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【STM32笔记】使用STM32内部Flash额外的空间来存储数据

大家周末愉快!本次分享关于STM32内部FLASH的笔记。

STM32 芯片内部的 FLASH 存储器,主要用于存储我们代码。如果内部FLASH存储完我们的代码还有剩余的空间,那么这些剩余的空间我们就可以利用起来,存储一些需要掉电保存的数据。

本文以STM32103ZET6为例。STM32103ZET6属于大容量产品,其闪存模块组织如下:

其主存储器大小为512KB,分为256页,每页大小都为2KB。我们的程序一般默认烧写到第0页的起始地址(0x08000000)处。当BOOT0引脚和BOOT1引脚都接GND时,就是从这个地址开始运行代码的。这个地址在keil中可以看到:

假如我们要下载的程序大小为4.05KB,则第0、1、2页用于保存我们的程序,我们需要掉电保存的数据只能保存在第3页至第255页这一部分空间内。我们最终要下载的程序大小可在工程对应的.map文件中看到。.map文件可以双击工程的Target的名字快速打开,如:

下面对STM32的内部FLASH进行简单的读写测试:

STM32的内部FLASH读写测试

过程图如下(省略异常情况,只考虑成功的情况):

示例代码:

本例的关键代码如下:

/*******************************************************************************************************                                
*------------------------------------------STM32 Demo---------------------------------------------------
*
*       工程说明:STM32内部FLASH实验
*
********************************************************************************************************/
#define MAIN_CONFIG
#include "config.h"

/* STM32F103ZET6有256页,每一页的大小都为2KB */
#define ADDR_FLASH_PAGE_255     ((uint32_t)0x0807F800) /* Page255 2KB */

/* FLASH读写测试结果 */
#define  TEST_ERROR       -1    /* 错误(擦除、写入错误) */
#define  TEST_SUCCESS  0    /* 成功 */
#define  TEST_FAILED   1    /* 失败 */

/* Flash读写测试buf */
#define BufferSize 6
uint16_t usFlashWriteBuf[BufferSize] = {0x0101,0x0202,0x0303,0x0404,0x0505,0x0606};
uint16_t usFlashReadBuf[BufferSize] = {0};

/* 供本文件调用的函数声明 */
static int FlashReadWriteTest(void);                       

/*******************************************************************************************************
** 函数: main
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: 无
** 说明: 主函数
********************************************************************************************************/
int main(void)
{    
    /* 上电初始化 */
    SysInit();

    /* 内部Flash读写测试 */
    if (TEST_SUCCESS == FlashReadWriteTest())
    {
        printf("Flash test success!\n");
    }
    else
    {
        printf("Flash test failed!\n");
    }

    while (1)
    {}
}

/*******************************************************************************************************
** 函数: FlashReadWriteTest, 内部Flash读写测试函数
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: TEST_ERROR:错误(擦除、写入错误)  TEST_SUCCESS:成功   TEST_FAILED:失败
** 说明: 无
********************************************************************************************************/
static int FlashReadWriteTest(void)
{
    uint32_t ucStartAddr;

    /* 解锁 */
    FLASH_Unlock();    

    /* 擦除操作 */
    ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
    if (FLASH_COMPLETE != FLASH_ErasePage(ucStartAddr))
    {
        printf("Erase Error!\n");
        return TEST_ERROR;
    }
    else
    {
        ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
        printf("擦除成功,此时FLASH中值为:\n");
        for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
        {
            usFlashReadBuf[i] = *(uint32_t*)ucStartAddr;
            printf("ucFlashReadBuf[%d] = 0x%.4x\n", i, usFlashReadBuf[i]);
            ucStartAddr += 2;
        }
    }

    /* 写入操作 */
    ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
    printf("\n往FLASH中写入的数据为:\n");
    for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
    {
        if (FLASH_COMPLETE != FLASH_ProgramHalfWord(ucStartAddr, usFlashWriteBuf[i]))
        {
            printf("Write Error!\n");
            return TEST_ERROR;
        }
        printf("ucFlashWriteBuf[%d] = 0x%.4x\n", i, usFlashWriteBuf[i]);
        ucStartAddr += 2;
    }

    /* 上锁 */
    FLASH_Lock();

    /* 读取操作 */
    ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
    printf("\n从FLASH中读出的数据为:\n");
    for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
    {
        usFlashReadBuf[i] = *(__IO uint16_t*)ucStartAddr;
        printf("ucFlashReadBuf[%d] = 0x%.4x\n", i, usFlashReadBuf[i]);
        ucStartAddr += 2;
    }

    /* 读出的数据与写入的数据做比较 */
    for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
    {
        if (usFlashReadBuf[i] != usFlashWriteBuf[i])
        {
            return TEST_FAILED;
        }
    }

    return TEST_SUCCESS;
}


/*********************************************************************************************************
**                            End Of File
********************************************************************************************************/

(1)进行解锁操作

STM32 的闪存编程是由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理 ,这个模块包含的寄存器如下:

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。 固件库中的函数为:

void FLASH_Unlock(void);

(2)擦除将要写的页

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。 STM32 的闪存擦除分为两种:页擦除和整片擦除。 也就是其最小擦除单位为1页,尽管你只需往某页里写10个字节数据或者更少的数据,你也必须先擦除该页(2*1024个字节)。我们这里使用按页擦除,固件库中按页擦除的函数为:

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);

其返回值为枚举:

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;

(3)往上一步擦写成功的页写入数据

STM32 闪存的编程每次必须写入16 位。虽然固件库中有如下三个写操作的函数:

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);

分别为按字(32bit)写入、按半字(16bit)写入、按字节(8bit)写入函数。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。

(4)写入操作完成后进行上锁操作

对FLASH进行写操作完成后要进行上锁操作,对应的固件库中函数为:

void FLASH_Lock(void);

(5)读出数据

固件库中并没有与读操作的函数。读操作其实就是读取FLASH某个地址的数据。

(6)对比写入的数据与读出的数据是否相等

最后对比我们写入的数据与读出的数据是否完全一致,若一致则表明读写测试成功,否则失败。

程序执行结果:

可见,读出的数据与写入的数据一致,表明读写测试成功。

最后

STM32的内部FLASH读写步骤大致如上,有时候我们还需要封装一些读写函数,但步骤大都如上。写入数据之前需要先进行擦除操作。以上就是本次的笔记分享,如有错误,欢迎指出!

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