STM32学习笔记:读写内部Flash(介绍+附代码)

简介: 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。

 

  1. 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,
  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,它负责实现串口、 USB 以及 CAN 等 ISP 烧录功能。
  3. 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。
  4. 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:

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:

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:

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

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)

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