         - For STM32F10X_XL devices this function Locks Bank1 and Bank2.
 5   *         - For all other devices it Locks Bank1 and it is equivalent 
 6   *           to FLASH_LockBank1 function.
 7   * @param  None
 8   * @retval None
 9   */
10 void FLASH_Lock(void)
11 {
12   /* Set the Lock Bit to lock the FPEC and the CR of  Bank1 */
13   FLASH->CR |= CR_LOCK_Set;
14 
15 #ifdef STM32F10X_XL
16   /* Set the Lock Bit to lock the FPEC and the CR of  Bank2 */
17   FLASH->CR2 |= CR_LOCK_Set;
18 #endif /* STM32F10X_XL */
19 }

View Code

三、简单的小例程代码实现

例子功能：

1、将数据存储在stm32F105单片机的主存储区0x08036000地址开始的扇区，（0x08036000应该是该单片机大约108个扇区的开始地址位置即页108起始地址）。

2、将该单片机的页108（page108=0x08036000）处的数据再读出来;

具体实现代码如下，作为例子，只进行了半字的读写操作，我们写的数据buff为空，内容默认值为0

 1 #include "stm32f10x_flash.h"
 2 
 3 #define StartServerManageFlashAddress    ((u32)0x08036000)//读写起始地址（内部flash的主存储块地址从0x08036000开始）
 4 
 5 //从指定地址开始写入多个数据
 6 void FLASH_WriteMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *writeData,uint16_t countToWrite)
 7 {    
 8     uint32_t offsetAddress=startAddress - FLASH_BASE;               //计算去掉0X08000000后的实际偏移地址
 9   uint32_t sectorPosition=offsetAddress/SECTOR_SIZE;            //计算扇区地址，对于STM32F103VET6为0~255
10   uint32_t sectorStartAddress=sectorPosition*SECTOR_SIZE+FLASH_BASE;    //对应扇区的首地址
11     uint16_t dataIndex;
12     
13   if(startAddress<FLASH_BASE||((startAddress+countToWrite*2)>=(FLASH_BASE + SECTOR_SIZE * FLASH_SIZE)))
14   {
15     return;//非法地址
16   }
17   FLASH_Unlock();         //解锁写保护
18 
19   FLASH_ErasePage(sectorStartAddress);//擦除这个扇区
20   
21   for(dataIndex=0;dataIndex<countToWrite;dataIndex++)
22   {
23     FLASH_ProgramHalfWord(startAddress+dataIndex*2,writeData[dataIndex]);
24   }
25   
26   FLASH_Lock();//上锁写保护
27 }
28 
29 //读取指定地址的半字(16位数据)
30 uint16_t FLASH_ReadHalfWord(uint32_t address)
31 {
32   return *(__IO uint16_t*)address; 
33 }
34 
35 //从指定地址开始读取多个数据
36 void FLASH_ReadMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *readData,uint16_t countToRead)
37 {
38   uint16_t dataIndex;
39   for(dataIndex=0;dataIndex<countToRead;dataIndex++)
40   {
41     readData[dataIndex]=FLASH_ReadHalfWord(startAddress+dataIndex*2);
42   }
43 }
44 
45 void write_to_flash(void)
46 {
47     u16 buff[1200];
48     u16 count_len = 2272 / 2;
50     FLASH_WriteMoreData(StartServerManageFlashAddress,buff,count_len);
55 }
56 
57 void read_from_flash(void)
58 {
59     u16 buff[1200];
60     u16 count_len = 2272 / 2;
61     FLASH_WriteMoreData(StartServerManageFlashAddress,buff,count_len);
66 
67  }

 1 void mian(void)
 2 {
 3     .........//初始化其他外设
 4     while(1)
 5     {
 6         ...........//其他外设执行函数
 7         if(满足条件真)//写数据操作
 8        ｛
 9             write_to_flash();
10         ｝
11         else //读数据操作
12         {
13             read_from_flash();
14         }
15 
16     }
17  }

四、附言

值得的注意的是，我们读写的地址是0x08036000，读写方式是半字，这里地址空间对于stm32f105芯片来说是第108扇区，每个扇区2KB，stm32F105VC总共是256KB空间,128页。所以地址能取到0x08036000，像小中容量stm32f103单片机，64KB和128KB的主存储区地址都是到不了0x08036000，除非是stm32f103VE的256KB芯片的主存储快，0x08036000才是有效的存储地址，中小型这个地址都不是有效的主存储开地址（超出了）

posted @ 2018-08-16 15:36 竹风清阅读(126809) 评论(2) 编辑收藏举报

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逐风少年

渠水渊

STM32学习笔记：读写内部Flash（介绍+附代码）

1.1、内部Flash的构成：

1.2、对内部Flash的写入过程：

1.3、查看工程内存的分布：

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