STM32F103标准库开发：内部Flash的读写
本文章技术信息均出自：STM32F103系列超详细参考手册-中文版
STM32F103标准库开发—目录
一、STM32存储器介绍
STM32存储器分为以下两种：
1. 随机存储器—RAM
- RAM是与CPU直接交换数据的内部存储器，也叫主存（内存）。
- 它可以随时读写，而且速度很快，通常作为操作系统或其他正在运行中的程序的临时数据存储媒介。
- 当电源关闭时RAM不能保留数据（掉电数据消失哦）如果需要保存数据，就必须把它们写入一个长期的存储设备中（例如硬盘）。
2. 只读存储器—ROM
- ROM所存数据，一般是装入整机前事先写好的，整机工作过程中只能读出，而不像随机存储器那样能快速地、方便地加以改写。
- ROM所存数据稳定，断电后所存数据也不会改变。
二、STM32F103系列存储器介绍
1. STM32F103系列存储器分类
具体分类如下：
| 型号 | ROM容量(字节) | RAM容量(字节) |
|---|---|---|
| stm32f103x6(小容量) | 32K | 10K |
| stm32f103x8(中容量) | 64K | 20K |
| stm32f103xB(中容量) | 128K | 20K |
| stm32f103xC(大容量) | 256K | 48K |
| stm32f103xE(大容量) | 512K | 64K |
| stm32f103xG(大容量) | 1024K | 96K |
本文使用是STM32F103C8T6芯片，keil5环境下默认的内存配置见下图：
- ROM区域 是0x8000000开始，大小是64K字节(0x10000)。
- RAM区域 是0x20000000开始，大小是20K字节(0x5000)。
2. 内部Flash基本知识
内部Flash就是STM32存储器的ROM区域，掉电数据不丢失，但是Flash在STM32中比较重要，程序也是保存在这个地方，所以轻易不让用户进行随意的读写，以避免不必要的问题。
按内部Flash的容量大小，分类如下：
| 型号 | 容量(字节) | 页(字节) | 启动程序 | 宏定义 |
|---|---|---|---|---|
| stm32f103X6(小容量) | 32K | 1K | startup_stm32f10x_ld.s | STM32F10X_LD |
| stm32f103X8(中容量) | 64K | 1K | startup_stm32f10x_md.s | STM32F10X_MD |
| stm32f103XB(中容量) | 128K | 1K | startup_stm32f10x_md.s | STM32F10X_MD |
| stm32f103XC(大容量) | 256K | 2K | startup_stm32f10x_hd.s | STM32F10X_HD |
| stm32f103XE(大容量) | 512K | 2K | startup_stm32f10x_hd.s | STM32F10X_HD |
三、内部Flash的读取
对于内部Flash的读取操作比较简单，可以直接指针寻址读取数据。
具体程序如下：
/**
*@功能：从内部Flash读取num字节数据
*@参数1：ReadAddress：数据起始地址
*@参数2：*dest_Data： 读取到的数据缓存首地址
*@参数3：num： 读取字节个数
*/
void ReadFlashData(uint32_t ReadAddress, uint8_t *dest_Data, uint32_t num)
{
for(uint32_t i=0;i<num;i++)
{
dest_Data[i]=*(uint8_t*)(STARTADDR+ReadAddress+i); //读取数据
}
}
四、内部Flash的写入
内部Flash 写入数据之前需要擦除 以前的数据为0xFF，不然写入数据只会覆盖上一次写入的数据，会产生数据错误。
例如：
上一次存数据为0x52，下次直接存储数据0x01。
如果不擦除，就写入数据，结果读出来就是0x51。
由于擦除操作，最少是一页擦除。所以我们写入数据也要一整页的写入，不可以分多次对一页写入数据，因为下一次的擦除会把上一次的数据擦除。
1. 具体操作步骤
- 解锁Flash写保护。
- 清除Flash所有标志。
- 擦除Flash数据。
- 写入Flash数据。
- 重新锁定Flash写保护。
2. 标准库函数
（1） Flash解锁和锁定函数
void FLASH_Unlock(void); //解锁函数：在对Flash操作之前必须解锁
void FLASH_Lock(void); //锁定函数：同理，操作完Flash之后必须重新上锁
（2） Flash清除标志函数
void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);
（3） Flash擦除函数
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address); //擦除一页
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void); //擦除所有页
（4） Flash写操作函数
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data); //32位字写入函数
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data); //16位半字写入函数
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data); //用户选择字节写入函数
注：这里需要说明，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。
（5） 获取Flash状态函数
FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);
获取Flash状态函数，主要是为了获取Flash的状态，以便于根据状态对Flash进行操作。该函数返回值是通过枚举类型定义的，在代码中可以看到FLASH_Status类型定义如下（具体含义看注释即可）：
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;
（6） Flash等待操作完成函数
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);
注：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。
3. 具体程序
此次操作Flash使用的MCU是STM32F103C8T6，在数据手册中，可以看到STM32F103C8T6的flash起始地址是0x0800 0000，而STM32F103C8T6的Flash大小为64K，可以计算出STM32F103C8T6的Flash地址范围是：0x0800 0000——0x0800 FFFF。这里选取0x0800 F000作为读写操作的起始地址，对于C8T6这款MCU，操作这个起始地址应该算是很安全的范围了。
#define STARTADDR 0x0800F000 //STM32F103C8T6适用
/**
*@功能：向内部Flash写入数据
*@参数1：WriteAddress： 数据要写入的目标地址（偏移地址）
*@参数2： *data： 写入的数据首地址
*@参数3： num： 写入数据的个数
*/
void WriteFlashData(uint32_t WriteAddress, uint16_t *data, uint32_t num)
{
uint16_t sign = 0; //标志位
FLASH_Unlock(); //解锁Flash
FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR); // 清除所有标志
sign = FLASH_ErasePage(STARTADDR); //擦除整页
if(sign == FLASH_COMPLETE) //Flash操作完成
{
for(uint32_t i=0;i<num;i++)
{
FLASH_ProgramHalfWord(STARTADDR+WriteAddress+i*2, data[i]); //写入数据
}
}
FLASH_Lock(); //重新锁定Flash
}