基于STM32的Flash擦除方式

前言

本文主要介绍STM32的内部Flash擦除方式和擦除长文件的功能函数怎样编写。并且介绍一些注意事项，如只想擦除当前地址，却发现上下地址都出现了擦除等问题。阅读完本文可以使你能够正常的完成Flash擦除。并对擦除时会影响的地址大小有一个深入的认识，并在对页擦除时，页的起始地址和大小有所了解。

介绍

STM32 FLASH

不同型号的 STM32，其 FLASH 容量也有所不同，最小的只有 16K 字节，最大的则达到了1024K 字节。本次实验选用的STM32 开发板是F103ZET6，其 FLASH 容量为 512K 字节，属于大容量产品（另外还有中容量和小容量产品），大容量产品的闪存模块组织如图 所示：

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。 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。 信息块，该部分分为 2 个小部分，其中启动程序代码，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。 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。 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。

闪存的编程和擦除

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) 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，只有在写保护被解除后，我们才能操作相关寄存器。 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。在编程过程中(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。 同样，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。

在我们日常的开发中STM32的Flash擦除最常用的就是页擦除，所以我们在这里着重介绍一下页擦除。 STM32 的页擦除顺序为：

• 检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁，如果没有则先解锁
• 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
• 设置 FLASH_CR 寄存器的 PER 位为’1’
• 用 FLASH_AR 寄存器选择要擦除的页 -设置 FLASH_CR 寄存器的 STRT 位为’1’
• 等待 BSY 位变为’0’
• 读出被擦除的页并做验证 该寄存器我们本章只用到了它的 LOCK、STRT、PER 和 PG 等 4 个位。 LOCK 位，该位用于指示 FLASH_CR 寄存器是否被锁住，该位在检测到正确的解锁序列后，硬件将其清零。在一次不成功的解锁操作后，在下次系统复位之前，该位将不再改变。 STRT 位，该位用于开始一次擦除操作。在该位写入 1 ，将执行一次擦除操作。 PER 位，该位用于选择页擦除操作，在页擦除的时候，需要将该位置1。 PG 位，该位用于选择编程操作，在往 FLASH 写数据的时候，该位需要置1。

Flash擦除的标准库函数

1. 解锁函数：void FLASH_Unlock(void)； 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,固件库函数实现很简单：只需要直接调用 FLASH_Unlock();即可。
2. 锁定函数：void FLASH_Lock(void)； 有解锁当然就有上锁，为了保护Flash，读写和擦除全部需要的Flash后需要上锁，只需要调用： FLASH_Lock()；
3. 擦除函数 固件库我们主要使用两个 FLASH 擦除函数： FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address); FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void); 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。
4. 获取 FLASH 状态 主要是用的函数是：FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)； 返回值是通过枚举类型定义的，分别为： 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
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。

软件设计

直接使用固件库函数擦除当前地址所在的内容

直接使用固件库擦除选定的地址的内容，每次会擦除选定地址的当前页。 注意：这里有一个很容易混淆的点，擦除当前页，并不是擦除从这个地址之后的一页，而是STM32规定的该地址所在的页。不知道的可以看Flash的图，也可以自己计算，其实就是0x0800 0000 每次加2k(中小容量加1K)，比如0x0800 0810，此时就会擦除0x0800 0800-0x0800 0FFF的所有内容，而不是0x0800 0810到0x0800 100F的内容。

FLASH_Unlock();	//解锁
FLASH_ErasePage(0X08003A98);
FLASH_Lock();//上锁

此语句就可擦除0x0800 3A98所在页的全部内容。 可能有人疑惑，难道不能擦除单个字节的内容嘛，很遗憾，确实不能，并非是程序的问题，而是硬件设计，就是按页擦除。

擦除对应地址和大小的Flash

我们在开发中，不可能每次都计算用擦除多少页的地址，或者要擦除的范围是多少，这里我们就可以编写一个函数来帮我们实现。

void STMFLASH_Erase(u32 EraseAddr,u16 NumToErase)	
{
	u32 secpos;	   //扇区地址
	u16 secoff;	   //扇区内偏移地址(16位字计算)
	u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)	   
 	u16 i;    
	u32 offaddr;   //去掉0X08000000后的地址
	if(EraseAddr<STM32_FLASH_BASE||(EraseAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址
	FLASH_Unlock();						//解锁
	offaddr=EraseAddr-STM32_FLASH_BASE;		//实际偏移地址.
	secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;			//扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6
	secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;		//在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)
	secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;		//扇区剩余空间大小   
	if(NumToErase<=secremain)
		secremain=NumToErase;//不大于该扇区范围
	while(1) 
	{	FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区		
		if(NumToErase==secremain)
			break; //擦除结束了
		else     //擦除未结束
		{
			secpos++;				//扇区地址增1
			secoff=0;				//偏移位置为0 	 
			EraseAddr+=secremain;	//地址偏移	   
		  NumToErase-=secremain;	//字节(16位)数递减
			if(NumToErase>(STM_SECTOR_SIZE/2))
				secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是擦除不完
			else secremain=NumToErase;//下一个扇区可以擦除完了
		}	 
	};	
	FLASH_Lock();//上锁
}

调用本函数就可以擦除EraseAddr地址开始，NumToErase大小的Flash了。注意NumToErase是16位，也就是半字（两个字节），如果你打算擦除1980字节的程序，NumToErase就应该是990。 因为函数中已经编写了解锁和上锁，所以就不用在使用时再加了，直接调用STMFLASH_Erase(0X0x0800 0810,2049); 这一句程序可以实现擦除0x0800 0810开始4098字节所在页的内容。 注意，这里的擦除也是所在页，并不是正好擦除该地址后面4098字节的内容。如果我们填入的起始地址不是STM32设定的某页的起始地址，那么擦除的时候，就会也把前面的一部分Flash内容进行擦除，比如STMFLASH_Erase(0X0x0800 0810,2049); 就是擦除了0x0800 0800-0x0800 0FFF（第二页）和0x0800 1000-0x0801 17FF（第三页）的所有内容。 可以看出来，虽然我们只想擦除0X0x0800 0810后4098个字节的全部内容，但我们不可避免的擦除了4K的全部内容，编写程序时，需要注意。

如何查看Flash的内容

Keil的软件调试中，有专门可以查看所连接的板子的Flash的内容。 首先我们点击调试按钮，如下图。

之后我们在View中找到memory Windows，选择memory1。之后我们就可以看到右下角出现Flash的内容,第一次打开是空白，因为还没有选定地址，会出现下图内容。

我们在地址处填写想查看的地址，比如查看0x0800 3A98，输入完成后点击回车，就会出现Flash地址对应的内容。