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STM32学习笔记一一FLASH 模拟 EEPROM,stm32操作系统学习笔记

时间:2023-05-05 07:12:32 阅读:232968 作者:294

前言:

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1. 简述

STM32 本身没有自带 EEPROM,但是 STM32 具有在应用编程(IAP:In Application Programming)功能,可以把它的 FLASH 当成 EEPROM 来使用。

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。MiniSTM32 开发板选择的 STM32F103RCT6 的 FLASH 容量为 256K 字节,属于大容量产品,闪存模块组织如下图:

1.1 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)。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 (BOOT0、BOOT1)都接 GND 的时候,就是从 0X08000000开始运行代码的。

1.2 信息块:

该部分分为 2 个小部分,其中启动程序代码(2K),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.

1.3 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。

2. 闪存读取

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。

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。

等待周期体现了系统时钟(SYSCLK)频率与闪存访问时间的关系:

等待周期系统时钟0等待周期0 < SYSCLK < 24MHz1等待周期24MHz < SYSCLK ≤ 48MHz2等待周期48MHz < SYSCLK ≤ 72MHz

读取地址设置:

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 改为 vu8,即可读取指定地址的一个字节。

对于指针的解释,可学习求求你,不要再纠结指针了,通过与别人的交流讨论,对于提高对知识的理解是大有裨益的!

3. 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。

3.1 FPEC 键寄存器(FLASH_KEYR)

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!), 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。

3.2 STM32 闪存编程过程

(1)检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁,如果没有则先解锁;
(2)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;
(3)设置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位为’ 1’;
(3)在指定的地址写入要编程的半字;
(4) 等待 BSY 位变为’ 0’;
(5)读出写入的地址并验证数据。

3.3 STM32 闪存页擦除过程

在 STM32 的 FLASH 编程的时候,要先判断缩写地址是否被擦除了。 STM32 的闪存擦除分为两种:页擦除和整片擦除

(1)检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁,如果没有则先解锁;
(2)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;
(3)设置 FLASH_CR 寄存器的 PER 位为’ 1’;
(4) 用 FLASH_AR 寄存器选择要擦除的页;
(5) 设置 FLASH_CR 寄存器的 STRT 位为’ 1’;
(6) 等待 BSY 位变为’ 0’;
(7)读出被擦除的页并做验证。

3.4 FLASH相关寄存器介绍

(1)PEC 键寄存器: FLASH_KEYR

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

(2)闪存控制寄存器: FLASH_CR

LOCK 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: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: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:用于选择编程操作,在往 FLASH 写数据的时候,该位需要置 1。

(3)闪存状态寄存器: FLASH_SR

该寄存器主要用来指示当前 FPEC 的操作编程状态。

(4)存地址寄存器: FLASH_AR

4. 软件实现 4.1 FLASH操作 #ifndef __STMFLASH_H__#define __STMFLASH_H__#include "sys.h"#define STM32_FLASH_SIZE 256 //所选STM32的FLASH容量大小(单位为K)#define STM32_FLASH_WREN 1 //使能FLASH写入(0,不使能;1,使能)//FLASH起始地址#define STM32_FLASH_BASE 0x08000000 //STM32 FLASH的起始地址u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr); //读出半字 void STMFLASH_WriteLenByte(u32 WriteAddr,u32 DataToWrite,u16 Len);//指定地址开始写入指定长度的数据u32 STMFLASH_ReadLenByte(u32 ReadAddr,u16 Len);//指定地址开始读取指定长度数据void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite);//从指定地址开始写入指定长度的数据void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead); //从指定地址开始读出指定长度的数据//测试写入void Test_Write(u32 WriteAddr,u16 WriteData); #endif //读取指定地址的半字(16位数据)//faddr:读地址(此地址必须为2的倍数!!)//返回值:对应数据.u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr){return *(vu16*)faddr; }#if STM32_FLASH_WREN//如果使能了写 //不检查的写入//WriteAddr:起始地址//pBuffer:数据指针//NumToWrite:半字(16位)数 void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite) { u16 i;for(i=0;i<NumToWrite;i++){FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr,pBuffer[i]); WriteAddr+=2;//地址增加2.} } //从指定地址开始写入指定长度的数据//WriteAddr:起始地址(此地址必须为2的倍数!!)//pBuffer:数据指针//NumToWrite:半字(16位)数(就是要写入的16位数据的个数.)#if STM32_FLASH_SIZE<256#define STM_SECTOR_SIZE 1024 //字节#else #define STM_SECTOR_SIZE2048#endifu16 STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];//最多是2K字节void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite){u32 secpos; //扇区地址u16 secoff; //扇区内偏移地址(16位字计算)u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算) u16 i; u32 offaddr; //去掉0X08000000后的地址if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址FLASH_Unlock();//解锁offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;//实际偏移地址.secpos = offaddr / STM_SECTOR_SIZE;//扇区地址 0~127 for STM32F103RBT6secoff = (offaddr % STM_SECTOR_SIZE)/2;//在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)secremain = STM_SECTOR_SIZE/2 - secoff;//扇区剩余空间大小 if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围while(1) {STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据{if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除 }if(i<secremain)//需要擦除{FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区for(i=0;i<secremain;i++)//复制{STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i]; }STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//写入整个扇区 }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间. if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了else//写入未结束{secpos ++;//扇区地址增1secoff = 0;//偏移位置为0 pBuffer += secremain; //指针偏移WriteAddr += secremain;//写地址偏移 NumToWrite -= secremain;//字节(16位)数递减if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain = STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是写不完else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了} };FLASH_Lock();//上锁}#endif//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//NumToWrite:半字(16位)数void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead) {u16 i;for(i=0;i<NumToRead;i++){pBuffer[i]=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.ReadAddr+=2;//偏移2个字节.}}////WriteAddr:起始地址//WriteData:要写入的数据void Test_Write(u32 WriteAddr,u16 WriteData) {STMFLASH_Write(WriteAddr,&WriteData,1);//写入一个字 } 4.2 测试

测试实现就是想 FLASH 特定的地址写入一定长度的数据,再读出来,类似 SPI 读取外部 FLASH 的操作。

现象:

读取的数据为:u8 TEXT_Buffer[]={“STM32 FLASH TEST”};

参考:

原子库函数手册STM32中文参考手册

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