FLASH闪存编程原理与步骤

STM32 FLASH操作介绍：

STM32编程方式：

1，在线编程（ICP,In-Circuit Programming）:

通过JTAG/SWD协议或者系统加载程序(Bootloader)下载用户应用程序到微控制器中。

2，在程序中编程(IAP,In Application Programming):

通过任何一种通信接口(如IO端口,USB,CAN,UART,I2C,SPI等)下载程序或者应用数据到存储器中。也就是说，STM32允许用户在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容。然而，IAP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)。

闪存模块存储器组织：

按照不同容量，存储器组织成32个1K字节/页（小容量），128个1K字节/页（中容量），256个2K字节/页（大容量）的主存储器和一些信息块等。

战舰/精英板FLASH容量为512K，所以一共有256页（0-255），mini板子FLASH容量为256K，所以一共有128页（0-127）。

STM32的闪存模块由：主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等3部分组成。

1，主存储器，该部分用来存放代码和数据常数（如const类型的数据）。对于大容量产品，其被划分为256页，每页2K字节。注意，小容量和中容量产品则每页只有1K字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是0X08000000， B0、B1都接GND的时候，就是从0X08000000开始运行代码的。

2，信息块，该部分分为2个小部分，其中启动程序代码（系统存储器），是用来存储ST自带的启动程序，用于串口下载代码，当B0接V3.3，B1接GND的时候，运行的就是这部分代码。用户选择字节，则一般用于配置写保护、读保护等功能。

3，闪存存储器接口寄存器，该部分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。

FLASH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，我们要从地址addr，读取一个半字（半字为16为，字为32位），可以通过如下的语句读取：
data=(vu16)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。类似的，将上面的vu16改为vu8，即可读取指定地址的一个字节。

FLASH闪存的编程(写）和擦除操作：

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，他们分别是：
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总共有3个键值：RDPRT键=0X000000A5，KEY1=0X45670123，KEY2=0XCDEF89AB）

FLASH编程注意事项
1，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，我们才能操作相关寄存器。叫Unlock。键值不正确会产生总线错误。
2，STM32闪存的编程每次必须写入16位（不能单纯的写入8位数据哦！），当FLASH_CR寄存器的PG位为’1’时，在一个闪存地址写入一个半字将启动一次编程；写入任何非半字的数据，FPEC都会产生总线错误。
3，在编程过程中(FALSH_SR的BSY位为’1’)，任何读写闪存的操作都会使CPU暂停，直到此次闪存编程结束。
4，STM32的FLASH在编程的时候，也必须要求其写入地址的FLASH是被擦除了的（也就是其值必须是0XFFFF），否则无法写入，在FLASH_SR寄存器的PGERR位将得到一个警告。

STM23的FLASH编程过程：

1，检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁。
2，检查FLASH_SR寄存器的BSY位，以确认没有其他正在进行的编程操作
3，设置FLASH_CR寄存器的PG位为’1’在指定的地址写入要编程的半字。
4，等待BSY位变为’0’
5，读出写入的地址并验证数据
- STM23的FLASH擦除过程：
  
  STM32 FLASH编程的时候，要先判断缩写地址是否被擦除了，所以，我们有介绍STM32的闪存擦除过程很重要。
  STM32的闪存擦除分为两种：页擦除和整片擦除。

FLASH页擦除：

1，检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁
2，检查FLASH_SR寄存器的BSY位，以确认没有其他正在进行的闪存操作
3，设置FLASH_CR寄存器的PER位为’1’
4，用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页
5，设置FLASH_CR寄存器的STRT位为’1’
6，等待BSY位变为’0’
7，读出被擦除的页并做验证

FLASH全片擦除：

1，检查FLASH_SR寄存器的BSY位，以确定没有其他操作在进行。
2，设置FLASH_CR寄存器的MER为1；
3，设置FLASH_CR寄存器的STRT为1
4，等待BSY为0；
5，读出所有页并验证。

寄存器和库函数操作：

FLASH操作相关寄存器：

FPEC键寄存器（FLASH_KEYR)
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)

FLASH操作相关库函数：stm32f10x_flash.c/stm32f10x_flash.h

闪存操作常用库函数：

//锁定和解锁函数
void FLASH_Unlock(void)；
void FLASH_Lock(void)；//控制闪存存储器编程
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);//页擦除
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);//全片擦除
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);//字节写入//编程状态
FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)；
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)；//等待上一次操作
COPY

FLSH操作总结：

1，锁定解锁函数

上面讲解到在对FLASH进行写操作前必须先解锁，解锁操作也就是必须在FLASH_KEYR寄存器写入特定的序列（KEY1和KEY2）,固件库函数实现：

void FLASH_Unlock(void)；
COPY

同样的道理，在对FLASH写操作完成之后，我们要锁定FLASH

void FLASH_Lock(void)；COPY

2，写操作函数

固件库提供了三个FLASH写函数：

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);
COPY

顾名思义分别为：FLASH_ProgramWord为 32位字写入函数，其他分别为16位半字写入和用户选择字节写入函数。这里需要说明，32位字节写入实际上是写入的两次16位数据，写完第一次后地址+2，这与我们前面讲解的STM32闪存的编程每次必须写入16位并不矛盾。写入8位实际也是占用的两个地址了，跟写入16位基本上没啥区别。

3，擦除函数

固件库提供三个FLASH擦除函数：

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);COPY

这三个函数顾名思义，第一个函数是页擦除函数，根据页地址擦除特定的页数据，第二个函数是擦除所有的页数据，第三个函数是擦除用户选择字节数据。这三个函数使用非常简单。

4，获取状态函数

主要是用的函数是：

       FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)；COPY

返回值是通过枚举类型定义的：

typedef enum
{ FLASH_BUSY = 1,//忙FLASH_ERROR_PG,//编程错误FLASH_ERROR_WRP,//写保护错误FLASH_COMPLETE,//操作完成FLASH_TIMEOUT//操作超时
}FLASH_Status;
COPY

从这里面我们可以看到FLASH操作的5个状态，每个代表的意思我们在后面注释了。

5，等待操作完成函数

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；既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。所以在每次操作之前，我们都要等待上一次操作完成这次操作才能开始。使用的函数是：
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)；
入口参数为等待时间，返回值是FLASH的状态，这个很容易理解，这个函数本身我们在固件库中使用得不多，但是在固件库函数体中间可以多次看到。

6，读FLASH特定地址数据函数

有写就必定有读，而读取FLASH指定地址的半字的函数固件库并没有给出来，这里我们自己写的一个函数：

u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr)
{return *(vu16*)faddr;
}

本文转载自：FLASH闪存编程原理与步骤 – 布尔博客

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