STM32的FLASH存儲(chǔ)器

1、關(guān)于STM32的FLASH操作說(shuō)到STM32的FLSAH，我們的第一反應(yīng)是用來(lái)裝程序的，實(shí)際上，STM32的片內(nèi)FLASH不僅用來(lái)裝程序，還用來(lái)裝芯片配置、芯片ID、自舉程序等等。當(dāng)然， FLASH還可以用來(lái)裝數(shù)據(jù)。FLASH分類根據(jù)用途，STM32片內(nèi)的FLASH分成兩部分：主存儲(chǔ)塊、信息塊。主存儲(chǔ)塊用于存儲(chǔ)程序，我們寫的程序一般存儲(chǔ)在這里。信息塊又分成兩部分：系統(tǒng)存儲(chǔ)器、選項(xiàng)字節(jié)。系統(tǒng)存儲(chǔ)器存儲(chǔ)用于存放在系統(tǒng)存儲(chǔ)器自舉模式下的啟動(dòng)程序（BootLoader），當(dāng)使用ISP方式加載程序時(shí)，就是由這個(gè)程序執(zhí)行。這個(gè)區(qū)域由芯片廠寫入BootLoader，然后鎖死，用戶是無(wú)法改變這個(gè)區(qū)域的。選項(xiàng)字

2、節(jié)存儲(chǔ)芯片的配置信息及對(duì)主存儲(chǔ)塊的保護(hù)信息。FLASH的頁(yè)面STM32的FLASH主存儲(chǔ)塊按頁(yè)組織，有的產(chǎn)品每頁(yè)1KB，有的產(chǎn)品每頁(yè)2KB。頁(yè)面典型的用途就是用于按頁(yè)擦除FLASH。從這點(diǎn)來(lái)看，頁(yè)面有點(diǎn)像通用FLASH的扇區(qū)。STM32產(chǎn)品的分類STM32根據(jù)FLASH主存儲(chǔ)塊容量、頁(yè)面的不同，系統(tǒng)存儲(chǔ)器的不同，分為小容量、中容量、大容量、互聯(lián)型，共四類產(chǎn)品。小容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊1-32KB，每頁(yè)1KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。中容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊64-128KB，每頁(yè)1KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。大容量產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊256KB以上，每頁(yè)2KB。系統(tǒng)存儲(chǔ)器2KB。互聯(lián)型產(chǎn)品主存儲(chǔ)塊256KB以上，每頁(yè)2KB。

3、系統(tǒng)存儲(chǔ)器18KB。對(duì)于具體一個(gè)產(chǎn)品屬于哪類，可以查數(shù)據(jù)手冊(cè)，或根據(jù)以下簡(jiǎn)單的規(guī)則進(jìn)行區(qū)分：STM32F101xx、STM32F102xx 、STM32F103xx產(chǎn)品，根據(jù)其主存儲(chǔ)塊容量，一定是小容量、中容量、大容量產(chǎn)品中的一種，STM32F105xx、STM32F107xx是互聯(lián)型產(chǎn)品。互聯(lián)型產(chǎn)品與其它三類的不同之處就是BootLoader的不同，小中大容量產(chǎn)品的BootLoader只有2KB，只能通過(guò)USART1進(jìn)行ISP，而互聯(lián)型產(chǎn)品的BootLoader有18KB，能通過(guò)USAT1、4、CAN等多種方式進(jìn)行ISP。小空量產(chǎn)品、中容量產(chǎn)品的BootLoader與大容量產(chǎn)品相同。關(guān)于IS

4、P與IAPISP（In System Programming）在系統(tǒng)編程，是指直接在目標(biāo)電路板上對(duì)芯片進(jìn)行編程，一般需要一個(gè)自舉程序（BootLoader）來(lái)執(zhí)行。ISP也有叫ICP（In Circuit Programming）、在電路編程、在線編程。IAP（In Application Programming）在應(yīng)用中編程，是指最終產(chǎn)品出廠后，由最終用戶在使用中對(duì)用戶程序部分進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)在線升級(jí)。IAP要求將程序分成兩部分：引導(dǎo)程序、用戶程序。引導(dǎo)程序總是不變的。IAP也有叫在程序中編程。ISP與IAP的區(qū)別在于，ISP一般是對(duì)芯片整片重新編程，用的是芯片廠的自舉程序。而IAP只是更新程

5、序的一部分，用的是電器廠開(kāi)發(fā)的IAP引導(dǎo)程序。綜合來(lái)看，ISP受到的限制更多，而IAP由于是自己開(kāi)發(fā)的程序，更換程序的時(shí)候更容易操作。FPECFPEC(FLASH Program/Erase controller 閃存編程/擦除控制器)，STM32通過(guò)FPEC來(lái)擦除和編程FLASH。FPEC使用7個(gè)寄存器來(lái)操作閃存：FPEC鍵寄存器(FLASH_KEYR)寫入鍵值解鎖。選項(xiàng)字節(jié)鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR)寫入鍵值解鎖選項(xiàng)字節(jié)操作。閃存控制寄存器(FLASH_CR)選擇并啟動(dòng)閃存操作。閃存狀態(tài)寄存器(FLASH_SR)查詢閃存操作狀態(tài)。閃存地址寄存器(FLASH_AR)存儲(chǔ)閃存操作地址

6、。選項(xiàng)字節(jié)寄存器(FLASH_OBR)選項(xiàng)字節(jié)中主要數(shù)據(jù)的映象。寫保護(hù)寄存器(FLASH_WRPR)選項(xiàng)字節(jié)中寫保護(hù)字節(jié)的映象。鍵值為了增強(qiáng)安全性，進(jìn)行某項(xiàng)操作時(shí)，須要向某個(gè)位置寫入特定的數(shù)值，來(lái)驗(yàn)證是否為安全的操作，這些數(shù)值稱為鍵值。STM32的FLASH共有三個(gè)鍵值：RDPRT鍵= 0x000000A5用于解除讀保護(hù)KEY1 = 0x45670123用于解除閃存鎖KEY2 = 0xCDEF89AB用于解除閃存鎖閃存鎖在FLASH_CR中，有一個(gè)LOCK位，該位為1時(shí)，不能寫FLASH_CR寄存器，從而也就不能擦除和編程FLASH，這稱為閃存鎖。當(dāng)LOCK位為1時(shí)，閃存鎖有效，只有向FLAS

7、H_KEYR依次寫入KEY1、KEY2后，LOCK位才會(huì)被硬件清零，從而解除閃存鎖。當(dāng)LOCK位為1時(shí)，對(duì)FLASH_KEYR的任何錯(cuò)誤寫操作（第一次不是KEY1，或第二次不是KEY2），都將會(huì)導(dǎo)致閃存鎖的徹底鎖死，一旦閃存鎖徹底鎖死，在下一次復(fù)位前，都無(wú)法解鎖，只有復(fù)位后，閃存鎖才恢復(fù)為一般鎖住狀態(tài)。復(fù)位后，LOCK位默認(rèn)為1，閃存鎖有效，此時(shí)，可以進(jìn)行解鎖。解鎖后，可進(jìn)行FLASH的擦除編程工作。任何時(shí)候，都可以通過(guò)對(duì)LOCK位置1來(lái)軟件加鎖，軟件加鎖與復(fù)位加鎖是一樣的，都可以解鎖。主存儲(chǔ)塊的擦除主存儲(chǔ)塊可以按頁(yè)擦除，也可以整片擦除。頁(yè)擦除主存儲(chǔ)塊的任何一頁(yè)都可以通過(guò)FPEC的頁(yè)擦除功能擦

8、除。建議使用以下步驟進(jìn)行頁(yè)擦除：1檢查FLASH_SR寄存器的BSY位。以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的閃存操作。必須等待BSY位為0，才能繼續(xù)操作。2設(shè)置FLASH_CR寄存器的PER位為1。選擇頁(yè)擦除操作。3設(shè)置FLASH_AR寄存器為要擦除頁(yè)所在地址，選擇要擦除的頁(yè)。FLASH_AR的值在哪一頁(yè)范圍內(nèi)，就表示要擦除哪一頁(yè)。4設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1，啟動(dòng)擦除操作。5等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。6查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。7讀出被擦除的頁(yè)并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。整片擦除整片擦除功能擦除整個(gè)主存儲(chǔ)塊，信

9、息塊不受此操作影響。建議使用以下步驟進(jìn)行整片擦除：1檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的閃存操作。2設(shè)置FLASH_CR寄存器的MER位為1。選擇整片擦除操作。3設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1。啟動(dòng)整片擦除操作。4等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。5查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。6讀出所有頁(yè)并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。主存儲(chǔ)塊的編程對(duì)主存儲(chǔ)塊編程每次可以寫入16位。當(dāng)FLASH_CR寄存器的PG位為1時(shí)，在一個(gè)閃存地址寫入一個(gè)半字（16位）將啟動(dòng)一次編程；寫入任何非半字的數(shù)據(jù)，F(xiàn)PEC都會(huì)產(chǎn)

10、生總線錯(cuò)誤。在編程過(guò)程中(BSY位為1時(shí))，任何讀寫閃存的操作都會(huì)使CPU暫停，直到此次閃存編程結(jié)束。建議使用如下步驟對(duì)主存儲(chǔ)塊進(jìn)行編：1檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的編程操作。2設(shè)置FLASH_CR寄存器的PG位為1。選擇編程操作。3在指定的地址寫入要編程的半字。直接用指針寫。4等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。5查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。6讀出寫入的地址并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。關(guān)于主存儲(chǔ)塊擦除編程操作的一些疑問(wèn)1 為什么每次都要檢查BSY位是否為0？因?yàn)锽SY位為1時(shí)，不能對(duì)任何FPEC寄存器執(zhí)行寫操作，所

11、以必須要等BSY位為0時(shí)，才能執(zhí)行閃存操作。2 如果沒(méi)有擦除就進(jìn)行編程，會(huì)出現(xiàn)什么結(jié)果？STM32在執(zhí)行編程操作前，會(huì)先檢查要編程的地址是否被擦除，如果沒(méi)有，則不進(jìn)行編程，并置FLASH_SR寄存器的PGERR位為1。唯一例外的是，當(dāng)要編程的數(shù)據(jù)為0X0000時(shí)，即使未擦除，也會(huì)進(jìn)行編程，因?yàn)?X0000即使擦除也可以正確編程。3 為什么操作后要讀出數(shù)據(jù)并驗(yàn)證？STM32在某些特殊情況下（例如FPEC被鎖?。?，可能根本就沒(méi)有執(zhí)行所要的操作，僅通過(guò)寄存器無(wú)法判斷操作是否成功。所以，保險(xiǎn)起見(jiàn)，操作后都要讀出所有數(shù)據(jù)檢查。4 等待BSY位為1的時(shí)間以多少為合適？請(qǐng)參考STM32固件庫(kù)中的數(shù)據(jù)。5 F

12、LASH編程手冊(cè)上說(shuō)進(jìn)行閃存操作（擦除或編程）時(shí)，必須打開(kāi)內(nèi)部的RC振蕩器(HSI)，是不是一定要用HIS進(jìn)行閃存的擦除及編程操作？對(duì)于這點(diǎn)，我的理解是，進(jìn)行閃存操作時(shí)，必須要保證HIS沒(méi)有被關(guān)閉，但是操作時(shí)的系統(tǒng)仍然可以是HSE時(shí)鐘。STM32復(fù)位后，HIS默認(rèn)是開(kāi)的，只要你不為了低功耗去主動(dòng)關(guān)閉它，則用什么時(shí)鐘都可以進(jìn)行閃存操作的。我所編的程序也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。選項(xiàng)字節(jié)選項(xiàng)字節(jié)用于存儲(chǔ)芯片使用者對(duì)芯片的配置信息。目前，所有的STM32101xx、STM32102xx、STM32103xx、STM32105xx、STM32107xx產(chǎn)品，選項(xiàng)字節(jié)都是16字節(jié)。但是這16字節(jié)，每?jī)蓚€(gè)字節(jié)組成一個(gè)

13、正反對(duì)，即，字節(jié)1是字節(jié)0的反碼，字節(jié)3是字節(jié)2的反碼，字節(jié)15是字節(jié)14的反碼，所以，芯片使用者只要設(shè)置8個(gè)字節(jié)就行了，另外8個(gè)字節(jié)系統(tǒng)自動(dòng)填充為反碼。因此，有時(shí)候，也說(shuō)STM32的選項(xiàng)字節(jié)是8個(gè)字節(jié)，但是占了16字節(jié)的空間。選項(xiàng)字節(jié)的8字節(jié)正碼概述如下：RDP字節(jié)0。讀保護(hù)字節(jié)，存儲(chǔ)對(duì)主存儲(chǔ)塊的讀保護(hù)設(shè)置。USER字節(jié)2。用戶字節(jié)，配置看門狗、停機(jī)、待機(jī)。Data0字節(jié)4。數(shù)據(jù)字節(jié)0，由芯片使用者自由使用。Data1字節(jié)6。數(shù)據(jù)字節(jié)1，由芯片使用者自由使用。WRP0字節(jié)8。寫保護(hù)字節(jié)0，存儲(chǔ)對(duì)主存儲(chǔ)塊的寫保護(hù)設(shè)置。WRP1字節(jié)10。寫保護(hù)字節(jié)1，存儲(chǔ)對(duì)主存儲(chǔ)塊的寫保護(hù)設(shè)置。WRP2字節(jié)12

14、。寫保護(hù)字節(jié)2，存儲(chǔ)對(duì)主存儲(chǔ)塊的寫保護(hù)設(shè)置。WRP3字節(jié)14。寫保護(hù)字節(jié)3，存儲(chǔ)對(duì)主存儲(chǔ)塊的寫保護(hù)設(shè)置。3選項(xiàng)字節(jié)寫使能在FLASH_CR中，有一個(gè)OPTWRE位，該位為0時(shí)，不允許進(jìn)行選項(xiàng)字節(jié)操作（擦除、編程）。這稱為選項(xiàng)字節(jié)寫使能。只有該位為1時(shí)，才能進(jìn)行選項(xiàng)字節(jié)操作。該位不能軟件置1，但可以軟件清零。只有向FLASH_OPTKEYR依次寫入KEY1和KEY2后，硬件會(huì)自動(dòng)對(duì)該位置1，此時(shí)，才允許選項(xiàng)字節(jié)操作。這稱為解鎖（打開(kāi)）選項(xiàng)字節(jié)寫使能。該位為1后，可以由軟件清零，關(guān)閉寫使能。復(fù)位后，該位為0。錯(cuò)誤操作不會(huì)永遠(yuǎn)關(guān)閉寫使能，只要寫入正確的鍵序列，則又可以打開(kāi)寫使能。寫使能已打開(kāi)時(shí)，再次

15、打開(kāi)，不會(huì)出錯(cuò)，并且依然是打開(kāi)的。很顯然，進(jìn)行選項(xiàng)字節(jié)操作前，先要解開(kāi)閃存鎖，然后打開(kāi)選項(xiàng)字節(jié)寫使能，之后，才能進(jìn)行選項(xiàng)字節(jié)操作。選項(xiàng)字節(jié)擦除建議使用如下步驟對(duì)選項(xiàng)字節(jié)進(jìn)行擦除：1檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的閃存操作。2解鎖FLASH_CR寄存器的OPTWRE位。即，打開(kāi)寫使能。3設(shè)置FLASH_CR寄存器的OPTER位為1。選擇選項(xiàng)字節(jié)擦除操作。4設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1。5等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。6查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。7讀出選項(xiàng)字節(jié)并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。由于選項(xiàng)字節(jié)只有

16、16字節(jié)，因此，擦除時(shí)是整個(gè)選項(xiàng)字節(jié)都被擦除了。選項(xiàng)字節(jié)編程建議使用如下步驟對(duì)選項(xiàng)字節(jié)進(jìn)行編程：1檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認(rèn)沒(méi)有其他正在進(jìn)行的編程操作。2解鎖FLASH_CR寄存器的OPTWRE位。即，打開(kāi)寫使能。3設(shè)置FLASH_CR寄存器的OPTPG位為1。選擇編程操作。4寫入要編程的半字到指定的地址。啟動(dòng)編程操作。5等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?，表示操作完成。6查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP為1時(shí)，表示操作成功。7讀出寫入的選項(xiàng)字節(jié)并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。對(duì)選項(xiàng)字節(jié)編程時(shí)，F(xiàn)PEC使用半字中的低字節(jié)并自動(dòng)地計(jì)算出高字節(jié)(高字節(jié)為低字節(jié)的反碼)，并開(kāi)始編程

17、操作，這將保證選項(xiàng)字節(jié)和它的反碼始終是正確的。主存儲(chǔ)塊的保護(hù)可以對(duì)主存儲(chǔ)塊中的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀保護(hù)、寫保護(hù)。讀保護(hù)用于保護(hù)數(shù)據(jù)不被非法讀出。防止程序泄密。寫保護(hù)用于保護(hù)數(shù)據(jù)不被非法改寫，增強(qiáng)程序的健壯性。讀保護(hù)主存儲(chǔ)塊啟動(dòng)讀保護(hù)后，簡(jiǎn)單的說(shuō)具有以下特性：1從主存儲(chǔ)塊啟動(dòng)的程序，可以對(duì)整個(gè)主存儲(chǔ)塊執(zhí)行讀操作，不允許對(duì)主存儲(chǔ)塊的前4KB進(jìn)行擦除編程操作，可以對(duì)4KB之后的區(qū)域進(jìn)行擦除編程操作。2從SRAM啟動(dòng)的程序，不能對(duì)主存儲(chǔ)塊進(jìn)行讀、頁(yè)擦除、編程操作，但可以進(jìn)行主存儲(chǔ)塊整片擦除操作。3使用調(diào)試接口不能訪問(wèn)主存儲(chǔ)塊。這些特性足以阻止主存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的非法讀出，又能保證程序的正常運(yùn)行。只有當(dāng)RDP選項(xiàng)字節(jié)的

18、值為RDPRT鍵值時(shí)，讀保護(hù)才被關(guān)閉，否則，讀保護(hù)就是啟動(dòng)的。因此，擦除選項(xiàng)字節(jié)的操作，將啟動(dòng)主存儲(chǔ)塊的讀保護(hù)。如果要關(guān)閉讀保護(hù)，必須將RDP選項(xiàng)字節(jié)編程為RDPRT鍵值。并且，如果編程選項(xiàng)字節(jié)，使RDP由非鍵值變?yōu)殒I值（即由保護(hù)變?yōu)榉潜Ｗo(hù)）時(shí)，STM32將會(huì)先擦除整個(gè)主存儲(chǔ)塊，再編程RDP。芯片出廠時(shí)，RDP會(huì)事先寫入RDPRT鍵值，關(guān)閉寫保護(hù)功能。寫保護(hù)STM32主存儲(chǔ)塊可以分域進(jìn)行寫保護(hù)。如果試圖對(duì)寫保護(hù)的域進(jìn)行擦除或編程操作，在閃存狀態(tài)寄存器(FLASH_SR)中會(huì)返回一個(gè)寫保護(hù)錯(cuò)誤標(biāo)志。STM32主存儲(chǔ)塊每個(gè)域4KB，WRP0-WRP3選項(xiàng)字節(jié)中的每一位對(duì)應(yīng)一個(gè)域，位為0時(shí)，寫保護(hù)有效。對(duì)于超過(guò)128KB的產(chǎn)品，WRP315保護(hù)了域31及之后的所有域。顯然，擦除選項(xiàng)字節(jié)將導(dǎo)致解除主存儲(chǔ)塊的寫保護(hù)。選項(xiàng)字節(jié)與它的寄存器映象我們知道，F(xiàn)PEC有兩