【STM32-学习笔记-14-】FLASH闪存

🕗 发布于 2025-01-20 12:38 stm32 学习笔记

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FALSH闪存

FALSH闪存

ICP（In-Circuit Programming）和IAP（In Application Programming）是两种不同的微控制器编程方式

ICP（在线编程）： ICP指的是通过JTAG/SWD协议或者系统加载程序(Bootloader，串口)下载用户应用程序到微控制器中的过程。它是一种在线编程方式，允许开发者直接将程序下载到微控制器中，通常用于开发和调试阶段

IAP（在应用编程）： IAP即在应用编程，是用户通过自己编写的程序，在程序运行过程中，对User Flash的部分区域进行烧写，达到升级固件作用的方式。IAP的目的是为了在产品发布后，可以通过预留的通信口对产品中的固件程序进行更新升级。通常，为了实现IAP功能，需要在设计固件程序时编写两个项目代码，第一个项目程序不执行正常的功能操作，而只是通过某种通信方式接收程序或数据，执行对第二部分代码的更新，这个项目程序称为boot loader程序。第二个项目代码才是真正的功能代码。这两部分代码都同时烧录在User Flash中。IAP允许在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容，但需要至少有一部分程序已经使用ICP方式烧到闪存存储器中（Bootloader)。IAP可以在不需要操作硬件平台的情况下实现升级（远程）

一、FLASH简介

STM32F1系列的FLASH包含程序存储器、系统存储器和选项字节三个部分，通过闪存存储器接口（外设）可以对程序存储器和选项字节进行擦除和编程

读写FLASH的用途：

利用程序存储器的剩余空间来保存掉电不丢失的用户数据

通过在程序中编程（IAP），实现程序的自我更新

在线编程（In-Circuit Programming – ICP）用于更新程序存储器的全部内容，它通过JTAG、SWD协议或系统加载程序（Bootloader）下载程序

在程序中编程（In-Application Programming – IAP）可以使用微控制器支持的任一种通信接口下载程序

存储器映像：

类型 起始地址 存储器 用途
ROM 0x0800 0000 程序存储器Flash 存储C语言编译后的程序代码
ROM 0x1FFF F000 系统存储器存储BootLoader，用于串口下载
ROM 0x1FFF F800 选项字节存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM 0x2000 0000 运行内存SRAM 存储运行过程中的临时变量
RAM 0x4000 0000 外设寄存器存储各个外设的配置参数
RAM 0xE000 0000 内核外设寄存器存储内核各个外设的配置参数

类型	起始地址	存储器	用途
ROM	`0x0800 0000`	程序存储器Flash	存储C语言编译后的程序代码
ROM	`0x1FFF F000`	系统存储器	存储BootLoader，用于串口下载
ROM	`0x1FFF F800`	选项字节	存储一些独立于程序代码的配置参数
RAM	`0x2000 0000`	运行内存SRAM	存储运行过程中的临时变量
RAM	`0x4000 0000`	外设寄存器	存储各个外设的配置参数
RAM	`0xE000 0000`	内核外设寄存器	存储内核各个外设的配置参数

二、FLASH基本结构

三、FLASH解锁

FPEC共有三个键值：

RDPRT键 = 0x000000A5

KEY1 = 0x45670123

KEY2 = 0xCDEF89AB

RDPRT键（0x000000A5）
这个键值主要用于读保护操作。在STM32中，读保护是一种安全机制，用于防止外部对FLASH存储器内容的非法读取。当需要设置或修改读保护级别时，会用到这个键值。不过在解锁FPEC的过程中，RDPRT键并不直接参与解锁操作

KEY1（0x45670123）和KEY2（0xCDEF89AB）
这两个键值是专门用于解锁FPEC的关键序列。在STM32的FLASH编程和擦除操作之前，必须先解锁FPEC，否则无法对FLASH控制寄存器（FLASH_CR）进行写操作

解锁：

复位后，FPEC被保护，不能写入FLASH_CR

在FLASH_KEYR先写入KEY1，再写入KEY2，解锁

错误的操作序列会在下次复位前锁死FPEC和FLASH_CR

解锁步骤：

首先，需要向FLASH_KEYR（FLASH钥匙寄存器）写入KEY1（0x45670123）。这一步是解锁序列的第一步，相当于输入解锁密码的第一部分
紧接着，再向FLASH_KEYR写入KEY2（0xCDEF89AB）。这是解锁序列的第二步，完成这一步后，FPEC就被解锁了。解锁后，就可以对FLASH_CR进行写操作，进而进行FLASH的编程、擦除等操作了

加锁：设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR

加锁方法

加锁操作只需要设置FLASH_CR（FLASH控制寄存器）中的LOCK位为1即可。一旦LOCK位被设置，FPEC和FLASH_CR就会被锁住，直到下一次复位。这样可以有效防止在正常工作过程中，由于程序错误或其他意外情况导致FLASH内容被非法修改

四、使用指针访问存储器

使用指针读指定地址下的存储器：
uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));
*((__IO uint16_t *)(0x08000000)); 含义：读出0x08000000地址下的数据，每次读出16位数据

使用指针写指定地址下的存储器：
*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;

其中：
#define __IO volatile
加上volatile的目的是为防止编译器优化

五、FLASH擦除以及编程流程

Ⅰ、程序存储器全擦除

详细解释：
1. 读取FLASH_CR的LOCK位
- 操作：首先，需要检查FLASH控制寄存器（FLASH_CR）中的LOCK位的状态
- 目的：确定FLASH是否被锁定。如果LOCK位为1，表示FLASH处于锁定状态，无法进行擦除或写入操作
2. 检查LOCK位是否为1
- 操作：判断LOCK位的值
  - 如果LOCK位=1：表示FLASH被锁定，需要执行解锁过程
    - 操作：按照特定的顺序和键值对FLASH进行解锁
      详细步骤：
      向FLASH_KEYR寄存器写入KEY1（0x45670123）
      向FLASH_KEYR寄存器写入KEY2（0xCDEF89AB）
      
      目的：解锁FLASH，使其可以接受擦除或写入操作
  - 如果LOCK位=0：表示FLASH未被锁定，可以继续进行擦除操作
3. 设置FLASH_CR的MER = 1和STRT = 1（如果LOCK位=0）
- 操作：在FLASH未锁定的情况下，设置FLASH_CR寄存器中的MER（Mass Erase Request，全擦除请求）位为1，并设置STRT（Start，启动）位为1
  - STRT位为1：启动信号
  - MER位为1：表示开始全擦除
- 目的：启动全擦除操作。MER位的设置告诉FLASH控制器需要进行全擦除，而STRT位的设置则正式触发擦除过程
4. 检查FLASH_SR的BSY位
- 操作：在擦除过程中，不断检查FLASH状态寄存器（FLASH_SR）中的BSY（Busy，忙碌）位
  - 如果BSY位=1：表示擦除操作正在进行中，需要继续等待
  - 如果BSY位=0：表示擦除操作已经完成，可以进行下一步操作
5. 读取并验证所有页的数据（如果BSY位=0）
- 操作：在擦除操作完成后，读取FLASH中所有页的数据，并进行验证，确保所有数据都被正确擦除
- 目的：确认擦除操作的效果，确保所有数据都被成功清除

Ⅱ、程序存储器页擦除

详细解释：
1. 读取FLASH_CR的LOCK位
- 操作：首先，需要检查FLASH控制寄存器（FLASH_CR）中的LOCK位的状态
- 目的：确定FLASH是否被锁定。如果LOCK位为1，表示FLASH处于锁定状态，无法进行擦除或写入操作
2. 检查LOCK位是否为1
- 操作：判断LOCK位的值
  - 如果LOCK位=1：表示FLASH被锁定，需要执行解锁过程
    - 操作：按照特定的顺序和键值对FLASH进行解锁
      详细步骤：
      向FLASH_KEYR寄存器写入KEY1（0x45670123）
      向FLASH_KEYR寄存器写入KEY2（0xCDEF89AB）
      
      目的：解锁FLASH，使其可以接受擦除或写入操作
  - 如果LOCK位=0：表示FLASH未被锁定，可以继续进行擦除操作
3. 设置FLASH_CR的PER = 1和STRT = 1（如果LOCK位=0）
- 操作：在FLASH未锁定的情况下，设置FLASH_CR寄存器中的PER（Page Erase Request，页擦除请求）位为1，并设置STRT（Start，启动）位为1
- 详细步骤：
  1. STRT位为1：启动信号
  2. PER位为1：表示开始页擦除
  3. 根据FLASH_AR寄存器中的页起始地址，开始擦除这一页
- 目的：启动页擦除操作。PER位的设置告诉FLASH控制器需要进行页擦除，而STRT位的设置则正式触发擦除过程
4. 检查FLASH_SR的BSY位
- 操作：在擦除过程中，不断检查FLASH状态寄存器（FLASH_SR）中的BSY（Busy，忙碌）位
  - 如果BSY位=1：表示擦除操作正在进行中，需要继续等待
  - 如果BSY位=0：表示擦除操作已经完成，可以进行下一步操作
5. 读取并验证被擦除页的数据（如果BSY位=0）
- 操作：在擦除操作完成后，读取被擦除页的数据，并进行验证，确保该页的数据都被正确擦除
- 目的：确认擦除操作的效果，确保指定的页已经被成功清除

Ⅲ、程序存储器编程

详细解释：
1. 读取FLASH_CR的LOCK位
- 操作：首先读取FLASH控制寄存器（FLASH_CR）中的LOCK位
- 目的：确定FLASH是否处于锁定状态，因为锁定状态下不能进行写入操作
2. 检查LOCK位是否为1
- 操作：判断LOCK位的值
  - 如果LOCK位=1：表示FLASH被锁定，需要执行解锁序列
  - 如果LOCK位=0：表示FLASH未被锁定，可以进行写入操作
3. 设置FLASH_CR的PG位=1（如果LOCK位=0）
- 操作：在FLASH未锁定的情况下，设置FLASH_CR寄存器中的PG（Program，编程）位为1
- 目的：启动编程（写入）操作
4. 在指定的地址写入半字（16位）
- 操作：将需要写入的数据（半字，即16位）写入到指定的FLASH地址
  - 任何非半字的数据，FPEC都会产生总线错误
- 一次只能写入半字（16位）
5. 检查FLASH_SR的BSY位
- 操作：在写入过程中，不断检查FLASH状态寄存器（FLASH_SR）中的BSY（Busy，忙碌）位
  - 如果BSY位=1：表示写入操作正在进行中，需要继续等待
  - 如果BSY位=0：表示写入操作已经完成，可以进行下一步操作
6. 读取编程地址并检查写入的数据（如果BSY位=0）
- 操作：在写入操作完成后，从指定的FLASH地址读取数据，并与写入的数据进行比较，以验证写入是否成功
- 目的：确保数据正确写入到FLASH中，防止写入错误

Ⅳ、闪存控制寄存器(FLASH_CR)

六、选项字节

nUSER是USER的反码，在写入选项字节时，需要在对应位置写入其反码（硬件自动完成）（保障措施）

RDP：写入RDPRT键（0x000000A5）后解除读保护

USER：配置硬件看门狗和进入停机/待机模式是否产生复位

Data0/1：用户可自定义使用

WRP0/1/2/3：配置写保护，每一个位对应保护4个存储页（中容量）

Ⅰ、选项字节擦除

检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的闪存操作

解锁FLASH_CR的OPTWRE位

设置FLASH_CR的OPTER位为1

设置FLASH_CR的STRT位为1

等待BSY位变为0

读出被擦除的选择字节并做验证

Ⅱ、选项字节擦除

检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的编程操作

解锁FLASH_CR的OPTWRE位

设置FLASH_CR的OPTPG位为1

写入要编程的半字到指定的地址

等待BSY位变为0

读出写入的地址并验证数据

七、器件电子签名

电子签名存放在闪存存储器模块的系统存储区域，包含的芯片识别信息在出厂时编写，不可更改，使用指针读指定地址下的存储器可获取电子签名（STM32的ID号）

闪存容量寄存器：

基地址：0x1FFF F7E0

大小：16位

产品唯一身份标识寄存器：

基地址： 0x1FFF F7E8

大小：96位

八、读写内部FLASH

Ⅰ、FLASH函数

/*------------ 所有STM32F10x设备通用的函数 -----*/
// 设置FLASH延迟
void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);

// 使能或失能半周期访问
void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess);

// 使能或失能预取指缓冲区
void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer);

// 解锁FLASH
void FLASH_Unlock(void);
// 锁定FLASH
void FLASH_Lock(void);

// 擦除指定页面
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
// 擦除所有页面
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);
// 擦除选项字节
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

// 编程一个字数据
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
// 编程一个半字数据
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
// 编程选项字节数据
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

// 使能写保护
FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);

// 使能或失能读出保护
FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);

// 配置用户选项字节
FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);
// 获取用户选项字节
uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);
// 获取写保护选项字节
uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);

// 获取读出保护状态
FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);

// 获取预取指缓冲区状态
FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);

// 配置FLASH中断
void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);

// 获取FLASH标志位状态
FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);
// 清除FLASH标志位
void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);

// 获取FLASH状态
FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);

// 等待FLASH最后一次操作完成
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);

/*------------ 所有STM32F10x设备新增的函数 -----*/
// 解锁FLASH Bank1
void FLASH_UnlockBank1(void);

// 锁定FLASH Bank1
void FLASH_LockBank1(void);

// 擦除FLASH Bank1所有页面
FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void);

// 获取FLASH Bank1状态
FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void);

// 等待FLASH Bank1最后一次操作完成
FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout);


#ifdef STM32F10X_XL//XL系列有两块FLASH：Bank1和Bank2
/*---- 仅适用于STM32F10x_XL容量设备的新增函数 -----*/
// 解锁FLASH Bank2
void FLASH_UnlockBank2(void);
// 锁定FLASH Bank2
void FLASH_LockBank2(void);

// 擦除FLASH Bank2所有页面
FLASH_Status FLASH_EraseAllBank2Pages(void);

// 获取FLASH Bank2状态
FLASH_Status FLASH_GetBank2Status(void);

// 等待FLASH Bank2最后一次操作完成
FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank2Operation(uint32_t Timeout);

// 配置启动区
FLASH_Status FLASH_BootConfig(uint16_t FLASH_BOOT);
#endif

Ⅱ、使用示例：

MyFALSH.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
//须在此实现>>读取、擦除、编程<<三个功能

//读取***********************************************
//读取32位字
uint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Addr)
{ 
return *((__IO uint32_t *)(Addr));;
}
//读取16位半字
uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Addr)
{ 
return *((__IO uint16_t *)(Addr));;
}
//读取8位字节
uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Addr)
{ 
return *((__IO uint8_t *)(Addr));;
}

//擦除***********************************************
//全擦除
void MyFLASH_EraseAllPages(void)
{
FLASH_Unlock();//解锁
FLASH_EraseAllPages();//全擦除
FLASH_Lock();//上锁
}
//页擦除
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddr)
{
FLASH_Unlock();//解锁
FLASH_ErasePage(PageAddr);//指定地址页擦除
FLASH_Lock();//上锁
}

//编程***********************************************
//编程一个字
void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Addr, uint32_t Data)
{
FLASH_Unlock();//解锁
FLASH_ProgramWord(Addr, Data);//编程一个字数据
FLASH_Lock();//上锁
}
//编程一个半字
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Addr, uint16_t Data)
{
FLASH_Unlock();//解锁
FLASH_ProgramHalfWord(Addr, Data);//编程一个半字数据
FLASH_Lock();//上锁
}

MyFALSH.h

#ifndef __MYFLASH_H__
#define __MYFLASH_H__
#include "stdint.h"

uint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Addr);//读取32位字
uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Addr);//读取16位半字
uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Addr);//读取8位字节
void MyFLASH_EraseAllPages(void);//全擦除
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddr);//页擦除
void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Addr, uint32_t Data);//编程一个字
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Addr, uint16_t Data);//编程一个半字

#endif

Store.c

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "MyFLASH.h"

#define STORE_START_ADDR 0x0800FC00
#define STORE_COUNT 512

//功能：将数据存储在闪存的最后一页（起始地址0x0800FC00）
uint16_t Store_Data[STORE_COUNT];//定义一个SRAM数组

void Store_Init(void)
{
if(MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDR) != 0x1234)//判断标志位
{
MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDR);//擦除最后一页
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDR, 0x1234);//置标志位
//将SRAM数组中的内容放入这一页
uint16_t i;
for(i= 1; i < STORE_COUNT; i++)//由于第一个半字为标志位，故i从1开始
{
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDR + i * 2, 0x0000);//遍历写入0
}
}
uint16_t i;
for(i= 0; i < STORE_COUNT; i++)//读出数据放入数组中
{
Store_Data[i] = MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDR + i * 2);
}
}

//将数组中的数据保存到FLASH中
void Store_Save(void)
{
MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDR);//擦除FLASH的最后一页
uint16_t i;
for(i= 0; i < STORE_COUNT; i++)//SRAM数组中的数据写入FALSH中
{
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDR + i * 2, Store_Data[i]);
}
}

//清零
void Store_Clear(void)
{
uint16_t i;
for(i= 1; i < STORE_COUNT; i++)//由于第一个半字为标志位，故i从1开始
{
Store_Data[i] = 0x0000;
}
Store_Save();//保存更新
}

Store.h

#ifndef __STORE_H__
#define __STORE_H__
#include "stdint.h"

extern uint16_t Store_Data[];//定义一个SRAM数组

void Store_Init(void);
void Store_Save(void);//将数组中的数据保存到FLASH中
void Store_Clear(void);//清零

#endif

九、读取设备ID

闪存容量寄存器：

基地址：0x1FFF F7E0

大小：16位

产品唯一身份标识寄存器：

基地址： 0x1FFF F7E8

大小：96位

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"

int main(void)
{
    OLED_Init();
    OLED_ShowString(1,1,"F_Size:");
    OLED_ShowHexNum(1,8,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)),4);

    OLED_ShowString(2,1,"U_ID:");
    OLED_ShowHexNum(2,6,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)),4);
    OLED_ShowHexNum(2,11,*((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)),4);//加上地址偏移
    OLED_ShowHexNum(3,1,*((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)),8);
    OLED_ShowHexNum(4,1,*((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)),8);
    while(1)
    {
        
    }
}

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_63040946/article/details/145244601

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【STM32-学习笔记-14-】FLASH闪存

文章目录

FALSH闪存

一、FLASH简介

二、FLASH基本结构

三、FLASH解锁

四、使用指针访问存储器

五、FLASH擦除以及编程流程

Ⅰ、程序存储器全擦除

1. 读取FLASH_CR的LOCK位

2. 检查LOCK位是否为1

3. 设置FLASH_CR的MER = 1和STRT = 1（如果LOCK位=0）

4. 检查FLASH_SR的BSY位

5. 读取并验证所有页的数据（如果BSY位=0）

Ⅱ、程序存储器页擦除

1. 读取FLASH_CR的LOCK位

2. 检查LOCK位是否为1

3. 设置FLASH_CR的PER = 1和STRT = 1（如果LOCK位=0）

4. 检查FLASH_SR的BSY位

5. 读取并验证被擦除页的数据（如果BSY位=0）

Ⅲ、程序存储器编程

1. 读取FLASH_CR的LOCK位

2. 检查LOCK位是否为1

3. 设置FLASH_CR的PG位=1（如果LOCK位=0）

4. 在指定的地址写入半字（16位）

5. 检查FLASH_SR的BSY位

6. 读取编程地址并检查写入的数据（如果BSY位=0）

Ⅳ、闪存控制寄存器(FLASH_CR)

六、选项字节

Ⅰ、选项字节擦除

Ⅱ、选项字节擦除

七、器件电子签名

八、读写内部FLASH

Ⅰ、FLASH函数

Ⅱ、使用示例：

MyFALSH.c

MyFALSH.h

Store.c

Store.h

九、读取设备ID

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