STM32F103学习笔记（3）——读写内部Flash

一、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。

STM32 的内部 FLASH 包含主存储器、系统存储器以及选项字节区域，它们的地址分布及大小见下表

• 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 256K FLASH、512K FLASH 都是指这个区域的大小。

主存储器分为 256 页，每页大小为 2KB，共 512KB。这个分页的概念，实质就是 FLASH 存储器的扇区，与其它 FLASH 一样，在写入数据前，要先按页（扇区）擦除。

注意上表中的主存储器是本实验板使用的 STM32VET6 型号芯片的参数，即 STM32F1 大容量产品。若使用超大容量、中容量或小容量产品，它们主存储器的页数量、页大小均有不同，使用的时候要注意区分。
主存储器是以页为单位划分的。stm32根据FLASH主存储块容量、页面的不同，系统存储器的不同，分为小容量、中容量、大容量、互联型，共四类产品。

• 小容量产品：主存储块1-32KB， 每页1KB。系统存储器2KB
• 中容量产品：主存储块64-128KB， 每页1KB。系统存储器2KB
• 大容量产品：主存储块256KB以上， 每页2KB。系统存储器2KB
• 互联型产品：主存储块256KB以上， 每页2KB。系统存储器18KB

• 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。

• 选项字节

选项字节用于配置 FLASH 的读写保护、待机/停机复位、软件/硬件看门狗等功能，这部分共 16 字节。可以通过修改 FLASH 的选项控制寄存器修改。

二、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。

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)

观察表中的最后一项，它的基地址是 0x0800175c，大小为 0x00000020，可知它占用的
最高的地址空间为 0x0800177c，跟执行区域的最高地址 0x0000177c 一样，但它们比加载
区域说明中的最高地址 0x80017a8 要小，所以我们以加载区域的大小为准。对比表 45-1 的
内部 FLASH 页地址分布表，可知仅使用页 0 至页 2 就可以完全存储本应用程序，所以从页
3**(地址 0x08001800)**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。

三、写入Flash

3.1 写入过程

3.1.1 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，芯片复位后默认会给控制寄存器 FLASH_CR 上锁，这个时候不允许设置 FLASH 的控制寄存器，从而不能修改 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 FPEC 键寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY1 = 0x45670123
2. 再往 FPEC 键寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY2 = 0xCDEF89AB

3.1.2 页擦除

在写入新的数据前，需要先擦除存储区域，STM32 提供了页（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。
页擦除的过程如下：

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“激活页擦除寄存器位 PER ”置 1；
3. 用 FLASH_AR 寄存器选择要擦除的页；
4. 将 FLASH_CR 寄存器中的“开始擦除寄存器位 STRT ”置 1，开始擦除；
5. 等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。

3.1.3 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. 向指定的 FLASH 存储器地址执行数据写入操作，每次只能以 16 位的方式写入；
4. 等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。

3.2 写入函数

/* STM32大容量产品每页大小2KByte，中、小容量产品每页大小1KByte */
#if defined (STM32F10X_HD) || defined (STM32F10X_HD_VL) || defined (STM32F10X_CL) || defined (STM32F10X_XL)
  #define FLASH_PAGE_SIZE       ((uint16_t)0x800)	// 2048
#else
  #define FLASH_PAGE_SIZE       ((uint16_t)0x400)	// 1024
#endif

#define WRITE_START_ADDR        ((uint32_t)0x08008000)
#define WRITE_END_ADDR          ((uint32_t)0x0800C000)

/**
 @brief 内部Flash写入
 @param address -[in] 写入的地址
 @param pData -[in&out] 指向需要操作的数据
 @param dataLen -[in] 数据长度
 @return true - 成功；false - 失败
*/
bool Internal_WriteFlash(uint32_t addrStart, uint32_t *pData, uint32_t dataLen)
{   
    uint32_t i = 0;
    uint32_t eraseCounter = 0x00;                                                               // 记录要擦除多少页
    uint32_t address = 0x00;                                                                    // 记录写入的地址
    uint32_t numberOfPage = 0x00;                                                               // 记录写入多少页
    FLASH_Status flashStatus = FLASH_COMPLETE;                                                  // 记录每次擦除的结果
    
    address = addrStart;
    
    FLASH_Unlock();                                                                             // 解锁
    numberOfPage = (WRITE_END_ADDR - address) / FLASH_PAGE_SIZE;                                // 计算要擦除多少页
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);  // 清除所有标志
    
    // 按页擦除
    for(eraseCounter = 0; (eraseCounter < numberOfPage) && (flashStatus == FLASH_COMPLETE); eraseCounter++)
    {
        flashStatus = FLASH_ErasePage(address + (FLASH_PAGE_SIZE * eraseCounter));
	}
    
    for(i = 0; (i < dataLen)&&(flashStatus == FLASH_COMPLETE); i++)
    {
        flashStatus = FLASH_ProgramWord(address, pData[i]);                                     // 写入一个字（32位）的数据入指定地址
        address = address + 4;                                                                  // 地址偏移4个字节 
    }
    
    FLASH_Lock();                                                                               // 重新上锁
    
    if(flashStatus == FLASH_COMPLETE)
    {
        return true;
    }
    return false;
}

四、读取Flash

4.1 读取函数

/**
 @brief 内部Flash读取
 @param address -[in] 读取的地址
 @param pData -[in&out] 指向需要操作的数据
 @param dataLen -[in] 数据长度
 @return true - 成功；false - 失败
*/
bool Internal_ReadFlash(uint32_t addrStart, uint32_t *pData, uint32_t dataLen)
{
    uint32_t i = 0;
    uint32_t address = 0x00;
    
    address = addrStart;
    
    for(i = 0; i < dataLen; i++)
    {
        pData[i] = (*(__IO uint32_t*) address);                                                 // 读指定地址的一个字的数据
        address += 4;                                                                           // 地址偏移4个字节        
    }
    
    return true;
}

五、举例

int main(void)
{    
    u32 in_data[5]={11,22,33,44,55};//要写入的数据
    u32 out_data[5];//读存放
    int i;
    u8 STATUS=0;
    USART1_Config();//串口1配置
    GPIO_Configuration();//GPIO配置，用于点亮led
    STATUS=Internal_WriteFlash(0x08001800,in_data,5);
    Delay(0x02FFFF);
    if(STATUS)
    {
            GPIO_SetBits(GPIOD, GPIO_Pin_13);//点亮led1
            Internal_ReadFlash(0x08001800,out_data,5);
            printf("\r\n The Five Data Is : \r\n");
            for(i=0;i<5;i++)
            {
                    printf("\r %d \r",out_data[i]);
            }
    }
    while(1);
}

---

• 由 Leung 写于 2020 年 7 月 13 日

• 参考：[零死角玩转STM32——基于野火F103【指南者】开发板]
　　　　stm32——Flash读写