前言

本文主要介绍STM32多种的内部Flash读写方式和读写长文件的功能函数怎样编写。阅读完本文可以使你能够正常的完成Flash读写操作。

介绍STM32 FLASH

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。本次实验选用的STM32 开发板是F103ZET6，其 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 所示：

, G- |3 B1 i5 A$ d- A! b

7 }% F( C8 b8 B( W7 Q6 |3 ~; tSTM32 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。
0 R; w5 F* V7 U) l+ L# h. t& Z* e# ]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。
1 z8 ~& I# G' g4 B% c( s1 U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。

; M, {; C! |% s0 z+ ~7 z. `8 ~( l

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
" {7 o$ b+ Y; J7 M) A' [! ?32 位寄存器，他们分别是：

• FPEC 键寄存器(FLASH_KEYR)
• 选择字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR)
• 闪存控制寄存器(FLASH_CR)
• 闪存状态寄存器(FLASH_SR)
• 闪存地址寄存器(FLASH_AR)
• 选择字节寄存器(FLASH_OBR)
• 写保护寄存器(FLASH_WRPR)
  7 i& _" W/ {/ |% _' q! i- o1 USTM32 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，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。
  + h# D+ {. I  ^) y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 写入过程如图所示。
• 
  
  STM32的Flash写入顺序如下：
• 
  
• 检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁，如果没有则先解锁
• 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
• 设置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位为’1’
• 在指定的地址写入要编程的半字
• 等待 BSY 位变为’0’ - 读出写入的地址并验证数据
  
  6 \; Z- J& q: [' y' v7 N/ I

Flash读写的标准库函数

• 解锁函数：void FLASH_Unlock(void)；
  5 I: ~. O( g% G$ Z: K对 FLASH 进行写操作前必须先解锁，解锁操作也就是必须在 FLASH_KEYR 寄存器写入特定的序列,固件库函数实现很简单：只需要直接调用 FLASH_Unlock();即可。
• 锁定函数：void FLASH_Lock(void)；
    ~1 X4 j9 ^% K. m6 B: n有解锁当然就有上锁，为了保护Flash，读写和擦除全部需要的Flash后需要上锁，只需要调用：FLASH_Lock()；
• 写操作函数：
  固件库提供了三个 FLASH 写函数
  
  + O5 J6 ]3 {8 k5 `) s7 r

! q- u" Z$ O& D+ q6 c* V1 Y6 Q

1. FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

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: x( J0 L6 z; I; Y

顾名思义分别为：FLASH_ProgramWord 为 32 位字写入函数，其他分别为 16 位半字写入和用户选择字节写入函数。这里需要说明，32 位字节写入实际上是写入的两次 16 位数据，写完第一次后地址+2，这与我们前面讲解的 STM32 闪存的编程每次必须写入 16 位并不矛盾。写入 8位实际也是占用的两个地址了，跟写入 16 位基本上没啥区别。

6 |: h& \# u8 o5 a8 z) J4. 获取 FLASH 状态
主要是用的函数是：FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)；
/ S; d( V9 V) b$ y+ {; ~2 x返回值是通过枚举类型定义的，分别为：
$ N8 C/ [! y) @FLASH_BUSY = 1,//忙
FLASH_ERROR_PG,//编程错误
3 @) j3 {6 ~$ l0 HFLASH_ERROR_WRP,//写保护错误
FLASH_COMPLETE,//操作完成
; y2 z0 G& D2 Z$ zFLASH_TIMEOUT//操作超时

5. 等待操作完成函数
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。
6 B7 m( r% Q  m2 P) E所以在每次操作之前，我们都要等待上一次操作完成这次操作才能开始。使用的函数是：FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)入口参数为等待时间，返回值是 FLASH 的状态，这个很容易理解，这个函数本身我们在固件库中使用得不多，但是在固件库函数体中间可以多次看到。

6. 读 FLASH 特定地址数据函数
有写就必定有读，而读取 FLASH 指定地址的半字的函数固件库并没有给出来，这里我们自己写的一个函数。

8 V1 i( X3 O( S' L# {% m0 U4 F

1. u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr){return *(vu16*)faddr; }

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9 K3 T- d9 _3 N6 y" K7 G/ q1 L3 u
1 M% `2 D# N) Z% k6 U; \2 T软件设计
- A; ]6 i6 G  o& q. j" ZFLASH的读取
% \+ Q' `8 w3 R- t/ X; \& ^( B" C0 N直接读取某一地址的内容

因为读取FLASH并不需要解锁，我们可以直接用指针指向所读的地址，之后读取此地址的内容即可。

p = (uint32_t *)(0x08008000);printf("\r\n读取内部FLASH该地址存储的内容为：0x%x",*p);

此程序就是先将0x08008000赋给指针变量P，之后将P指向地址的内容以16进制的格式输出出来。

$ Q: |2 C: [6 J. _# ]

读取选定位置的选定大小的内容

• 首先我们编写一个函数，用以读取指定地址的半字(16位数据)。
  
  - H( e) n6 ?1 {" N7 T8 v

1. u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr){
   
2.         return *(vu16*)faddr; }

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3 N3 n+ J  J+ D9 Y3 k9 G5 s; d

• 从指定地址开始读出指定长度的数据
  
  

• LReadAddr:起始地址
• pBuffer:数据指针
• NumToWrite:半字(16位)数
  
  
  . K# t' ?+ |% L2 z- y3 d

1. void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)           {
   * d3 v! D( ?1 T& ~7 g2 a
2.         u16 i;
     K3 q5 t* J. S/ w4 P2 l9 M
3.         for(i=0;i<NumToRead;i++)
   
4.         {
   
5.                 pBuffer=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.
   
6.                 ReadAddr+=2;//偏移2个字节.        
   9 l9 x) `, ~. K8 E, M
7.         }}

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当我们想读取FLASH内容时，只需要直接调用上面的函数即可。

1. STMFLASH_Read(FLASH_ADDR,Temporary_storage,size);

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这里FLASH_ADDR是我们要读取的起始地址，Temporary_storage是
16位的指针变量，存放我们读取到的内容， size是我们要读取的大小，值得注意的是，size是半字大小，也就是有多少个两个字节。比如我们要读取100个字节，size就可以填50。

# }2 C0 o  I7 H7 A0 `4 V! E

FLASH的写入
直接使用标准库写入

首先需要先解锁

1. FLASH_Unlock();

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: i) |" j9 D& `# l5 L

写入前需要擦除当前页，对擦除有不理解的可以看我的另一篇文章：基于STM32的Flash擦除方式

1. FLASH_ErasePage(0x08000000+2*1024*5);

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之后可以调用固件库函数，进行写入。例如向地址 0x08000000+210245 至 0x08000000+210246 地址写入数据

1. FLASH_ProgramWord(0x08000000+2*1024*5,0x01234567);

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写入之后，不要忘了上锁。

1. FLASH_Lock();

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3 F- l# \* L+ ~6 x( W8 T+ s

! K: Q4 u6 A9 e( ~. X写入选定位置的选定大小的内容

我们首先编写一个不检查的写入的函数。
4 C$ z. T8 w4 ^/ b: ]WriteAddr:起始地址，pBuffer:数据指针，NumToWrite:半字(16位)数 。

1. void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)   {                                          
   
2.         u16 i;
   
3.         for(i=0;i<NumToWrite;i++)
   
4.         {
   
5.                 FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr,pBuffer);
   
6.             WriteAddr+=2;//地址增加2.
   
7.         }  }

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之后编写函数，实现从指定地址写入指定大小的指定内容。

1. void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)        {
   
2.         u32 secpos;           //扇区地址
   
3.         u16 secoff;           //扇区内偏移地址(16位字计算)
   6 B, X; W' R% R7 |
4.         u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)           
   * ~4 m3 \7 }% I3 N7 _! S9 m% J
5.          u16 i;   
   
6.         u32 offaddr;   //去掉0X08000000后的地址
   
7.         if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址
   ' P2 [0 m. [9 P8 O1 O; L0 g
8.         FLASH_Unlock();                                                //解锁
   
9.         offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;                //实际偏移地址.
   
10.         secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;                        //扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6
    6 R% e- S7 w9 ?- d
11.         secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;                //在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)
    6 ]3 E& O/ ?, n: E
12.         secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;                //扇区剩余空间大小   
    0 U, v; V" B) q8 f" J
13.         if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围
    
14.         while(1)
    
15.         {        
    
16.                 STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容
    ) v! N! {/ r( X. e+ g; y: ~  V
17.                 for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
    - s0 k* `! |, \0 n
18.                 {
    
19.                         if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除            
    : Q" }# T' Y6 M0 [1 u: A
20.                 }
    
21.                 if(i<secremain)//需要擦除
    # H6 p4 A& o% G! P# ]7 v8 Q
22.                 {
    
23.                         FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区
    2 |- J- I/ N9 h2 `& y
24.                         for(i=0;i<secremain;i++)//复制
    
25.                         {
    
26.                                 STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer;         
    4 J' @+ x5 Y! q( T, e) V
27.                         }
    
28.                         STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//写入整个扇区  
    
29.                 }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.                                    
    4 {2 f0 c/ X' F0 z4 Q' D6 f. v" }
30.                 if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了
    
31.                 else//写入未结束
    
32.                 {
    
33.                         secpos++;                                //扇区地址增1
    / U* Q' B0 x* B& M: @/ P2 g0 Q
34.                         secoff=0;                                //偏移位置为0         
    
35.                            pBuffer+=secremain;          //指针偏移
    ( P! o+ B. ~5 i( c
36.                         WriteAddr+=secremain;        //写地址偏移           
      M3 }8 e6 I$ h3 d2 N% L1 D; F1 @
37.                            NumToWrite-=secremain;        //字节(16位)数递减
    
38.                         if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是写不完
    
39.                         else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了
    4 r; L" r  w0 @# k1 i
40.                 }         
    4 K5 Y- ]) y" Q4 U2 Q
41.         };        
    
42.         FLASH_Lock();//上锁}

复制代码

- o0 U/ {4 ?9 ]' p1 g1 j; r+ d5 M8 o

使用时，我们只需要当我们功能需要写入Flash时，调用此函数即可。

1. STMFLASH_Write(FLASH_ADDR,flg_false,size);//将标志位置为更改为0x00

复制代码

5 b$ `+ F1 W" p  s4 n

此语句实现从FLASH_ADDR地址写入size大小的Temporary_storage数据。

如何在Keil 5中查看Flash某地址的内容

Keil的软件调试中，有专门可以查看所连接的板子的Flash的内容。
- ]) k* {$ i1 p7 G' t, }首先我们点击调试按钮，如下图。

( P4 d& n! A: {' W' G0 {

0 Y. t* L* m+ T, U5 G9 P  G8 c之后我们在View中找到memory Windows，选择memory1。之后我们就可以看到右下角出现Flash的内容,第一次打开是空白，因为还没有选定地址，会出现下图内容。

4 o4 q/ [2 J( }$ w* V: t我们在地址处填写想查看的地址，比如查看0x0800 3A98，输入完成后点击回车，就会出现Flash地址对应的内容。

, m) F0 b: x! ?; d* b& P
9 g; j3 B  S5 Q2 O) i" |