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STM32学习笔记 | 片内FLASH读写失败问题分析

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STMCU小助手 发布时间:2021-3-9 13:04
STM32学习笔记 | 片内FLASH读写失败问题分析

: G5 i4 {. I2 _
FLASH,指Flash Memory,是一种非易失性存储器(闪存),掉电能正常保存数据。
STM32的存储器通常包含内部SRAM、内部FLASH,部分系列还包含EEPROM。其中FLASH通常用于存储代码或数据,可被读写访问。

$ N% _5 P# a; u$ x7 X* S
STM32 FLASH 基础内容
& `# |; m; {& ]
STM32的FLASH组织结构,可能因不同系列、型号略有不同。比如大家熟悉的STM32F1中小容量一页大小只有1K,而F1大容量一页有2K。
还比如有些系列以扇区为最小单元,有的扇区最小16K,有的128K不等。
本文主要结合F4系列来描述关于FLASH的相关内容。
* U7 o2 m- f  R$ s
1.Flash 结构
$ M9 o1 k- ?7 h
通常Flash包含几大块,这里以F40x为例:
※       主存储器:用来存放用户代码或数据。
※       系统存储器:用来存放出厂程序,一般是启动程序代码。
※       OTP 区域:一小段一次性可编程区域,供用户存放特定的数据。
※       选项字节:存放与芯片资源或属性相关的配置信息。

$ X( r0 N" i5 `  J
1.1.jpg
& u. ^1 J$ |& k  _+ M
2.Flash 常规操作

  n( v) e5 Y2 D- r, R
Flash 读、写(编程)、擦除:
※       128 位宽数据读取
※       字节、半字、字和双字数据写入
※       扇区擦除与全部擦除
(提示:不同系列可能存在差异,比如还有字节读取,页擦除等)
Flash 读、写保护:通过配置选项字节实现。
* D* h& }: ~1 t* H! x
3.Flash 容量
# a# r7 Q4 f3 O7 t/ o( ?/ Y* D
STM32的Flash容量出厂已经决定,可根据型号得知容量大小。
3 V- x, _4 |; S( d2 Z$ e, q
1.2.jpg

- M/ T8 r" m5 l$ Q
4.存储器端格式

+ I  {. q. Q5 U6 Y6 e
目前STM32存储器组织结构默认为小端格式:数据的低字节保存在内存的低地址。
更多内容请查阅芯片对应的参考手册。
% B( m6 O$ D7 N/ Q/ x
FLASH 选项字节
" g  q" i: x' B1 f9 [+ l- e# o5 L
STM32内部Flash具有读写保护功能,想要对Flash进行读写操作,首先要去除读写保护,读写保护通过配置选项字节完成。
配置选项字节,常见两种方式:1.软件编码;2.编程工具;
# A# R2 j0 z. A0 {* x
1.软件编码

: i) F. V" l. O2 J- P* f
比如STM32F4系列标准外设库库提供函数:

, k% {1 c/ s- z
  1. <font face="微软雅黑">void         FLASH_OB_Unlock(void);
    ( i3 g. {0 z8 E* e6 N4 F
  2. void         FLASH_OB_Lock(void);( I  I$ Y2 T( I% e% ~2 H# o
  3. void         FLASH_OB_WRPConfig(uint32_t OB_WRP, FunctionalState NewState);
    6 Q; s; R+ P4 d& e: ~
  4. void         FLASH_OB_WRP1Config(uint32_t OB_WRP, FunctionalState NewState);
    ) \" V! Q- j9 t2 f4 A5 A
  5. void         FLASH_OB_PCROPSelectionConfig(uint8_t OB_PcROP);) Z7 v+ J- l# B# @
  6. void         FLASH_OB_PCROPConfig(uint32_t OB_PCROP, FunctionalState NewState);
    ; G/ @& K- s# g, J
  7. void         FLASH_OB_PCROP1Config(uint32_t OB_PCROP, FunctionalState NewState);! I" ?* m! M4 L6 ~* d
  8. void         FLASH_OB_RDPConfig(uint8_t OB_RDP);
    9 B$ D; k/ J5 f/ z
  9. void         FLASH_OB_UserConfig(uint8_t OB_IWDG, uint8_t OB_STOP, uint8_t OB_STDBY);
    9 ~9 |) ]/ \  b
  10. void         FLASH_OB_BORConfig(uint8_t OB_BOR);
    - {9 i4 n# X6 C3 Y' M; R( T8 C
  11. void         FLASH_OB_BootConfig(uint8_t OB_BOOT);
    ( f& D' Q1 F( ^
  12. FLASH_Status FLASH_OB_Launch(void);" l; W* q3 ^( ?+ E1 s1 @* q
  13. uint8_t      FLASH_OB_GetUser(void);
    4 M% L, x1 E( }, i( o2 @
  14. uint16_t     FLASH_OB_GetWRP(void);) K# i: ~" o+ d' n2 v' T! M, ]
  15. uint16_t     FLASH_OB_GetWRP1(void);4 J* v3 r9 K( y7 E6 T: d* G) o
  16. uint16_t     FLASH_OB_GetPCROP(void);
    # K3 e3 u" _. Q3 K. g3 g
  17. uint16_t     FLASH_OB_GetPCROP1(void);
    * L  K. n! Z3 c- N8 J
  18. FlagStatus   FLASH_OB_GetRDP(void);8 Y: P2 b, t. R0 S/ t+ n
  19. uint8_t      FLASH_OB_GetBOR(void);</font>
复制代码

/ i' C! j0 w9 {0 v0 {* Z
软件编码通过调用这些函数接口就可以配置选项字节。

$ Q' b8 X. B. T+ I# W) j
2.编程工具
! F* [0 q: d. f3 b( V+ P  S$ E, z. f
比如STM32CubeProg编程工具:
6 V. @# r# I( v
1.3.png
( n  ]* Y# ^4 s  k% a: e3 a
配置STM32选项字节,还可通过ST-LINKUtility、STVP等类似工具进行配置。
提示:不同型号的STM32选项字节可能略有差异。

) U2 A* G* o: p, I# }
FLASH 读写擦除操作
; s  n: W& q& ?$ K  ?* `& V1 U
STM32内部Flash和其他外部Flash类似,支持读、写、擦除等常规操作。对内部Flash操作之前通常需要解锁、去保护等操作。
比如:

6 }7 [& C! L& U+ |3 _: d1 ^* K
  1. <font face="微软雅黑">FLASH_OB_Lock();! e  b. j# P7 R7 a2 |3 _
  2. FLASH_OB_WRPConfig(OB_WRP_Sector_All, ENABLE);
    ; G; r! G# ?- I3 B
  3. FLASH_OB_PCROPConfig(OB_PCROP_Sector_All, ENABLE);</font>
复制代码
: R: j2 Y2 d- o/ ]( G
1.读数据
& |2 T+ r- r; n$ Q4 }/ M( i
读取内部Flash数据通常有两种方式:
※       通过程序(编码)读取
※       通过外部(编程)工具读取

; a  }+ A( |, S0 P$ u. u! F& N8 a
程序(编码)读取:
  1. <font face="微软雅黑">uint32_t uwData32 = 0;uint32_t uwAddress = 0x08001000;uwData32 = *(__IO uint32_t*)uwAddress;</font>
复制代码
外部编程工具读取:
读取前提:没有读保护,设置好读取地址,长度、数据宽度等。
; Y! M- r9 m, Q+ `( ~9 L
1.4.png

" r0 }4 J" |% ?" }& K$ w
2.写数据
# b% w% ~. O4 k* b: d" S+ q( U
往STM32内部Flash写数据和读数据类似,但写数据地址不能有数据,也就是写之前要擦除数据。
所以,相对读数据,通常写之前需要一些额外操作,比如:
  1. FLASH_Unlock();
    5 ?! D8 N3 P5 e/ G. G# \. p
  2. FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR | ' W1 P$ {  S8 u+ U
  3.                 FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR);
复制代码

  i2 {! j$ t1 O
通过工具写数据,就是我们量产时说的下载数据,正式一点说法叫编程。
$ u* W+ b6 y2 i
3.擦除数据
) p+ _; k9 W6 y* `
擦除数据通常分擦除页、扇区、整块,擦除时间也因型号不同、速度不同有差异。
提示:该部分内容建议参考官方提供的Demo(标准外设库和HAL都有基本例程)

; u1 [( X- j( w" @' i% c# V/ D
FLASH 常见问题
: U0 j  Q7 H* J  u' N
STM32内部Flash主要用途是存储程序代码和数据。操作内部Flash要慎重,一旦操作不当就有可能会破坏整个程序。
) R) b+ o5 H4 P% n5 O2 s4 }
问题一:编程(写数据)地址非对齐
写数据时,我们要指定写入的地址,如果写入地址为非对齐,则会出现编程对齐错误。
比如:遵循32位(4字节)地址对齐,你的地址只能是4的倍数。0x08001000正确,0x08001001错误。
提示:不同型号对齐宽度可能不同,有的32位、有的128位等。
解决办法:通过“取余”判断地址。

) I5 k& {/ h; x: R; }
问题二:编程地址数据未擦除
写数据之前需要擦除对应地址数据才能正常写入,否则会出现失败。
我们擦除数据通常是页,或扇区,写入某个地址数据,就可能影响其他地址的数据,如果直接覆盖就会出现问题。
解决办法:通常的做法是读出整页(或扇区)数据并缓存,再擦除整页,再写入。
7 j- T! x4 ?! _/ A
问题三:擦除时读取数据
STM32内部Flash在进行写或擦除操作时,总线处于阻塞状态,此时读取Flash数据就会出现失败。【双BANK模式除外】
解决办法:通过标志判断写/擦除操作是否完成。
% G6 \) K5 `- q5 Y
问题四:电压不稳定写入失败
处于外界干扰较大的环境,供电就有暂降的可能,而对STM32内部Flash进行操作时,如果低于特定电压就会出现编程失败。
操作Flash的最低电压既与工作频率有关,也与STM32型号有关(具体需要看数据手册)。
解决办法:通过完善硬件电路保证电压稳定。电源电压不够或不稳导致隐患往往不易觉察!!
( h8 a( p3 X4 A- G% |
复盘一下
▼FLASH 基础内容:结构、常规操作、容量、大小端格式;
▼FLASH 选项字节:通过软件编码和编程工具配置;
▼FLASH 读写擦除操作:常规程序读写操作、工具的读写操作;
▼FLASH 常见问题:编程地址非对齐、数据未擦除、擦除同时读取数据、电压不稳定写入失败。

# |3 j) b/ F9 G9 g* A$ S& J
文章出处: STM32
+ M. e8 X/ ]4 g2 o, K
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