【正点原子STM32连载】 第四十五章 FLASH模拟EEPROM实验 摘自【正点原子】APM32F407最小系统板使用指南

1）实验平台：正点原子stm32f103战舰开发板V4
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第四十五章 FLASH模拟EEPROM实验

本章将介绍使用APM32F407的片上Flash模拟EEPROM，并对齐进行读写操作。通过本章的学习，读者将学习到闪存存储器控制（FMC）的使用。
本章分为如下几个小节：
45.1 硬件设计
45.2 程序设计
45.3 下载验证

45.1 硬件设计
45.1.1 例程功能

1. 按下KEY_UP和KEY0按键，分别对Flash进行数据的写入和读取操作，读取到的数据会显示至LCD
2. 可通过USMART对Flash进行单字数据的读取和写入操作
3. LED0闪烁，指示程序正在运行
   45.1.2 硬件资源
4. LED
   LED0 - PF9
5. 按键
   KEY0 - PE4
   KEY_UP - PA0
6. USART1（PA9、PA10连接至板载USB转串口芯片上）
7. 正点原子 2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块（仅限MCU屏，16位8080并口驱动）
   45.1.3 原理图
   本章实验使用的FMC为APM32F407的片上资源，因此没有对应的连接原理图。
   45.2 程序设计
   45.2.1 Geehy标准库的FMC驱动
   APM32F407的片上Flash是可以直接读取的，但Flash无法直接写入，写入Flash前，需要先对其进行擦除操作，该操作需要有FMC来完成，其具体的操作步骤如下：
   ①：解锁访问FMC控制寄存器
   ②：擦除前禁止Flash的数据缓冲
   ③：擦除Flash的指定扇区
   ④：对Flash进行编程
   ⑤：重新使能Flash的数据缓冲
   ⑥：重新上锁访问FMC控制寄存器
   在Geehy标准库中对应的驱动函数如下：
   ①：解锁访问FMC控制寄存器
   该函数用于解锁访问FMC控制寄存器，其函数原型如下所示：
   void FMC_Unlock(void);
   该函数的形参描述，如下表所示：
   形参 描述
   无 无
   表45.2.1.1 函数FMC_Unlock()形参描述
   该函数的返回值描述，如下表所示：
   返回值 描述
   无 无
   表45.2.1.2 函数FMC_Unlock()返回值描述
   该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    /* 解锁访问FMC控制寄存器 */
    FMC_Unlock();
}

②：禁止Flash数据缓冲
该函数用于禁止Flash的数据缓冲，其函数原型如下所示：
void FMC_DisableDataCache(void);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
无 无
表45.2.1.3 函数FMC_DisableDataCache()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表45.2.1.4 函数FMC_DisableDataCache()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    /* 禁止Flash的数据缓冲 */
    FMC_DisableDataCache();
}

③：擦除Flash指定扇区
该函数用于擦除Flash的指定扇区，其函数原型如下所示：
FMC_STATUS_T FMC_EraseSector(FMC_SECTOR_T sector, FMC_VOLTAGE_T voltageRange);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
sector 指定的Flash扇区
例如：FMC_SECTOR_0、FMC_SECTOR_11等（在apm32f4xx_fmc.h文件中有定义）
voltageRange 系统电压范围
例如：FMC_VOLTAGE_1、FMC_VOLTAGE_2等（在apm32f4xx_fmc.h文件中有定义）
表45.2.1.5 函数FMC_EraseSector()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
FMC_BUSY 忙
FMC_ERROR_PROGRAM 编程错误
FMC_ERROR_WRP 写保护错误
FMC_ERROR_OPERATION 操作错误
FMC_COMPLETE 操作完成
表45.2.1.6 函数FMC_EraseSector()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    FMC_STATUS_T status;
    
    /* 擦除Flash的扇区11（系统电压在2.7V~3.6V之间） */
    status = FMC_EraseSector(FMC_SECTOR_11, FMC_VOLTAGE_3)；
    if (status == FMC_COMPLETE)
    {
    		/* Do something. */
    }
    else
    {
    		/* Do something. */
    }
}

④：字编程Flash
该函数用于对Flash进行字编程，其函数原型如下所示：
FMC_STATUS_T FMC_ProgramWord(uint32_t address, uint32_t data);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
address 指定Flash的地址
data 指定的数据
表45.2.1.7 函数FMC_ProgramWord()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
FMC_BUSY 忙
FMC_ERROR_PROGRAM 编程错误
FMC_ERROR_WRP 写保护错误
FMC_ERROR_OPERATION 操作错误
FMC_COMPLETE 操作完成
表45.2.1.8 函数FMC_ProgramWord()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    FMC_STATUS_T status;
    
    /* 编程Flash指定地址0x08000000为0x50505050 */
    status = FMC_ProgramWord(0x08000000, 0x50505050)；
    if (status == FMC_COMPLETE)
    {
    /* Do something. */
    }
    else
    {
    /* Do something. */
    }
}

⑤：使能Flash数据缓冲
该函数用于使能Flash的数据缓冲，其函数原型如下所示：
void FMC_EnableDataCache(void);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
无 无
表45.2.1.9 函数FMC_EnableDataCache()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表45.2.1.10 函数FMC_EnableDataCache()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    /* 使能Flash的数据缓冲 */
    FMC_EnableDataCache();
}

⑥：上锁访问FMC控制寄存器
该函数用于上锁FMC控制寄存器，其函数原型如下所示：
void FMC_Lock(void);
该函数的形参描述，如下表所示：
形参 描述
无 无
表45.2.1.11 函数FMC_Lock()形参描述
该函数的返回值描述，如下表所示：
返回值 描述
无 无
表45.2.1.12 函数FMC_Lock()返回值描述
该函数的使用示例，如下所示：

#include "apm32f4xx.h"
#include "apm32f4xx_fmc.h"

void example_fun(void)
{
    /* 上锁访问FMC控制寄存器 */
    FMC_Lock();
}

45.2.2 Flash驱动
本章实验的Flash驱动主要负责向应用层提供Flash的读写操作函数。本章实验中，Flash的驱动代码包括apmflash.c和apmflash.h两个文件。
Flash驱动中，读取Flash数据的函数，如下所示：

/**
 * @brief	从指定地址读出一个字数据
 * @param	faddr: 读取地址，必须按4字节对齐
 * @retval	读取到的一个字数据
 */
uint32_t apmflash_read_word(uint32_t faddr)
{
    return *(volatile uint32_t *)faddr;
}

/**
 * @brief	从指定地址读出指定长度的数据
 * @param	raddr : 指定读出数据的起始地址
 * @param	pbuf  : 保存读出数据的起始地址
 * @param	length: 指定读出数据的长度，单位：字
 * @retval	无
 */
void apmflash_read(uint32_t raddr, uint32_t *pbuf, uint32_t length)
{
    uint32_t i;
    
    for (i=0; i<length; i++)
    {
    		pbuf[i] = apmflash_read_word(raddr);	/* 读出一个字的数据 */
    		raddr += 4;								/* 地址偏移一个字的长度 */
    }
}

APM32F407片上Flash的读取十分简单，仅需读取对应地址的数据即可。
Flash驱动中，往Flash写入数据的函数，如下所示：

/**
 * @brief	向指定地址写入指定长度的数据
 * @param	waddr : 指定写入数据的起始地址
 * @param	pbuf  : 保存写入数据的起始地址
 * @param	length: 指定写入数据的长度，单位：字
 * @retval	无
 */
void apmflash_write(uint32_t waddr, uint32_t *pbuf, uint32_t length)
{
    uint32_t addrx;
    uint32_t endaddr;
    FMC_STATUS_T status = FMC_COMPLETE;
    
    /* 指定地址小于Flash的起始地址
     * 指定地址大于Flash的末地址
     * 指定地址没有按4字节对齐
     */
    if (	(waddr < APM32_FLASH_BASE) ||
    		(waddr > (APM32_FLASH_BASE + APM32_FLASH_SIZE)) ||
    		((waddr & 3) != 0))
    {
    		return;
    }
    
    FMC_Unlock();						/* 解锁访问FMC控制寄存器 */
    FMC_DisableDataCache();				/* Flash擦除期间，必须禁止数据缓存 */
    
    addrx = waddr;						/* 数据写入的起始地址 */
    endaddr = waddr + (length << 2);	/* 数据写入的结束地址 */
    if (addrx < 0x1FFF0000)				/* 只有主存储区，才需要进行擦除操作 */
    {
    		while (addrx < endaddr)			/* 擦除写入区域中存在非0xFFFFFFFF的扇区 */
    		{
    			if (apmflash_read_word(addrx) != 0xFFFFFFFF)	/* 存在非0xFFFFFFFF */
    			{
    				/* 擦除扇区 */
    				status = FMC_EraseSector(	apmflash_get_flash_sector(addrx),
    											FMC_VOLTAGE_3);
    				/* 擦除失败 */
    				if (status != FMC_COMPLETE)
    				{
    					break;
    				}
    			}
    			/* 无需擦除 */
    			else
    			{
    				addrx += 4;
    			}
    		}
    }
    
    if (status == FMC_COMPLETE)				/* 擦除扇区没有错误 */
    {
    		while (waddr < endaddr)
    		{
    			/* 写入数据 */
    			if (FMC_ProgramWord(waddr, *pbuf) != FMC_COMPLETE)
    			{
    				break;
    			}
    			
    			waddr += 4;
    			pbuf++;
    		}
    }
    
    FMC_EnableDataCache();					/* 重新打开数据缓存 */
    FMC_Lock();								/* 重新上锁访问FMC控制寄存器 */
}

在写Flash前需要先判断待写入的比特位是否为1，若不为1则需要先进行擦除操作，否则将写入失败，保证待写入位置的比特位全部为0后，方可调用函数FMC_ProgramWord()对Flash进行编程。
45.2.3 实验应用代码
本章实验的应用代码，如下所示：

/* 待写入Flash的数据 */
static const uint8_t g_text_buf[] = {"APM32 FLASH TEST"};

/* 待写入Flash数据的长度 */
#define TEXT_SIZE sizeof(g_text_buf)

/* 写Flash的长度，单位：字，按4字节向上对齐 */
#define SIZE ((TEXT_SIZE >> 2) + (((TEXT_SIZE & 3) != 0) ? 1 : 0))

/* 写Flash的地址，必须4字节对齐，并且大于本代码的大小+Flash的起始地址（0x08000000） */
#define FLASH_SAVE_ADDR 0x08010000

int main(void)
{
    uint8_t t = 0;
    uint8_t key;
    uint8_t data[SIZE];
    
    NVIC_ConfigPriorityGroup(NVIC_PRIORITY_GROUP_3);	/* 设置中断优先级分组为组3 */
    sys_apm32_clock_init(336, 8, 2, 7);					/* 配置系统时钟 */
    delay_init(168);										/* 初始化延时功能 */
    usart_init(115200);									/* 初始化串口 */
    usmart_dev.init(84);								/* 初始化USMART */
    led_init();											/* 初始化LED */
    key_init();											/* 初始化按键 */
    lcd_init();											/* 初始化LCD */
    
    lcd_show_string(30, 50, 200, 16, 16, "APM32", RED);
    lcd_show_string(30, 70, 200, 16, 16, "FLASH EEPROM TEST", RED);
    lcd_show_string(30, 90, 200, 16, 16, "ATOM@ALIENTEK", RED);
    lcd_show_string(30, 110, 200, 16, 16, "KEY_UP:Write  KEY0:Read", RED);
    
    while (1)
    {
    		t++;
    		key = key_scan(0);
    		
    		if (key == WKUP_PRES)/* 写Flash */
    		{
    			lcd_fill(0, 150, 239, 319, WHITE);
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Write FLASH....", RED);
    			apmflash_write(FLASH_SAVE_ADDR, (uint32_t *)g_text_buf, SIZE);
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "FLASH Write Finished!", RED);
    		}
    		else if (key == KEY0_PRES)/* 读Flash */
    		{
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "Start Read FLASH.... ", RED);
    			apmflash_read(FLASH_SAVE_ADDR, (uint32_t *)data, SIZE);
    			lcd_show_string(30, 150, 200, 16, 16, "The Data Readed Is:  ", RED);
    			lcd_show_string(30, 170, 200, 16, 16, (char *)data, BLUE);
    		}
    		
    		if (t == 20)
    		{
    			LED0_TOGGLE();
    			t = 0;
    		}
    		
    		delay_ms(10);
    }
}

从本章实验的应用代码中可以看到，在完成相关的初始化工作后，便会不断地等待按键输入，若检测到KEY_UP按键被按下，则会往Flash的指定地址中写入指定的数据，若检测到KEY_0按键被按下，则会从Flash的指定地址中读取数据，并在LCD上进行显示。
45.3 下载验证
在完成编译和烧录操作后，可以看到LCD上显示了本实验相关的信息，此时便可按下KEY_UP按键往Flash的指定地址写入指定数据，然后再按下KEY_0按键从Flash的指定地址将写入的数据读回来在LCD上进行显示，此时便可以看到在LCD上显示了“APM32 FLASH TEST”的提示信息，该提示信息就是从Flash中读回的数据。