第50章 读写内部FLASH
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本章参考资料：《STM32F4xx 中文参考手册》、《STM32F4xx规格书》、库说明文档《stm32f4xx_dsp_stdperiph_lib_um.chm》。
50.1 STM32的内部FLASH简介
在STM32芯片内部有一个FLASH存储器，它主要用于存储代码，我们在电脑上编写好应用程序后，使用下载器把编译后的代码文件烧录到该内部FLASH中，由于FLASH存储器的内容在掉电后不会丢失，芯片重新上电复位后，内核可从内部FLASH中加载代码并运行，见图 501。
图 501 STM32的内部框架图
除了使用外部的工具（如下载器）读写内部FLASH外，STM32芯片在运行的时候，也能对自身的内部FLASH进行读写，因此，若内部FLASH存储了应用程序后还有剩余的空间，我们可以把它像外部SPI-FLASH那样利用起来，存储一些程序运行时产生的需要掉电保存的数据。
由于访问内部FLASH的速度要比外部的SPI-FLASH快得多，所以在紧急状态下常常会使用内部FLASH存储关键记录；为了防止应用程序被抄袭，有的应用会禁止读写内部FLASH中的内容，或者在第一次运行时计算加密信息并记录到某些区域，然后删除自身的部分加密代码，这些应用都涉及到内部FLASH的操作。
1. 内部FLASH的构成
STM32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见表 501。
表 501 STM32内部FLASH的构成
| 区域 |
块 |
名称 |
块地址 |
大小 |
| 主存储器 |
块1 |
扇区0 |
0x0800 0000 - 0x0800 3FFF |
16 Kbytes |
| 扇区1 |
0x0800 4000 - 0x0800 7FFF |
16 Kbytes |
||
| 扇区2 |
0x0800 8000 - 0x0800 BFFF |
16 Kbytes |
||
| 扇区3 |
0x0800 C000 - 0x0800 FFFF |
16 Kbyte |
||
| 扇区4 |
0x0801 0000 - 0x0801 FFFF |
64 Kbytes |
||
| 扇区5 |
0x0802 0000 - 0x0803 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区6 |
0x0804 0000 - 0x0805 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区7 |
0x0806 0000 - 0x0807 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区8 |
0x0808 0000 - 0x0809 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区9 |
0x080A 0000 - 0x080B FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区10 |
0x080C 0000 - 0x080D FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区11 |
0x080E 0000 - 0x080F FFFF |
128 Kbytes |
||
| 块2 |
扇区12 |
0x0810 0000 - 0x0810 3FFF |
16 Kbytes |
|
| 扇区13 |
0x0810 4000 - 0x0810 7FFF |
16 Kbytes |
||
| 扇区14 |
0x0810 8000 - 0x0810 BFFF |
16 Kbytes |
||
| 扇区15 |
0x0810 C000 - 0x0810 FFFF |
16 Kbyte |
||
| 扇区16 |
0x0811 0000 - 0x0811 FFFF |
64 Kbytes |
||
| 扇区17 |
0x0812 0000 - 0x0813 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区18 |
0x0814 0000 - 0x0815 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区19 |
0x0816 0000 - 0x0817 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区20 |
0x0818 0000 - 0x0819 FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区21 |
0x081A 0000 - 0x081B FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区22 |
0x081C 0000 - 0x081D FFFF |
128 Kbytes |
||
| 扇区23 |
0x081E 0000 - 0x081F FFFF |
128 Kbytes |
||
| 系统存储区 |
0x1FFF 0000 - 0x1FFF 77FF |
30 Kbytes |
||
| OTP区域 |
0x1FFF 7800 - 0x1FFF 7A0F |
528 bytes |
||
| 选项字节 |
块1 |
0x1FFF C000 - 0x1FFF C00F |
16 bytes |
|
| 块2 |
0x1FFE C000 - 0x1FFE C00F |
16 bytes |
||
各个存储区域的说明如下：
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。主存储器分为两块，共2MB，每块内分12个扇区，其中包含4个16KB扇区、1个64KB扇区和7个128KB的扇区。如我们实验板中使用的STM32F429IGT6型号芯片，它的主存储区域大小为1MB，所以它只包含有表中的扇区0-扇区11。
与其它FLASH一样，在写入数据前，要先按扇区擦除，而有的时候我们希望能以小规格操纵存储单元，所以STM32针对1MB FLASH的产品还提供了一种双块的存储格式，见表 502。(2M的产品按表 501的格式)
表 502 1MB产品的双块存储格式
| 1M字节单块存储器的扇区分配(默认) |
1M字节双块存储器的扇区分配 |
||||
| DB1M=0 |
DB1M=1 |
||||
| 主存储器 |
扇区号 |
扇区大小 |
主存储器 |
扇区号 |
扇区大小 |
| 1MB |
扇区0 |
16 Kbytes |
Bank 1 512KB |
扇区0 |
16 Kbytes |
| 扇区1 |
16 Kbytes |
扇区1 |
16 Kbytes |
||
| 扇区2 |
16 Kbytes |
扇区2 |
16 Kbytes |
||
| 扇区3 |
16 Kbytes |
扇区3 |
16 Kbytes |
||
| 扇区4 |
64 Kbytes |
扇区4 |
64 Kbytes |
||
| 扇区5 |
128 Kbytes |
扇区5 |
128 Kbytes |
||
| 扇区6 |
128 Kbytes |
扇区6 |
128 Kbytes |
||
| 扇区7 |
128 Kbytes |
扇区7 |
128 Kbytes |
||
| 扇区8 |
128 Kbytes |
Bank 2 512KB |
扇区12 |
16 Kbytes |
|
| 扇区9 |
128 Kbytes |
扇区13 |
16 Kbytes |
||
| 扇区10 |
128 Kbytes |
扇区14 |
16 Kbytes |
||
| 扇区11 |
128 Kbytes |
扇区15 |
16 Kbytes |
||
| - |
- |
扇区16 |
64 Kbytes |
||
| - |
- |
扇区17 |
128 Kbytes |
||
| - |
- |
扇区18 |
128 Kbytes |
||
| - |
- |
扇区19 |
128 Kbytes |
||
通过配置FLASH选项控制寄存器FLASH_OPTCR的DB1M位，可以切换这两种格式，切换成双块模式后，扇区8-11的空间被转移到扇区12-19中，扇区细分了，总容量不变。
注意如果您使用的是STM32F40x系列的芯片，它没有双块存储格式，也不存在扇区12-23，仅STM32F42x/43x系列产品才支持扇区12-23。
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。
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。
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。
50.2 对内部FLASH的写入过程
1. 解锁
由于内部FLASH空间主要存储的是应用程序，是非常关键的数据，为了防止误操作修改了这些内容，芯片复位后默认会结FLASH上锁，这个时候不允许设置FLASH的控制寄存器，并且不能对修改FLASH中的内容。
所以对FLASH写入数据前，需要先给它解锁。解锁的操作步骤如下：
(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
在内部FLASH进行擦除及写入操作时，电源电压会影响数据的最大操作位数，该电源电压可通过配置FLASH_CR 寄存器中的 PSIZE位改变，见表 503。
表 503 数据操作位数
| 电压范围 |
2.7 - 3.6 V (使用外部Vpp) |
2.7 - 3.6 V |
2.1 – 2.7 V |
1.8 – 2.1 V |
| 位数 |
64 |
32 |
16 |
8 |
| PSIZE(1:0)配置 |
11b |
10b |
01b |
00b |
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，且其供电时间不得超过一小时，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。
50.3 查看工程的空间分布
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，可以了解程序存储到了哪些区域，它在工程中的打开方式见图 502，也可以到工程目录中的"Listing"文件夹中找到。
图 502 打开工程的.map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)，见代码清单 501。
代码清单 501 map文件中的存储映像分布说明
1 =======================================================================
2 Memory Map of the image //存储分布映像
3
4 Image Entry point : 0x080001ad
5
6 /*程序ROM加载空间*/
7 Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00000b50, Max: 0x00100000, ABSOLUTE)
8
9 /*程序ROM执行空间*/
10 Execution Region ER_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x00000b3c, Max: 0x00100000, ABSOLUTE)
11
12 /*地址分布列表*/
13 Base Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object
14
15 0x08000000 0x000001ac Data RO 3 RESET startup_stm32f429_439xx.o
16 0x080001ac 0x00000000 Code RO 5359 * .ARM.Collect$$$$00000000 mc_w.l(entry.o)
17 0x080001ac 0x00000004 Code RO 5622 .ARM.Collect$$$$00000001 mc_w.l(entry2.o)
18 0x080001b0 0x00000004 Code RO 5625 .ARM.Collect$$$$00000004 mc_w.l(entry5.o)
19 0x080001b4 0x00000000 Code RO 5627 .ARM.Collect$$$$00000008 mc_w.l(entry7b.o)
20 0x080001b4 0x00000000 Code RO 5629 .ARM.Collect$$$$0000000A mc_w.l(entry8b.o)
21 /*...此处省略大部分内容*/
22 0x08000948 0x0000000e Code RO 4910 i.USART_GetFlagStatus stm32f4xx_usart.o
23 0x08000956 0x00000002 PAD
24 0x08000958 0x000000bc Code RO 4914 i.USART_Init stm32f4xx_usart.o
25 0x08000a14 0x00000008 Code RO 4924 i.USART_SendData stm32f4xx_usart.o
26 0x08000a1c 0x00000002 Code RO 5206 i.UsageFault_Handler stm32f4xx_it.o
27 0x08000a1e 0x00000002 PAD
28 0x08000a20 0x00000010 Code RO 5363 i.__0printf$bare mc_w.l(printfb.o)
29 0x08000a30 0x0000000e Code RO 5664 i.__scatterload_copy mc_w.l(handlers.o)
30 0x08000a3e 0x00000002 Code RO 5665 i.__scatterload_null mc_w.l(handlers.o)
31 0x08000a40 0x0000000e Code RO 5666 i.__scatterload_zeroinit mc_w.l(handlers.o)
32 0x08000a4e 0x00000022 Code RO 5370 i._printf_core mc_w.l(printfb.o)
33 0x08000a70 0x00000024 Code RO 5275 i.fputc bsp_debug_usart.o
34 0x08000a94 0x00000088 Code RO 5161 i.main main.o
35 0x08000b1c 0x00000020 Data RO 5662 Region$$Table anon$$obj.o
36
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。
1. 程序ROM的加载与执行空间
上述说明中有两段分别以"Load Region LR_ROM1"及"Execution Region ER_IROM1"开头的内容，它们分别描述程序的加载及执行空间。在芯片刚上电运行时，会加载程序及数据，例如它会从程序的存储区域加载到程序的执行区域，还把一些已初始化的全局变量从ROM复制到RAM空间，以便程序运行时可以修改变量的内容。加载完成后，程序开始从执行区域开始执行。
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。
2. ROM空间分布表
在加载及执行空间总体描述之后，紧接着一个ROM详细地址分布表，它列出了工程中的各个段(如函数、常量数据)所在的地址Base Addr及占用的空间Size，列表中的Type说明了该段的类型，CODE表示代码，DATA表示数据，而PAD表示段之间的填充区域，它是无效的内容，PAD区域往往是为了解决地址对齐的问题。
观察表中的最后一项，它的基地址是0x08000b1c，大小为0x00000020，可知它占用的最高的地址空间为0x08000b3c，跟执行区域的最高地址0x00000b3c一样，但它们比加载区域说明中的最高地址0x8000b50要小，所以我们以加载区域的大小为准。对比表 501的内部FLASH扇区地址分布表，可知仅使用扇区0就可以完全存储本应用程序，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。
50.4 操作内部FLASH的库函数
为简化编程，STM32标准库提供了一些库函数，它们封装了对内部FLASH写入数据操作寄存器的过程。
1. FLASH解锁、上锁函数
对内部FLASH解锁、上锁的函数见代码清单 502。
代码清单 502 FLASH解锁、上锁
1
2 #define FLASH_KEY1 ((uint32_t)0x45670123)
3 #define FLASH_KEY2 ((uint32_t)0xCDEF89AB)
4 /**
5 * @brief Unlocks the FLASH control register access
6 * @param None
7 * @retval None
8 */
9 void FLASH_Unlock(void)
10 {
11 if ((FLASH->CR & FLASH_CR_LOCK) != RESET) {
12 /* Authorize the FLASH Registers access */
13 FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;
14 FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;
15 }
16 }
17
18 /**
19 * @brief Locks the FLASH control register access
20 * @param None
21 * @retval None
22 */
23 void FLASH_Lock(void)
24 {
25 /* Set the LOCK Bit to lock the FLASH Registers access */
26 FLASH->CR |= FLASH_CR_LOCK;
27 }
解锁的时候，它对FLASH_KEYR寄存器写入两个解锁参数，上锁的时候，对FLASH_CR寄存器的FLASH_CR_LOCK位置1。
2. 设置操作位数及擦除扇区
解锁后擦除扇区时可调用FLASH_EraseSector完成，见代码清单 503。
代码清单 503 擦除扇区
1 /**
2 * @brief Erases a specified FLASH Sector.
3 *
4 * @note If an erase and a program operations are requested simultaneously,
5 * the erase operation is performed before the program one.
6 *
7 * @param FLASH_Sector: The Sector number to be erased.
8 *
9 * @note For STM32F42xxx/43xxx devices this parameter can be a value between
10 * FLASH_Sector_0 and FLASH_Sector_23.
11 *
12 * @param VoltageRange: The device voltage range which defines the erase parallelism.
13 * This parameter can be one of the following values:
14 * @arg VoltageRange_1: when the device voltage range is 1.8V to 2.1V,
15 * the operation will be done by byte (8-bit)
16 * @arg VoltageRange_2: when the device voltage range is 2.1V to 2.7V,
17 * the operation will be done by half word (16-bit)
18 * @arg VoltageRange_3: when the device voltage range is 2.7V to 3.6V,
19 * the operation will be done by word (32-bit)
20 * @arg VoltageRange_4: when the device voltage range is 2.7V to 3.6V + External Vpp,
21 * the operation will be done by double word (64-bit)
22 *
23 * @retval FLASH Status: The returned value can be: FLASH_BUSY, FLASH_ERROR_PROGRAM,
24 * FLASH_ERROR_WRP, FLASH_ERROR_OPERATION or FLASH_COMPLETE.
25 */
26 FLASH_Status FLASH_EraseSector(uint32_t FLASH_Sector, uint8_t VoltageRange)
27 {
28 uint32_t tmp_psize = 0x0;
29 FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
30
31 /* Check the parameters */
32 assert_param(IS_FLASH_SECTOR(FLASH_Sector));
33 assert_param(IS_VOLTAGERANGE(VoltageRange));
34
35 if (VoltageRange == VoltageRange_1) {
36 tmp_psize = FLASH_PSIZE_BYTE;
37 } else if (VoltageRange == VoltageRange_2) {
38 tmp_psize = FLASH_PSIZE_HALF_WORD;
39 } else if (VoltageRange == VoltageRange_3) {
40 tmp_psize = FLASH_PSIZE_WORD;
41 } else {
42 tmp_psize = FLASH_PSIZE_DOUBLE_WORD;
43 }
44 /* Wait for last operation to be completed */
45 status = FLASH_WaitForLastOperation();
46
47 if (status == FLASH_COMPLETE) {
48 /* if the previous operation is completed, proceed to erase the sector */
49 FLASH->CR &= CR_PSIZE_MASK;
50 FLASH->CR |= tmp_psize;
51 FLASH->CR &= SECTOR_MASK;
52 FLASH->CR |= FLASH_CR_SER | FLASH_Sector;
53 FLASH->CR |= FLASH_CR_STRT;
54
55 /* Wait for last operation to be completed */
56 status = FLASH_WaitForLastOperation();
57
58 /* if the erase operation is completed, disable the SER Bit */
59 FLASH->CR &= (~FLASH_CR_SER);
60 FLASH->CR &= SECTOR_MASK;
61 }
62 /* Return the Erase Status */
63 return status;
64 }
本函数包含两个输入参数，分别是要擦除的扇区号和工作电压范围，选择不同电压时实质是选择不同的数据操作位数，参数中可输入的宏在注释里已经给出。函数根据输入参数配置PSIZE位，然后擦除扇区，擦除扇区的时候需要等待一段时间，它使用FLASH_WaitForLastOperation等待，擦除完成的时候才会退出FLASH_EraseSector函数。
3. 写入数据
对内部FLASH写入数据不像对SDRAM操作那样直接指针操作就完成了，还要设置一系列的寄存器，利用FLASH_ProgramWord、FLASH_ProgramHalfWord和FLASH_ProgramByte函数可按字、半字及字节单位写入数据，见代码清单 504。
代码清单 504 写入数据
1
2 /**
3 * @brief Programs a word (32-bit) at a specified address.
4 *
5 * @note This function must be used when the device voltage range is from 2.7V to 3.6V.
6 *
7 * @note If an erase and a program operations are requested simultaneously,
8 * the erase operation is performed before the program one.
9 *
10 * @param Address: specifies the address to be programmed.
11 * This parameter can be any address in Program memory zone or in OTP zone.
12 * @param Data: specifies the data to be programmed.
13 * @retval FLASH Status: The returned value can be: FLASH_BUSY, FLASH_ERROR_PROGRAM,
14 * FLASH_ERROR_WRP, FLASH_ERROR_OPERATION or FLASH_COMPLETE.
15 */
16 FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
17 {
18 FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
19
20 /* Check the parameters */
21 assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));
22
23 /* Wait for last operation to be completed */
24 status = FLASH_WaitForLastOperation();
25
26 if (status == FLASH_COMPLETE) {
27/* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */
28 FLASH->CR &= CR_PSIZE_MASK;
29 FLASH->CR |= FLASH_PSIZE_WORD;
30 FLASH->CR |= FLASH_CR_PG;
31
32 *(__IO uint32_t*)Address = Data;
33
34 /* Wait for last operation to be completed */
35 status = FLASH_WaitForLastOperation();
36
37 /* if the program operation is completed, disable the PG Bit */
38 FLASH->CR &= (~FLASH_CR_PG);
39 }
40 /* Return the Program Status */
41 return status;
42 }
看函数代码可了解到，使用指针进行赋值操作前设置了数据操作宽度，并设置了PG寄存器位，在赋值操作后，调用了FLASH_WaitForLastOperation函数等待写操作完毕。HalfWord和Byte操作宽度的函数执行过程类似。
50.5 实验：读写内部FLASH
在本小节中我们以实例讲解如何使用内部FLASH存储数据。
50.5.1 硬件设计
本实验仅操作了STM32芯片内部的FLASH空间，无需额外的硬件。
50.5.2 软件设计
本小节讲解的是"内部FLASH编程"实验，请打开配套的代码工程阅读理解。为了方便展示及移植，我们把操作内部FLASH相关的代码都编写到"bsp_internalFlash.c"及"bsp_internalFlash.h"文件中，这些文件是我们自己编写的，不属于标准库的内容，可根据您的喜好命名文件。
1. 程序设计要点
(7) 对内部FLASH解锁；
(8) 找出空闲扇区，擦除目标扇区；
(9) 进行读写测试。
2. 代码分析
硬件定义
读写内部FLASH不需要用到任何外部硬件，不过在擦写时常常需要知道各个扇区的基地址，我们把这些基地址定义到bsp_internalFlash.h文件中，见代码清单 441。
代码清单 505 各个扇区的基地址(bsp_internalFlash.h文件)
1
2 /* 各个扇区的基地址 */
3 #define ADDR_FLASH_SECTOR_0 ((uint32_t)0x08000000)
4 #define ADDR_FLASH_SECTOR_1 ((uint32_t)0x08004000)
5 #define ADDR_FLASH_SECTOR_2 ((uint32_t)0x08008000)
6 #define ADDR_FLASH_SECTOR_3 ((uint32_t)0x0800C000)
7 #define ADDR_FLASH_SECTOR_4 ((uint32_t)0x08010000)
8 #define ADDR_FLASH_SECTOR_5 ((uint32_t)0x08020000)
9 #define ADDR_FLASH_SECTOR_6 ((uint32_t)0x08040000)
10 #define ADDR_FLASH_SECTOR_7 ((uint32_t)0x08060000)
11 #define ADDR_FLASH_SECTOR_8 ((uint32_t)0x08080000)
12 #define ADDR_FLASH_SECTOR_9 ((uint32_t)0x080A0000)
13 #define ADDR_FLASH_SECTOR_10 ((uint32_t)0x080C0000)
14 #define ADDR_FLASH_SECTOR_11 ((uint32_t)0x080E0000)
15
16 #define ADDR_FLASH_SECTOR_12 ((uint32_t)0x08100000)
17 #define ADDR_FLASH_SECTOR_13 ((uint32_t)0x08104000)
18 #define ADDR_FLASH_SECTOR_14 ((uint32_t)0x08108000)
19 #define ADDR_FLASH_SECTOR_15 ((uint32_t)0x0810C000)
20 #define ADDR_FLASH_SECTOR_16 ((uint32_t)0x08110000)
21 #define ADDR_FLASH_SECTOR_17 ((uint32_t)0x08120000)
22 #define ADDR_FLASH_SECTOR_18 ((uint32_t)0x08140000)
23 #define ADDR_FLASH_SECTOR_19 ((uint32_t)0x08160000)
24 #define ADDR_FLASH_SECTOR_20 ((uint32_t)0x08180000)
25 #define ADDR_FLASH_SECTOR_21 ((uint32_t)0x081A0000)
26 #define ADDR_FLASH_SECTOR_22 ((uint32_t)0x081C0000)
27 #define ADDR_FLASH_SECTOR_23 ((uint32_t)0x081E0000)
这些宏跟表 501中的地址说明一致。
根据扇区地址计算SNB寄存器的值
在擦除操作时，需要向FLASH控制寄存器FLASH_CR的SNB位写入要擦除的扇区号，固件库把各个扇区对应的寄存器值使用宏定义到了stm32f4xx_flash.h文件。为了便于使用，我们自定义了一个GetSector函数，根据输入的内部FLASH地址，找出其所在的扇区，并返回该扇区对应的SNB位寄存器值，见代码清单 442。
代码清单 506 写入到SNB寄存器位的值（stm32f4xx_flash.h及bsp_internalFlash.c文件）
1 /*固件库定义的用于扇区写入到SNB寄存器位的宏(stm32f4xx_flash.h文件)*/
2 #define FLASH_Sector_0 ((uint16_t)0x0000)
3 #define FLASH_Sector_1 ((uint16_t)0x0008)
4 #define FLASH_Sector_2 ((uint16_t)0x0010)
5 #define FLASH_Sector_3 ((uint16_t)0x0018)
6 #define FLASH_Sector_4 ((uint16_t)0x0020)
7 #define FLASH_Sector_5 ((uint16_t)0x0028)
8 #define FLASH_Sector_6 ((uint16_t)0x0030)
9 #define FLASH_Sector_7 ((uint16_t)0x0038)
10 #define FLASH_Sector_8 ((uint16_t)0x0040)
11 #define FLASH_Sector_9 ((uint16_t)0x0048)
12 #define FLASH_Sector_10 ((uint16_t)0x0050)
13 #define FLASH_Sector_11 ((uint16_t)0x0058)
14 #define FLASH_Sector_12 ((uint16_t)0x0080)
15 #define FLASH_Sector_13 ((uint16_t)0x0088)
16 #define FLASH_Sector_14 ((uint16_t)0x0090)
17 #define FLASH_Sector_15 ((uint16_t)0x0098)
18 #define FLASH_Sector_16 ((uint16_t)0x00A0)
19 #define FLASH_Sector_17 ((uint16_t)0x00A8)
20 #define FLASH_Sector_18 ((uint16_t)0x00B0)
21 #define FLASH_Sector_19 ((uint16_t)0x00B8)
22 #define FLASH_Sector_20 ((uint16_t)0x00C0)
23 #define FLASH_Sector_21 ((uint16_t)0x00C8)
24 #define FLASH_Sector_22 ((uint16_t)0x00D0)
25 #define FLASH_Sector_23 ((uint16_t)0x00D8)
26
27 /*定义在bsp_internalFlash.c文件中的函数*/
28 /**
29 * @brief 根据输入的地址给出它所在的sector
30 * 例如：
31 uwStartSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR);
32 uwEndSector = GetSector(FLASH_USER_END_ADDR);
33 * @param Address：地址
34 * @retval 地址所在的sector
35 */
36 static uint32_t GetSector(uint32_t Address)
37 {
38
uint32_t sector = 0;
39
40
if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_1) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_0)) {
41 sector = FLASH_Sector_0;
42 } else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_2) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_1)) {43 sector = FLASH_Sector_1;
44 }
45
46
/*此处省略扇区2-扇区21的内容*/
47
48 else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_23) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_22)) {49 sector = FLASH_Sector_22;
50 } else { /*(Address < FLASH_END_ADDR) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_23))*/51 sector = FLASH_Sector_23;
52 }
53
return sector;
54 }
代码中固件库定义的宏FLASH_Sector_0-23对应的值是跟寄存器说明一致的，见图 503。
图 503 FLASH_CR寄存器的SNB位的值
GetSector函数根据输入的地址与各个扇区的基地址进行比较，找出它所在的扇区，并使用固件库中的宏，返回扇区对应的SNB值。
读写内部FLASH
一切准备就绪，可以开始对内部FLASH进行擦写，这个过程不需要初始化任何外设，只要按解锁、擦除及写入的流程走就可以了，见代码清单 443。
代码清单 507 对内部地FLASH进行读写测试(bsp_internalFlash.c文件)
1
2 /*准备写入的测试数据*/
3 #define DATA_32 ((uint32_t)0x00000000)
4 /* 要擦除内部FLASH的起始地址 */
5 #define FLASH_USER_START_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_8
6 /* 要擦除内部FLASH的结束地址 */
7 #define FLASH_USER_END_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_12
8
9 /**
10 * @brief InternalFlash_Test,对内部FLASH进行读写测试
11 * @param None
12 * @retval None
13 */
14 int InternalFlash_Test(void)
15 {
16 /*要擦除的起始扇区(包含)及结束扇区(不包含)，如8-12，表示擦除8、9、10、11扇区*/
17 uint32_t uwStartSector = 0;
18 uint32_t uwEndSector = 0;
19
20 uint32_t uwAddress = 0;
21 uint32_t uwSectorCounter = 0;
22
23 __IO uint32_t uwData32 = 0;
24 __IO uint32_t uwMemoryProgramStatus = 0;
25
26 /* FLASH 解锁 ********************************/
27 /* 使能访问FLASH控制寄存器 */
28 FLASH_Unlock();
29
30 /* 擦除用户区域 (用户区域指程序本身没有使用的空间，可以自定义)**/
31 /* 清除各种FLASH的标志位 */
32 FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR |
33 FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR);
34
35
36 uwStartSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR);
37 uwEndSector = GetSector(FLASH_USER_END_ADDR);
38
39 /* 开始擦除操作 */
40 uwSectorCounter = uwStartSector;
41 while (uwSectorCounter <= uwEndSector) {
42 /* VoltageRange_3 以"字"的大小进行操作 */
43 if (FLASH_EraseSector(uwSectorCounter, VoltageRange_3) != FLASH_COMPLETE) {
44 /*擦除出错，返回，实际应用中可加入处理 */
45 return -1;
46 }
47 /* 计数器指向下一个扇区 */
48 if (uwSectorCounter == FLASH_Sector_11) {
49 uwSectorCounter += 40;
50 } else {
51 uwSectorCounter += 8;
52 }
53 }
54
55 /* 以"字"的大小为单位写入数据 ********************************/
56 uwAddress = FLASH_USER_START_ADDR;
57
58 while (uwAddress < FLASH_USER_END_ADDR) {
59 if (FLASH_ProgramWord(uwAddress, DATA_32) == FLASH_COMPLETE) {
60 uwAddress = uwAddress + 4;
61 } else {
62 /*写入出错，返回，实际应用中可加入处理 */
63 return -1;
64 }
65 }
66
67
68 /* 给FLASH上锁，防止内容被篡改*/
69 FLASH_Lock();
70
71
72 /* 从FLASH中读取出数据进行校验***************************************/
73 /* MemoryProgramStatus = 0: 写入的数据正确
74 MemoryProgramStatus != 0: 写入的数据错误，其值为错误的个数 */
75 uwAddress = FLASH_USER_START_ADDR;
76 uwMemoryProgramStatus = 0;
77
78 while (uwAddress < FLASH_USER_END_ADDR) {
79 uwData32 = *(__IO uint32_t*)uwAddress;
80
81 if (uwData32 != DATA_32) {
82 uwMemoryProgramStatus++;
83 }
84
85 uwAddress = uwAddress + 4;
86 }
87 /* 数据校验不正确 */
88 if (uwMemoryProgramStatus) {
89 return -1;
90 } else { /*数据校验正确*/
91 return 0;
92 }
93 }
94
该函数的执行过程如下：
(1) 调用FLASH_Unlock解锁；
(2) 调用FLASH_ClearFlag清除各种标志位；
(3) 调用GetSector根据起始地址及结束地址计算要擦除的扇区；
(4) 调用FLASH_EraseSector擦除扇区，擦除时按字为单位进行操作；
(5) 调用FLASH_ProgramWord函数向起始地址至结束地址的存储区域都写入数值"DATA_32"；
(6) 调用FLASH_Lock上锁；
(7) 使用指针读取数据内容并校验。
main函数
最后我们来看看main函数的执行流程，见代码清单 444。
代码清单 508 main函数(main.c文件)
1 /**
2 * @brief 主函数
3 * @param 无
4 * @retval 无
5 */
6 int main(void)
7 {
8
/*初始化USART，配置模式为 115200 8-N-1*/
9 Debug_USART_Config();
10 LED_GPIO_Config();
11
12 LED_BLUE;
13
/*调用printf函数，因为重定向了fputc，printf的内容会输出到串口*/
14 printf("this is a usart printf demo. \r\n");
15 printf("\r\n欢迎使用秉火 STM32 F429 开发板。\r\n");
16 printf("正在进行读写内部FLASH实验，请耐心等待\r\n");
17
18
if (InternalFlash_Test()==0) {
19 LED_GREEN;
20 printf("读写内部FLASH测试成功\r\n");
21
22 } else {
23 printf("读写内部FLASH测试失败\r\n");
24 LED_RED;
25 }
26 }
main函数中初始化了用于指示调试信息的LED及串口后，直接调用了InternalFlash_Test函数，进行读写测试并根据测试结果输出调试信息。
50.5.3 下载验证
用USB线连接开发板"USB TO UART"接口跟电脑，在电脑端打开串口调试助手，把编译好的程序下载到开发板。在串口调试助手可看到擦写内部FLASH的调试信息。
50.6 每课一问
5. 尝试擦除应用程序所在的内部FLASH扇区，观察实验现象。
6. 使用C语言的"const uint8_t value；"和"volatile const uint8_t value"语句定义的变量value有什么区别？若定义后使用内部FLASH操作擦除value的存储空间，再读取value的值，哪种定义能正常读取？