STM32——FLASH闪存编程原理与步骤

一、FLASH操作介绍

     (一)  STM32编程方式:

1、在线编程(ICP,In-Circuit Programming):

通过JTAG/SWD协议或者系统加载程序(Boot loader)下载用户应用程序到微控制器中。

2、在程序中编程(IAP,In Application Programming):

通过任何一种通信接口(如IO端口,USB、CAN、USART、IIC、SPI等)下载程序或则应用数据到存储器中。也就是说,STM32允许用户在应用程序中重新烧写闪存存储器中的内容。然而,IAP需要至少有一部分程序已经使用ICP方式烧到闪存存储器中(Boot loader)。

    (二) 闪存模块存储器组织:

探索者STM32F407GT6的FLASH大小为1024KB(0~3四个扇区为16KB,共64KB。扇区464KB,5~117个扇区128KB。加起来总共1024KB)

    (三) STM32F40x设为闪存模块由:主存储器、系统存储器、OTP区域和选项字节等4部分组成:

1、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)。分为12个扇区,前4个扇区为16KB,然后扇区4是64KB大小,扇区5~11是128KB大小。

不同容量的STM32F4拥有的扇区数不同,比如STM32F407ZGT6拥有12个扇区。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。

2、系统存储器

这个主要用来存放STM32F4的bootlodaer代码,此代码是出厂的时候就固化在STM32F4里面了,专门来给主存储器下载代码的。当B0接V3.3,B1接GND的时候,从该存储器启动(即进入串口下载模式)。

3、OTP区域

即一次性可编程区域,共528字节,被分成两部分,前512字节(32字节为1块,分成16块),可以用来存储一些用户数据(一次性的,写完一次,永不擦除),后面16字节用于锁定对应块。

4、选项字节

用于配置读保护、BOR级别、软件/硬件看门狗以及器件处于待机或停止模式下的复位。

*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。

*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的进行:即在进行写或擦除操作时,不能进行代码或数据的读取操作。

    (四) FLASH闪存的读取:

STM32F4的FLASH读取不难:例如从地址addr读取一个字(字节为8位,半字为16位,字为32位),可通过语句:data=*(vu32*)addr; 将addr强制转化为vu32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vu32改为vu16,即可读取指定地址的一个半字。相对FLASH读取来说,STM32F4  FLASH的写就复杂一些。

注意:STM32F4可通过内部的I-Code指令总线或D-Code数据总线访问内置闪存模块。为了准确读取Flash数据,必须根据CPU时钟(HCLK)频率和器件电源电压在Flash存取控制寄存器(FLASH_ACR)中正确的设置等待周期数(LATENCY)。当电源电压低于2.1V时,必须关闭预取缓冲器。Flash等待周期与CPU时钟频率之间的对应关系:

*供电电压一般是3.3V,所以设置168Mhz频率为CPU时钟之前必须先设置LATENCY为5,否则FLASH读写可能出错导致死机。

    (五)FLASH闪存的编程(写和擦除操作)

在对STM32F4的Flash执行写入或者擦除操作期间,任何读取Flash的尝试都会导致总线阻塞。只有在完成编程操作后,才能正确处理读操作。因此,写/擦除操作进行期间不能从Flash中执行代码或数据获取操作。

STM32F4的闪存编程由6个32位寄存器控制:

1、FLASH访问控制寄存器(FLASH_ACR)

2、FLASH密钥寄存器(FLASH_KEYR)

3、FLASH选项密钥寄存器(FLASH_OPTKEYR)

4、FLASH状态寄存器(FLASH_SR)

5、FLASH控制寄存器(FLASH_CR)

6、FLASH选项控制寄存器(FLASH_OPTCR)

注:FLASH的擦除不是按照地址擦除的,其实是按照区域擦除的比如擦除相应的扇区(sector)

     (六)FLASH编程注意事项

1、STM32F4复位后,FLASH编程操作时被保护的,不能写入FLASH_CR寄存器;通过写入特定的序列(0X45670123和0XCDEF89AB)到FLASH_KEYR寄存器才可以解除写保护,只有在写保护解除后,才能操作相关寄存器。

FLASH_CR的解锁序列为:

1)写0X45670123(KEY1)到FLASH_KEYR

2)写0XCDEF89AB(KEY2)到FLASH_KEYR

通过这两个步骤,即可解锁FLASH_CR,如果写入错误,那么FLASH_CR将被锁定,直到下次复位后才可以再次解锁。

2、STM32F4闪存的编程位数可以通过FLASH_CR的PSIZE字段设置,PSIZE的设置必须和电源电压匹配,由于开发板用的电压是3.3V,所以PSIZE必须设置为10,即32位并行位数。擦除或者编程都必须以32位为基础进行。

3、STM32F4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0XFFFFFFFF),否则无法写入。

     (七)STM32F4的标准编程步骤如下:

1、检查FLASH_SR中的BSY位,确保当前未执行任何FLASH操作。

2、将FLASH_CR寄存器中的PG位置1,激活FLASH编程。

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:

——并行位数为x8时按字节写入(PSIZE=00)

——并行位数为x16时按半字节写入(PSIZE=01)

——并行位数为x32时按字节写入(PSIZE=02)

——并行位数为x64时按双字写入(PSIZE=03)

4、等待BSY位清零,完成一次编程

按以上步骤操作,就可以完成一次FLASH编程。

注意以下几点:1、编程前要确保写地址的FLASH已经擦除。2、要先解锁,否则不能操作FLASH_CR。3、编程操作对OPT区域也有效,方法一摸一样。

    (八)闪存擦除

STM32F4的闪存擦除分为两种:1、扇区擦除;2、整片擦除。

扇区擦除步骤:

1、检查FLASH_CR的LOCK是否解锁,如果没有则先解锁。

2、检查FLASH_SR的寄存器中的BSY位,确保当前未执行任何FLASH操作。

3、在FLASH_CR寄存器中,将SER位置1,并从主存储块的12个扇区中选择要擦除的扇区(SNB)。

4、将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1,触发擦除操作。

5、等待BSY位置清零。

经过以上五个步骤就可以实现擦除某个扇区。

整片擦除步骤:

1、检查FLASH_CR寄存器中的BSY位,确保当前未执行任何FLASH操作。

2、在FLASH_CR寄存器中,将MER位置1。

3、将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1,触发擦除操作。

4、等待BSY位清零。

二、FLASH操作相关寄存器

1、FLASH访问控制寄存器(FLASH_ACR)

2、FLASH密钥寄存器(FLASH_KEYR)

3、FLASH控制寄存器(FLASH_CR)

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。

PSIZE[1:0]位:用于设置编程宽度,3.3V时设置PSIZE=2即可。

SNB[3:0]位:这4个位用于选择要擦除的扇区编号,取值范围为0~11。

SER位:该位用于选择扇区擦除操作,在扇区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。

注:MER位是扇区擦除,SER位是整片擦除,SNB位具体到某个扇区

4、闪存操作常用库函数:

void  FLASH_Unlock(void);//解锁
void  FLASH_Lock(void);//操作FLASH_CR寄存器
FLASH_Status FLASH_ProgramDoubleWord(uint32_t Address,uint64_t Data);//写两个word
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address,uint32_t Data);//写一个word
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint_32 Address,uint16_t Data);//写一个字
FLASH_Status FLASH_ProgramByte(uint32_t Address,uint8_t Data);//写一个字节

FLASH_Status FLASH_EraseSector(uint32_t FLASH_Sector,uint8_t VoltageRange);//擦除某个扇区
FLASH_Status FLASH_EraseAllSectors(uint8_t VoltageRange);//擦除全部扇区
FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Sectors(uint8_t VoltageRange);
FLASH_Status FLASH_EraseAllBank2Sectors(uint8_t VoltageRange);

void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);//等待周期
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(void);//等待上一次操作完成(实际上就是检测状态寄存器BUSY位)

5、FLASH扇区的起始地址:

#define STM32_FLASH_BASE 0x08000000//STM32 FLASH的起始地址
#define ADDR_FLASH_SECTOR_0     ((u32)0x08000000) 	//扇区0起始地址,16 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_1     ((u32)0x08004000) 	//扇区1起始地址,16 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2     ((u32)0x08008000) 	//扇区2起始地址,16 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_3     ((u32)0x0800C000) 	//扇区3起始地址,16 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_4     ((u32)0x08010000) 	//扇区4起始地址,64 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_5     ((u32)0x08020000) 	//扇区5起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_6     ((u32)0x08040000) 	//扇区6起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_7     ((u32)0x08060000) 	//扇区7起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_8     ((u32)0x08080000) 	//扇区8起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_9     ((u32)0x080A0000) 	//扇区9起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_10    ((u32)0x080C0000) 	//扇区10起始地址,128 Kbytes  
#define ADDR_FLASH_SECTOR_11    ((u32)0x080E0000) 	//扇区11起始地址,128 Kbytes  

u32 STMFLASH_ReadEord(u32 faddr);//读出字
void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToWrite);//从指定地址开始写入指定长度的数据
void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToRead);//从指定地址开始读出指定长度的数据
#endif

6、相应的函数:

u32 STMFLASH_ReadWord(u32 faddr)//读取指定地址的半字(16位数据)
{
  return *(vu32*)faddr;//faddr:读地址  返回值:对应数据
}

//从指定地址开始读出指定长度的数据
//ReadAddr:起始地址
//pBuffer:数据指针
//NumToRead:字(4位)数
void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u32 *pBuffer,u32 NumToRead)
{
  u32 i;
  for(i=0;i<NumToRead;i++)
  {
    pBuffer[i]=STMFLASH_ReadWord(ReadAddr);//读取4个字节
    ReadAddr+=4;//偏移4个字节(NumToRead是一个字,一个字占4个字节,所以偏移四个字节)
  }
}


//获取某个地址所在的flash扇区
//addr:flash地址
//返回值:0~11,即addr所在的扇区
uint16_t STMFLASH_GetFlashSector(u32 addr)//确定地址所在的扇区
{
	if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_1)return FLASH_Sector_0;//扇区0
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_2)return FLASH_Sector_1;//扇区1
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_3)return FLASH_Sector_2;//扇区2
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_4)return FLASH_Sector_3;//扇区3
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_5)return FLASH_Sector_4;//扇区4
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_6)return FLASH_Sector_5;//扇区5
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_7)return FLASH_Sector_6;//扇区6
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_8)return FLASH_Sector_7;//扇区7
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_9)return FLASH_Sector_8;//扇区8
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_10)return FLASH_Sector_9;//扇区9
	else if(addr<ADDR_FLASH_SECTOR_11)return FLASH_Sector_10; //扇区10
	return FLASH_Sector_11;	//都不是则,扇区11
}

 (FLASH闪存及后面的IAP可以达到:通过网络发送数据包来升级、通过串口发送数据来升级、通过GPRS远程升级的目的)

本图文内容来源于网友网络收集整理提供,作为学习参考使用,版权属于原作者。
THE END
分享
二维码
< <上一篇
下一篇>>