關(guān)于STM32的FLASH操作

FLASH分類

根據(jù)用途，STM32片內(nèi)的FLASH分成兩部分：主存儲(chǔ)塊、信息塊。

主存儲(chǔ)塊用于存儲(chǔ)程序，我們寫(xiě)的程序一般存儲(chǔ)在這里。

信息塊又分成兩部分：系統(tǒng)存儲(chǔ)器、選項(xiàng)字節(jié)。

系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于存放在系統(tǒng)存儲(chǔ)器自舉模式下的啟動(dòng)程序（BootLoader），當(dāng)使用ISP方式加載程序時(shí)，就是由這個(gè)程序執(zhí)行。這個(gè)區(qū)域由芯片廠寫(xiě)入BootLoader，然后鎖死，用戶是無(wú)法改變這個(gè)區(qū)域的。

選項(xiàng)字節(jié)存儲(chǔ)芯片的配置信息及對(duì)主存儲(chǔ)塊的保護(hù)信息。

FLASH的頁(yè)面

STM32的FLASH主存儲(chǔ)塊按頁(yè)組織，有的產(chǎn)品每頁(yè)1KB，有的產(chǎn)品每頁(yè)2KB。頁(yè)面典型的用途就是用于按頁(yè)擦除FLASH。從這點(diǎn)來(lái)看，頁(yè)面有點(diǎn)像通用FLASH的扇區(qū)。

STM32產(chǎn)品的分類

STM32根據(jù)FLASH主存儲(chǔ)塊容量、頁(yè)面的不同，系統(tǒng)存儲(chǔ)器的不同，分為小容量、中容量、大容量、互聯(lián)型，共四類產(chǎn)品。

小容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊1-32KB，每頁(yè)1KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。

中容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊64-128KB，每頁(yè)1KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。

大容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊256KB以上，每頁(yè)2KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。

互聯(lián)型產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊256KB以上，每頁(yè)2KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器18KB。

對(duì)于具體一個(gè)產(chǎn)品屬于哪類，可以查數(shù)據(jù)手冊(cè)，或根據(jù)以下簡(jiǎn)單的規(guī)則進(jìn)行區(qū)分：

STM32F101xx、STM32F102xx、STM32F103xx產(chǎn)品，根據(jù)其主存儲(chǔ)塊容量，一定是小容量、中容量、大容量產(chǎn)品中的一種，STM32F105xx、STM32F107xx是互聯(lián)型產(chǎn)品。

互聯(lián)型產(chǎn)品與其它三類的不同之處就是BootLoader的不同，小中大容量產(chǎn)品的BootLoader只有2KB，只能通過(guò)USART1進(jìn)行ISP，而互聯(lián)型產(chǎn)品的BootLoader有18KB，能通過(guò)USAT1、4、CAN等多種方式進(jìn)行ISP。小空量產(chǎn)品、中容量產(chǎn)品的BootLoader與大容量產(chǎn)品相同。

關(guān)于ISP與IAP

ISP（InSystemProgramming）在系統(tǒng)編程，是指直接在目標(biāo)電路板上對(duì)芯片進(jìn)行編程，一般需要一個(gè)自舉程序（BootLoader）來(lái)執(zhí)行。ISP也有叫ICP（InCircuitProgramming）、在電路編程、在線編程。

IAP（InApplicationProgramming）在應(yīng)用中編程，是指最終產(chǎn)品出廠后，由最終用戶在使用中對(duì)用戶程序部分進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。IAP要求將程序分成兩部分：引導(dǎo)程序、用戶程序。引導(dǎo)程序總是不變的。IAP也有叫在程序中編程。

ISP與IAP的區(qū)別在于，ISP一般是對(duì)芯片整片重新編程，用的是芯片廠的自舉程序。而IAP只是更新程序的一部分，用的是電器廠開(kāi)發(fā)的IAP引導(dǎo)程序。綜合來(lái)看，ISP受到的限制更多，而IAP由于是自己開(kāi)發(fā)的程序，更換程序的時(shí)候更容易操作。

FPEC

FPEC(FLASHProgram/Erasecontroller閃存編程/擦除控制器)，STM32通過(guò)FPEC來(lái)擦除和編程FLASH。FPEC使用7個(gè)寄存器來(lái)操作閃存：

FPEC鍵寄存器(FLASH_KEYR)寫(xiě)入鍵值解鎖。

選項(xiàng)字節(jié)鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR)寫(xiě)入鍵值解鎖選項(xiàng)字節(jié)操作。

閃存控制寄存器(FLASH_CR)選擇并啟動(dòng)閃存操作。

閃存狀態(tài)寄存器(FLASH_SR)查詢閃存操作狀態(tài)。

閃存地址寄存器(FLASH_AR)存儲(chǔ)閃存操作地址。

選項(xiàng)字節(jié)寄存器(FLASH_OBR)選項(xiàng)字節(jié)中主要數(shù)據(jù)的映象。

寫(xiě)保護(hù)寄存器(FLASH_WRPR)選項(xiàng)字節(jié)中寫(xiě)保護(hù)字節(jié)的映象。

鍵值

為了增強(qiáng)安全性，進(jìn)行某項(xiàng)操作時(shí)，須要向某個(gè)位置寫(xiě)入特定的數(shù)值，來(lái)驗(yàn)證是否為安全的操作，這些數(shù)值稱為鍵值。STM32的FLASH共有三個(gè)鍵值：

RDPRT鍵=0x000000A5用于解除讀保護(hù)

KEY1=0x45670123用于解除閃存鎖

KEY2=0xCDEF89AB用于解除閃存鎖

閃存鎖

在FLASH_CR中，有一個(gè)LOCK位，該位為1時(shí)，不能寫(xiě)FLASH_CR寄存器，從而也就不能擦除和編程FLASH，這稱為閃存鎖。

當(dāng)LOCK位為1時(shí)，閃存鎖有效，只有向FLASH_KEYR依次寫(xiě)入KEY1、KEY2后，LOCK位才會(huì)被硬件清零，從而解除閃存鎖。當(dāng)LOCK位為1時(shí)，對(duì)FLASH_KEYR的任何錯(cuò)誤寫(xiě)操作（第一次不是KEY1，或第二次不是KEY2），都將會(huì)導(dǎo)致閃存鎖的徹底鎖死，一旦閃存鎖徹底鎖死，在下一次復(fù)位前，都無(wú)法解鎖，只有復(fù)位后，閃存鎖才恢復(fù)為一般鎖住狀態(tài)。

復(fù)位后，LOCK位默認(rèn)為1，閃存鎖有效，此時(shí)，可以進(jìn)行解鎖。解鎖后，可進(jìn)行FLASH的擦除編程工作。任何時(shí)候，都可以通過(guò)對(duì)LOCK位置1來(lái)軟件加鎖，軟件加鎖與復(fù)位加鎖是一樣的，都可以解鎖。

主存儲(chǔ)塊的擦除

主存儲(chǔ)塊可以按頁(yè)擦除，也可以整片擦除。

頁(yè)擦除

主存儲(chǔ)塊的任何一頁(yè)都可以通過(guò)FPEC的頁(yè)擦除功能擦除。

建議使用以下步驟進(jìn)行頁(yè)擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位。以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的閃存操作。必須等待BSY位為0，才能繼續(xù)操作。

2．設(shè)置FLASH_CR寄存器的PER位為1。選擇頁(yè)擦除操作。

3．設(shè)置FLASH_AR寄存器為要擦除頁(yè)所在地址，選擇要擦除的頁(yè)。FLASH_AR的值在哪一頁(yè)范圍內(nèi)，就表示要擦除哪一頁(yè)。

4．設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1，啟動(dòng)擦除操作。

5．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。

6．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。

7．讀出被擦除的頁(yè)并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。

整片擦除

整片擦除功能擦除整個(gè)主存儲(chǔ)塊，信息塊不受此操作影響。

建議使用以下步驟進(jìn)行整片擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的閃存操作。

2．設(shè)置FLASH_CR寄存器的MER位為1。選擇整片擦除操作。

3．設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1。啟動(dòng)整片擦除操作。

4．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。

5．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。

6．讀出所有頁(yè)并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。

主存儲(chǔ)塊的編程

對(duì)主存儲(chǔ)塊編程每次可以寫(xiě)入16位。當(dāng)FLASH_CR寄存器的PG位為1時(shí)，在一個(gè)閃存地址寫(xiě)入一個(gè)半字（16位）將啟動(dòng)一次編程；寫(xiě)入任何非半字的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PEC都會(huì)產(chǎn)生總線錯(cuò)誤。在編程過(guò)程中(BSY位為1時(shí))，任何讀寫(xiě)閃存的操作都會(huì)使CPU暫停，直到此次閃存編程結(jié)束。

建議使用如下步驟對(duì)主存儲(chǔ)塊進(jìn)行編：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的編程操作。

2．設(shè)置FLASH_CR寄存器的PG位為1。選擇編程操作。

3．在指定的地址寫(xiě)入要編程的半字。直接用指針寫(xiě)。

4．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。

5．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。

6．讀出寫(xiě)入的地址并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。

關(guān)于主存儲(chǔ)塊擦除編程操作的一些疑問(wèn)

1．為什么每次都要檢查BSY位是否為0？

因?yàn)锽SY位為1時(shí)，不能對(duì)任何FPEC寄存器執(zhí)行寫(xiě)操作，所以必須要等BSY位為0時(shí)，才能執(zhí)行閃存操作。

2．如果沒(méi)有擦除就進(jìn)行編程，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？

STM32在執(zhí)行編程操作前，會(huì)先檢查要編程的地址是否被擦除，如果沒(méi)有，則不進(jìn)行編程，并置FLASH_SR寄存器的PGERR位為1。唯一例外的是，當(dāng)要編程的數(shù)據(jù)為0X0000時(shí)，即使未擦除，也會(huì)進(jìn)行編程，因?yàn)?X0000即使擦除也可以正確編程。

3．為什么操作后要讀出數(shù)據(jù)并驗(yàn)證？

STM32在某些特殊情況下（例如FPEC被鎖?。?，可能根本就沒(méi)有執(zhí)行所要的操作，僅通過(guò)寄存器無(wú)法判斷操作是否成功。所以，保險(xiǎn)起見(jiàn)，操作后都要讀出所有數(shù)據(jù)檢查。

4．等待BSY位為1的時(shí)間以多少為合適？

請(qǐng)參考STM32固件庫(kù)中的數(shù)據(jù)。

5．FLASH編程手冊(cè)上說(shuō)進(jìn)行閃存操作（擦除或編程）時(shí)，必須打開(kāi)內(nèi)部的RC振蕩器(HSI)，是不是一定要用HIS進(jìn)行閃存的擦除及編程操作？

對(duì)于這點(diǎn)，我的理解是，進(jìn)行閃存操作時(shí)，必須要保證HIS沒(méi)有被關(guān)閉，但是操作時(shí)的系統(tǒng)仍然可以是HSE時(shí)鐘。STM32復(fù)位后，HIS默認(rèn)是開(kāi)的，只要你不為了低功耗去主動(dòng)關(guān)閉它，則用什么時(shí)鐘都可以進(jìn)行閃存操作的。我所編的程序也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。