【连载】【ALIENTEK 战舰STM32开发板】STM32开发指南--第三十九章 FLASH模拟EEPROM实验

正点原子-90136

  
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<a name="_Toc342394310">39.1 STM32 FLASH简介

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。战舰STM32开发板选择的STM32F103ZET6的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39.1.1所示：

图39.1.1 大容量产品闪存模块组织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，本章不作介绍。
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。
       闪存的读取
内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。读接口在闪存端包含一个读控制器，还包含一个AHB接口与CPU衔接。这个接口的主要工作是产生读闪存的控制信号并预取CPU要求的指令块，预取指令块仅用于在I-Code总线上的取指操作，数据常量是通过D-Code总线访问的。这两条总线的访问目标是相同的闪存模块，访问D-Code将比预取指令优先级高。
这里要特别留意一个闪存等待时间，因为CPU运行速度比FLASH快得多，STM32F103的FLASH最快访问速度≤24Mhz，如果CPU频率超过这个速度，那么必须加入等待时间，比如我们一般使用72Mhz的主频，那么FLASH等待周期就必须设置为2，该设置通过FLASH_ACR寄存器设置。
例如，我们要从地址addr，读取一个半字（半字为16为，字为32位），可以通过如下的语句读取：
                    data=*(vu16*)addr;
将addr强制转换为vu16指针，然后取该指针所指向的地址的值，即得到了addr地址的值。类似的，将上面的vu16该位vu8，即可读取指定地址的一个字节。相对FLASH读取来说，STM32 FLASH的写就复杂一点了，下面我们介绍STM32闪存的编程和擦除。
       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：
l FPEC键寄存器(FLASH_KEYR)
l 选择字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR)
l 闪存控制寄存器(FLASH_CR)
l 闪存状态寄存器(FLASH_SR)
l 闪存地址寄存器(FLASH_AR)
l 选择字节寄存器(FLASH_OBR)
l 写保护寄存器(FLASH_WRPR)
其中FPEC键寄存器总共有3个键值：
RDPRT键=0X000000A5
KEY1=0X45670123
KEY2=0XCDEF89AB
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（即写入KEY1和KEY2），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。
STM23的FLASH编程过程如图39.1.2所示：

图39.1.2 STM32闪存编程过程       从上图可以得到闪存的编程顺序如下：
l 检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁
l 检查FLASH_SR寄存器的BSY位，以确认没有其他正在进行的编程操作
l 设置FLASH_CR寄存器的PG位为’1’
l 在指定的地址写入要编程的半字
l 等待BSY位变为’0’
l 读出写入的地址并验证数据
前面提到，我们在STM32的FLASH编程的时候，要先判断缩写地址是否被擦除了，所以，我们有必要再绍一下STM32的闪存擦除，STM32的闪存擦除分为两种：页擦除和整片擦除。页擦除过程如图39.1.3所示

图39.1.3 STM32闪存页擦除过程

 

从上图可以看出，STM32的页擦除顺序为：
l 检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁
l 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
l 设置FLASH_CR寄存器的PER位为’1’
l 用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页
l 设置FLASH_CR寄存器的STRT位为’1’
l 等待BSY位变为’0’
l 读出被擦除的页并做验证
本章，我们只用到了STM32的页擦除功能，整片擦除功能我们在这里就不介绍了。通过以上了解，我们基本上知道了STM32闪存的读写所要执行的步骤了，接下来，我们看看与读写相关的寄存器说明。
第一个介绍的是FPEC键寄存器：FLASH_KEYR。该寄存器各位描述如图39.1.4所示：

图39.1.4 寄存器FLASH_KEYR各位描述该寄存器主要用来解锁FPEC，必须在该寄存器写入特定的序列（KEY1和KEY2）解锁后，才能对FLASH_CR寄存器进行写操作。
第二个要介绍的是闪存控制寄存器：FLASH_CR。该寄存器的各位描述如图39.1.5所示：

图39.1.5 寄存器FLASH_CR各位描述       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_CR的其他位，我们就不在这里介绍了，请大家参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》第18页。
       第三个要介绍的是闪存状态寄存器：FLASH_SR。该寄存器各位描述如图39.1.6所示：
 

图39.1.6 寄存器FLASH_SR各位描述       该寄存器主要用来指示当前FPEC的操作编程状态。
       最后，我们再来看看闪存地址寄存器：FLASH_AR。该寄存器各位描述如图39.1.7所示：

图39.1.7 寄存器FLASH_AR各位描述       该寄存器在本章，我们主要用来设置要擦除的页。
       关于STM32 FLASH的介绍，我们就介绍到这。更详细的介绍，请参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》。
<a name="_Toc342394312">39.3 软件设计
打开上一章的工程，首先在HARDWARE文件夹下新建一个STMFLASH的文件夹。然后新建一个stmflash.c和stmflash.h的文件保存在STMFLASH文件夹下，并将这个文件夹加入头文件包含路径。
       打开stmflash.c文件，输入如下代码：
#include "stmflash.h"
#include "delay.h"
#include "usart.h"
//解锁STM32的FLASH
void STMFLASH_Unlock(void)
{
  FLASH->KEYR=FLASH_KEY1;//写入解锁序列.
  FLASH->KEYR=FLASH_KEY2;
}
//flash上锁
void STMFLASH_Lock(void)
{
  FLASH->CR|=1

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谢谢！