STM32內部FLASH介紹

一、介紹

首先我們需要了解一個內存映射： 

stm32的flash地址起始於0x0800 0000，結束地址是0x0800 0000加上芯片實際的flash大小，不同的芯片flash大小不同。

RAM起始地址是0x2000 0000，結束地址是0x2000 0000加上芯片的RAM大小。不同的芯片RAM也不同。

Flash中的內容一般用來存儲代碼和一些定義為const的數據，斷電不丟失， 
RAM可以理解為內存，用來存儲代碼運行時的數據，變量等等。掉電數據丟失。

STM32將外設等都映射為地址的形式，對地址的操作就是對外設的操作。 
stm32的外設地址從0x4000 0000開始，可以看到在庫文件中，是通過基於0x4000 0000地址的偏移量來操作寄存器以及外設的。

一般情況下，程序文件是從 0x0800 0000 地址寫入，這個是STM32開始執行的地方，0x0800 0004是STM32的中斷向量表的起始地址。 
在使用keil進行編寫程序時，其編程地址的設置一般是這樣的： 

程序的寫入地址從0x08000000（數好零的個數）開始的，其大小為0x80000也就是512K的空間，換句話說就是告訴編譯器flash的空間是從0x08000000-0x08080000，RAM的地址從0x20000000開始，大小為0x10000也就是64K的RAM。這與STM32的內存地址映射關系是對應的。

M3復位后，從0x08000004取出復位中斷的地址，並且跳轉到復位中斷程序，中斷執行完之后會跳到我們的main函數，main函數里邊一般是一個死循環，進去后就不會再退出，當有中斷發生的時候，M3將PC指針強制跳轉回中斷向量表，然后根據中斷源進入對應的中斷函數，執行完中斷函數之后，再次返回main函數中。大致的流程就是這樣。

1.1、內部Flash的構成：

STM32F429 的內部 FLASH 包含主存儲器、系統存儲器、 OTP 區域以及選項字節區域，它們的地址分布及大小如下： 

STM32F103的中容量內部 FLASH 包含主存儲器、系統存儲器、 OTP 區域以及選項字節區域，它們的地址分布及大小如下： 

  

 

注意STM32F105VC的是有64K或128頁x2K=256k字節的內置閃存存儲器，用於存放程序和數據。

 

1. 主存儲器：一般我們說 STM32 內部 FLASH 的時候，都是指這個主存儲器區域它是存儲用戶應用程序的空間，芯片型號說明中的 1M FLASH、 2M FLASH 都是指這個區域的大小。與其它 FLASH 一樣，在寫入數據前，要先按扇區擦除，
2. 系統存儲區：系統存儲區是用戶不能訪問的區域，它在芯片出廠時已經固化了啟動代碼，它負責實現串口、 USB 以及 CAN 等 ISP 燒錄功能。
3. OTP 區域：OTP(One Time Program)，指的是只能寫入一次的存儲區域，容量為 512 字節，寫入后數據就無法再更改， OTP 常用於存儲應用程序的加密密鑰。
4. 選項字節：選項字節用於配置 FLASH 的讀寫保護、電源管理中的 BOR 級別、軟件/硬件看門狗等功能，這部分共 32 字節。可以通過修改 FLASH 的選項控制寄存器修改。

1.2、對內部Flash的寫入過程：

1. 解鎖 （固定的KEY值）
(1) 往 Flash 密鑰寄存器 FLASH_KEYR 中寫入 KEY1 = 0x45670123 
(2) 再往 Flash 密鑰寄存器 FLASH_KEYR 中寫入 KEY2 = 0xCDEF89AB 
2. 數據操作位數 
最大操作位數會影響擦除和寫入的速度，其中 64 位寬度的操作除了配置寄存器位外，還需要在 Vpp 引腳外加一個 8-9V 的電壓源，且其供電間不得超過一小時，否則 FLASH可能損壞，所以 64 位寬度的操作一般是在量產時對 FLASH 寫入應用程序時才使用，大部分應用場合都是用 32 位的寬度。 
3. 擦除扇區 
在寫入新的數據前，需要先擦除存儲區域， STM32 提供了扇區擦除指令和整個FLASH 擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令僅針對主存儲區。 
扇區擦除的過程如下： 
(1) 檢查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以確認當前未執行任何 
Flash 操作； 
(2) 在 FLASH_CR 寄存器中，將“激活扇區擦除寄存器位 SER ”置 1，並設置“扇 
區編號寄存器位 SNB”，選擇要擦除的扇區； 
(3) 將 FLASH_CR 寄存器中的“開始擦除寄存器位 STRT ”置 1，開始擦除； 
(4) 等待 BSY 位被清零時，表示擦除完成。 
4. 寫入數據 
擦除完畢后即可寫入數據，寫入數據的過程並不是僅僅使用指針向地址賦值，賦值前還還需要配置一系列的寄存器，步驟如下： 
(1) 檢查 FLASH_SR 中的 BSY 位，以確認當前未執行任何其它的內部 Flash 操作； 
(2) 將 FLASH_CR 寄存器中的 “激活編程寄存器位 PG” 置 1； 
(3) 針對所需存儲器地址（主存儲器塊或 OTP 區域內）執行數據寫入操作； 
(4) 等待 BSY 位被清零時，表示寫入完成。

1.3、查看工程內存的分布：

由於內部 FLASH 本身存儲有程序數據，若不是有意刪除某段程序代碼，一般不應修改程序空間的內容，所以在使用內部 FLASH 存儲其它數據前需要了解哪一些空間已經寫入了程序代碼，存儲了程序代碼的扇區都不應作任何修改。通過查詢應用程序編譯時產生的“ *.map”后綴文件， 
打開 map 文件后，查看文件最后部分的區域，可以看到一段以“ Memory Map of the 
image”開頭的記錄(若找不到可用查找功能定位)， 

【注】ROM加載空間

這一段是某工程的 ROM 存儲器分布映像，在 STM32 芯片中， ROM 區域的內容就是 指存儲到內部 FLASH 的代碼。 
在上面 map 文件的描述中，我們了解到加載及執行空間的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是 STM32 內部 FLASH 的首地址，即 STM32 的程序存儲空間就直接是執行空間；它們的大小(Size)分別為 0x00000b50 及 0x00000b3c，執行空間的 ROM 比較小的原因就是因為部分 RW-data 類型的變量被拷貝到 RAM 空間了；它們的最大空間(Max)均為 0x00100000，即 1M 字節，它指的是內部 FLASH 的最大空間。

計算程序占用的空間時，需要使用加載區域的大小進行計算，本例子中應用程序使用 
的內部 FLASH 是從 0x08000000 至(0x08000000+0x00000b50)地址的空間區域。 
所以從扇區 1(地址 0x08004000)后的存儲空間都可以作其它用途，使用這些存儲空間時不會篡改應用程序空間的數據。 
具體可參考原子的例程：實驗四十一：FLASH 模擬 EEPROM 實驗

文章引用地址：https://blog.csdn.net/qq_33559992/article/details/77676716

感謝原文作者

二、代碼拆分介紹（以STM32F105系列為例，如上圖表5所示）

 2.1 讀/寫入數據流程

                       

                                      寫數據流程

 2.1.1、Flash 解鎖，直接調用#include "stm32f10x_flash.h"中的void FLASH_Unlock(void)函數，這個函數是官方提供的，其內部代碼如下： 

 

 

2.1.2、擦除扇區，也是直接調用固件庫官方的函數FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)，這個官方函數代碼也貼出來看看，代碼如下：

 

 注意這個擦除扇區函數是你提供一個STM32f105系列扇區的開始地址即可，擦除是按照頁擦除（每頁2KB=1024Byte）或者整個擦除（見STM32參考手冊的第二章2.3.3嵌入式閃存部分介紹）

 比如我們要擦除互聯網型的127頁，我們只需要FLASH_ErasePage(0x0803f800);執行后，第127頁的0x0803f800-0x0803FFFF數據都將被擦除。

當然官方提供的也不知一個擦除函數，而是三個，具體如下，對於32位系統：一個是字節=4byte=32bite；一個是半字=2byte=16bite；一個是字節=1byte=8bite；進行擦除。

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);

FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);

FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

 2.1.3、接下來是寫/讀數據函數，該函數也是官方給出的，我們只需要用就好了。但要注意，這個是個半字的寫操作，威少是uint16_t 的數據算半字呢，因為單片機是32的，對於32位單片機系統來說，一個字是4個字節的，8位的比如51單片機系統一個字就是2位的，64位單片機系統一個字就是8個字節，脫離單片機系統說字是多少個字節是沒意義的。所以這里寫入/讀出半字也就是一次寫入2個字節，寫完/讀出一次地址會加2。

寫數據操作：

 

 

 當然官方給的不止是這一個函數寫數據，官方提供了3個

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);//一次寫一個字，對於32系統，一次寫的是4個字節，uint32_t 變量大小，32bit

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);//一次寫一個半字，對於32系統，一次寫的是2個字節，uint16_t 變量大小，16bit

FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);//一次寫一個字節，對於32系統，一次寫的是1個字節，uint8_t 變量大小，8bit

讀數據操作：

讀數據的函數，官方並沒有給出：下面我們自己給出，具體的讀法代碼如下

1 //讀取指定地址的半字(16位數據)
2 //也是按照半字讀出，即每次讀2個字節數據返回
3 uint16_t FLASH_ReadHalfWord(uint32_t address)
4 {
5   return *(__IO uint16_t*)address; 
6 }

 

如果要連續都區多個地址數據，可以進行如下代碼操作

1 //從指定地址開始讀取多個數據
2 void FLASH_ReadMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *readData,uint16_t countToRead)
3 {
4   uint16_t dataIndex;
5   for(dataIndex=0;dataIndex<countToRead;dataIndex++)
6   {
7     readData[dataIndex]=FLASH_ReadHalfWord(startAddress+dataIndex*2);
8   }
9 }

 

 2.1.4、這步驟應該就是再次上鎖，保護存儲區不被重寫覆蓋了，直接使用官方的函數即可：FLASH_Lock();//上鎖寫保護

具體官方代碼貼出如下

 

 

三、簡單的小例程代碼實現

例子功能：

       1、將數據存儲在stm32F105單片機的主存儲區0x08036000地址開始的扇區，（0x08036000應該是該單片機大約108個扇區的開始地址位置即頁108起始地址）。

       2、將該單片機的頁108（page108=0x08036000）處的數據再讀出來;

具體實現代碼如下，作為例子，只進行了半字的讀寫操作，我們寫的數據buff為空，內容默認值為0

 1 #include "stm32f10x_flash.h"
 2 
 3 #define StartServerManageFlashAddress    ((u32)0x08036000)//讀寫起始地址（內部flash的主存儲塊地址從0x08036000開始）
 4 
 5 //從指定地址開始寫入多個數據
 6 void FLASH_WriteMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *writeData,uint16_t countToWrite)
 7 {    
 8     uint32_t offsetAddress=startAddress - FLASH_BASE;               //計算去掉0X08000000后的實際偏移地址
 9   uint32_t sectorPosition=offsetAddress/SECTOR_SIZE;            //計算扇區地址，對於STM32F103VET6為0~255
10   uint32_t sectorStartAddress=sectorPosition*SECTOR_SIZE+FLASH_BASE;    //對應扇區的首地址
11     uint16_t dataIndex;
12     
13   if(startAddress<FLASH_BASE||((startAddress+countToWrite*2)>=(FLASH_BASE + SECTOR_SIZE * FLASH_SIZE)))
14   {
15     return;//非法地址
16   }
17   FLASH_Unlock();         //解鎖寫保護
18 
19   FLASH_ErasePage(sectorStartAddress);//擦除這個扇區
20   
21   for(dataIndex=0;dataIndex<countToWrite;dataIndex++)
22   {
23     FLASH_ProgramHalfWord(startAddress+dataIndex*2,writeData[dataIndex]);
24   }
25   
26   FLASH_Lock();//上鎖寫保護
27 }
28 
29 //讀取指定地址的半字(16位數據)
30 uint16_t FLASH_ReadHalfWord(uint32_t address)
31 {
32   return *(__IO uint16_t*)address; 
33 }
34 
35 //從指定地址開始讀取多個數據
36 void FLASH_ReadMoreData(uint32_t startAddress,uint16_t *readData,uint16_t countToRead)
37 {
38   uint16_t dataIndex;
39   for(dataIndex=0;dataIndex<countToRead;dataIndex++)
40   {
41     readData[dataIndex]=FLASH_ReadHalfWord(startAddress+dataIndex*2);
42   }
43 }
44 
45 void write_to_flash(void)
46 {
47     u16 buff[1200];
48     u16 count_len = 2272 / 2;
50     FLASH_WriteMoreData(StartServerManageFlashAddress,buff,count_len);
55 }
56 
57 void read_from_flash(void)
58 {
59     u16 buff[1200];
60     u16 count_len = 2272 / 2;
61     FLASH_WriteMoreData(StartServerManageFlashAddress,buff,count_len);
66 
67  }

 

 1 void mian(void)
 2 {
 3     .........//初始化其他外設
 4     while(1)
 5     {
 6         ...........//其他外設執行函數
 7         if(滿足條件真)//寫數據操作
 8        ｛
 9             write_to_flash();
10         ｝
11         else //讀數據操作
12         {
13             read_from_flash();
14         }
15 
16     }
17  }

 

四、附言

值得的注意的是，我們讀寫的地址是0x08036000，讀寫方式是半字，這里地址空間對於stm32f105芯片來說是第108扇區，每個扇區2KB，stm32F105VC總共是256KB空間,128頁。所以地址能取到0x08036000，像小中容量stm32f103單片機，64KB和128KB的主存儲區地址都是到不了0x08036000，除非是stm32f103VE的256KB芯片的主存儲快，0x08036000才是有效的存儲地址，中小型這個地址都不是有效的主存儲開地址（超出了）         

注：轉自https://www.cnblogs.com/pertor/p/9484663.html