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【经验之谈】基于STM32F103神操作--如何快速读写内部flash?的经验分享

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STMCU小助手 发布时间:2022-12-9 18:00

一、芯片FLASH容量分类:


可以看到我们今天介绍的这款芯片的flash大小是64K的,网上也有人说它可以支持到128K,但是官方给出的解释是前64K是有保证的,后面的无法保证,所以想要使用的小伙伴需要慎重。
现在芯片的flash大小我们知道了,下面就可以看看这个flash是怎么划分的了,通过芯片数据手册,我们能看到今天说的STM32F103C8T6是属于中等容量的设备。

既然是中等容量的设备了,那我们就来看看flash划分吧,在STM32的闪存编程手册中有这样一段话:按照不同容量,
存储器组织成:
32个1K字节/页(小容量)
128个1K字节/页(中容量)
256个2K字节/页(大容量)
这段话怎么理解呢,就是告诉我们小容量的设备(内存是6K和32K)的设备是由1K字节每页组成的,
中容量的设备(内存是64K和128K)的设备是由1K字节每页组成的,
大容量的设备(内存是256K、384K和512K)的设备是由2K字节每页组成的,
举个例子吧:
一个芯片的存储容量是64K,这64K是什么呢,就是64*1024个BYTE,一个BYTE是由8位0或1组成的,(比如0000 1111 这8个二进制数组成了一个字节,用十进制来说就是15)
小结一下:64K的flash可以存储64*1024个字节的数据。
咱们继续说,这64K的数据怎么划分,存储是按照页为单位进行存储的,一页1K的容量,也就说一页可以存储1024个字节
一共是多少页?
答案是:64页,我们看一下官方是不是这么说的

在闪存编程手册里确实是这么说的,所以我们刚才说是64页是正确的


二、 读写步骤:
上面我们知道了芯片是怎么分类的,下面我们就重点来讲解一下芯片是怎么读写的。
内部flash我们参照HAL库或者标准库,直接调用ST公司给我们封装好的库进行编程就可以了,这里我用的是标准库,有兴趣的小伙伴可以去看看HAL库
是不是有小伙伴会疑问什么是标准库,什么是HAL库?
在这里给大家解释一下,这两个库都是ST公司,直接把寄存器封装成函数,供大家直接调用某一个函数,就可以完成各种寄存器的配置,不容大家直面芯片的寄存器,方便阅读和使用,因为每个函数的名称功能都是不一样的,在调用前可以参考函数的注释,在F0和F4的标准库里甚至有每个函数的用法,不知道为什么在F1的库里把使用步骤去掉了。
咱们继续,读写的话库函数分为:

  1. /*------------ Functions used for all STM32F10x devices -----*/

  2. void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);

  3. void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess);

  4. void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer);

  5. void FLASH_Unlock(void);

  6. void FLASH_Lock(void);

  7. FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);

  8. FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);

  9. FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

  10. FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);

  11. FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);

  12. FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

  13. FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);

  14. FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);

  15. FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);

  16. uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);

  17. uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);

  18. FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);

  19. FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);

  20. void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);

  21. FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);

  22. void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);

  23. FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);

  24. FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);



  25. /*------------ New function used for all STM32F10x devices -----*/

  26. void FLASH_UnlockBank1(void);

  27. void FLASH_LockBank1(void);

  28. FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void);

  29. FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void);

  30. FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout);
复制代码


在这里就不一个一个的详细说了,我们说一下常用的就行
1. 解锁

void FLASH_Unlock(void);


2. 上锁

void FLASH_Lock(void);


3. 页擦除

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);4. 半字写入
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);上面这4个函数就是我们最常用的。下面说一下数据写入的步骤,第一步:解锁第二步:判断写入的数据是否被擦除过,也就是判断写入的地址内存放的是不是0xFFFF 这里要重点说一下,为什么要判断是不是0xFFFF而不是判断是不是0xFF呢?因为我们每次写入数据都要写入半字,也就是两个字节的数据才行,而且写入的地址只能是2的整数倍,不能是奇数。这里大家注意一下。第三步:写入数据 STM32F103C8T6只能按照半字的方式进行数据写入,写入前的数据必须是0XFFFF,因为FLASH数据写入,只能写0,不能写1,这也就是为什么我们要先确保写入前的数据是被擦除了的原因。第四步:上锁第五步:验证写入是否正确其实第五步可以省略。我们看看官方给的写入过


好了,其实是一样的。
下面我就和大家来分享一下(百分之九十九参考的正点原子的例程)

  1. //不检查的写入

  2. //WriteAddr:起始地址

  3. //pBuffer:数据指针

  4. //NumToWrite:半字(16位)数   

  5. void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)   

  6. {                                          

  7.         u16 i;

  8.         for(i=0;i<NumToWrite;i++)

  9.         {

  10.                 FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr,pBuffer);

  11.             WriteAddr+=2;//地址增加2.

  12.         }  

  13. }
复制代码
  1. //从指定地址开始写入指定长度的数据

  2. //WriteAddr:起始地址(此地址必须为2的倍数!!)

  3. //pBuffer:数据指针

  4. //NumToWrite:半字(16位)数(就是要写入的16位数据的个数.)



  5. u16 STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];//最多是2K字节

  6. void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)        

  7. {

  8.         u32 secpos;           //扇区地址

  9.         u16 secoff;           //扇区内偏移地址(16位字计算)

  10.         u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)           

  11.          u16 i;   

  12.         u32 offaddr;   //去掉0X08000000后的地址

  13.         if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址

  14.         FLASH_Unlock();                                                //解锁

  15.         offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;                //实际偏移地址.

  16.         secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;                        //扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6

  17.         secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;                //在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)

  18.         secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;                //扇区剩余空间大小   

  19.         if(NumToWrite<=secremain)

  20.         {

  21.           secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围

  22.         }

  23.         while(1)

  24.         {        

  25.                 STMFLASH_Read(((secpos*STM_SECTOR_SIZE)+STM32_FLASH_BASE),STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容

  26.                 for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据

  27. //                for(i=0;i<(STM_SECTOR_SIZE/2);i++)//校验数据

  28.                 {

  29.                         if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除  

  30. //        if(STMFLASH_BUF!=0XFFFF)break;//需要擦除                        

  31.                 }

  32.                 FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);

  33.                 if(i<secremain)//需要擦除

  34. //                if(i<(STM_SECTOR_SIZE/2))//需要擦除

  35.                 {

  36.                         FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);



  37.                         FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区

  38.                         for(i=0;i<secremain;i++)//复制

  39.                         {

  40.                                 STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer;         

  41.                         }

  42.                         STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//写入整个扇区  

  43.                 }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.                                    

  44.                 if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了

  45.                 else//写入未结束

  46.                 {

  47.                                 secpos++;                                //扇区地址增1

  48.                                 secoff=0;                                //偏移位置为0         

  49.                                   pBuffer+=secremain;          //指针偏移

  50.                                 WriteAddr+=(secremain*2);        //写地址偏移           

  51.                                  NumToWrite-=secremain;        //字节(16位)数递减

  52.                                 if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))

  53.                                 {

  54.                                   secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是写不完

  55.                                 }

  56.                                 else

  57.                                 {

  58.                                   secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了

  59.                                 }

  60.                 }         

  61.         }        

  62.         FLASH_Lock();//上锁

  63. }
复制代码


最终我们调用STMFLASH_Write()函数进行数据的写入,是不是有没看懂的小伙伴,我给大家解释一下写入的过程吧

这个STMFLASH_Write()函数,是说给定一个写入的地址、数据和写入的个数,然后按照给定的地址开始写数据,注意红色字体。
写数据是怎么做的呢
首先是整理一下写入的页地址和需要写入多少页,每一页写入的话起始地址是什么
然后开始一页一页的写,当遇到跨页写入的时候,把第二页的地址写进去,写的个数继续写入就行
如果还有不明白的可以在下面留言,我给大家解答
还有一个地方很重要,就是我修改了库函数



    1. /**
    2.   * [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url]  Programs a half word at a specified address.
    3.   * [url=home.php?mod=space&uid=536309]@NOTE[/url]   This function can be used for all STM32F10x devices.
    4.   * @param  Address: specifies the address to be programmed.
    5.   * @param  Data: specifies the data to be programmed.
    6.   * @retval FLASH Status: The returned value can be: FLASH_ERROR_PG,
    7.   *         FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
    8.   */

    9. FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)

    10. {

    11.         FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);

    12.   FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;

    13.   /* Check the parameters */

    14.   assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));



    15. #ifdef STM32F10X_XL

    16.   /* Wait for last operation to be completed */

    17.   status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);



    18.   if(Address < FLASH_BANK1_END_ADDRESS)

    19.   {

    20.     if(status == FLASH_COMPLETE)

    21.     {

    22.       /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */

    23.       FLASH->CR |= CR_PG_Set;



    24.       *(__IO uint16_t*)Address = Data;

    25.       /* Wait for last operation to be completed */

    26.       status = FLASH_WaitForLastBank1Operation(ProgramTimeout);



    27.       /* Disable the PG Bit */

    28.       FLASH->CR &= CR_PG_Reset;

    29.     }

    30.   }

    31.   else

    32.   {

    33.     if(status == FLASH_COMPLETE)

    34.     {

    35.       /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */

    36.       FLASH->CR2 |= CR_PG_Set;



    37.       *(__IO uint16_t*)Address = Data;

    38.       /* Wait for last operation to be completed */

    39.       status = FLASH_WaitForLastBank2Operation(ProgramTimeout);



    40.       /* Disable the PG Bit */

    41.       FLASH->CR2 &= CR_PG_Reset;

    42.     }

    43.   }

    44. #else

    45.   /* Wait for last operation to be completed */

    46.   status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);



    47.   if(status == FLASH_COMPLETE)

    48.   {

    49.     /* if the previous operation is completed, proceed to program the new data */

    50.     FLASH->CR |= CR_PG_Set;



    51.     *(__IO uint16_t*)Address = Data;

    52.     /* Wait for last operation to be completed */

    53.     status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);



    54.     /* Disable the PG Bit */

    55.     FLASH->CR &= CR_PG_Reset;

    56.   }

    57. #endif  /* STM32F10X_XL */



    58.   /* Return the Program Status */

    59.   return status;

    60. }
    复制代码


大家能看出来吗?就是红色字体部分,增加了一个每次写入前清除所有异常状态。
为什么添加这个呢?
因为,如果你写入的数据的地址没有擦除,你就写入的话会导致异常状态的发生,而这个异常状态时要手动清除的,如果你没有清除这个异常状态,而继续写入数据的话,那么你后面写入任何数据都会报错,均写不进去,所以我在这里增加了一个异常状态清除,如果前面写入的数据报错了,不会影响我接下来的数据写入。
这里大家就清除为什么了吧。
写数据会了,那么再说一下读数据,其实这里读数据要比外部flash读取容易的多,我们直接读取地址,返回的就是地址存放的数据,是不是很简单
看下面的函数



  1. //读取指定地址的半字(16位数据)

  2. //faddr:读地址(此地址必须为2的倍数!!)

  3. //返回值:对应数据.

  4. u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr)

  5. {

  6.         return *(vu16*)faddr;

  7. }



  8. //从指定地址开始读出指定长度的数据

  9. //ReadAddr:起始地址

  10. //pBuffer:数据指针

  11. //NumToWrite:半字(16位)数



  12. void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)           

  13. {

  14.         u16 i;

  15.         for(i=0;i<NumToRead;i++)

  16.         {

  17.                 pBuffer=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.

  18.                 ReadAddr+=2;//偏移2个字节.        

  19.         }

  20. }
复制代码


有没有很开心,读写数据就是这么简单就完成了。

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作者:binoo7


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