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GD32F303----内部Flash读写

news 来源：原创 2025/5/24 1:59:07

目标：

在0x8010000处写入0x0034567 一共4Byte；

实验：

程序烧录在0x8000000处；

使用的是GD32F303VCT6；用户手册如下：

GD32F303VCT6-MCU选择器-兆易创新 GigaDevice | 官方网站

代码： 

#include "gd32f30x.h"
#include "SEGGER_RTT.h"

#define erase_ADDRESS  0x08000000  // 目标地址

#define TARGET_ADDRESS  0x08010000  // 目标地址
/* Base address of the Flash sectors */
 #define PAGE_SIZE                         (0x800)    /* 2 Kbytes */
 #define FLASH_SIZE                        (0x40000)  /* 256 KBytes */
 
 
#define EXE_APP_FLAG				((uint32_t)0x08004000)
#define APP_START_ADDRESS			((uint32_t)0x08010000)	


fmc_state_enum CAN_BOOT_ErasePage(u32 StartPageAddr, u32 EndPageAddr);
fmc_state_enum CAN_BOOT_ProgramDatatoFlash(u32 *Address, u32 *Data, u32 DataNum) ;


int main(void) {
    uint32_t my_variable = 0x00345678;
    uint32_t target_address = TARGET_ADDRESS;
    fmc_state_enum status;

    // 1. 擦除目标地址所在的页
    // 计算目标地址所在页的起始地址（按PAGE_SIZE对齐）
    uint32_t page_start = target_address & ~(PAGE_SIZE - 1);//  0x08010000 & ~0x7FF = 0x08010000
	
	
    status = CAN_BOOT_ErasePage(page_start, page_start+PAGE_SIZE-1);
    if (status != FMC_READY) {
        // 擦除失败，处理错误
		SEGGER_RTT_printf(0, "erase status != FMC_READY");
        while(1);
    }

    // 2. 写入数据到目标地址
    status = CAN_BOOT_ProgramDatatoFlash(&target_address, &my_variable, sizeof(my_variable));
    if (status != FMC_READY) {
        // 写入失败，处理错误
		SEGGER_RTT_printf(0, "write status != FMC_READY");
        while(1);
    }

    // 3. 验证写入结果
    if (*(__IO uint32_t*)TARGET_ADDRESS == my_variable) {
        // 写入成功
		SEGGER_RTT_printf(0, "write success");
    } else {
        // 写入失败
		SEGGER_RTT_printf(0, "write fault");
		
    }

    while(1);
}


/**
  * @brief  擦出指定扇区区间的Flash数据 。
  * @param  StartPage 起始扇区
  * @param  EndPage 结束扇区
  * @retval 扇区擦出状态  
  */
fmc_state_enum CAN_BOOT_ErasePage(u32 StartPageAddr, u32 EndPageAddr)
{
	u32 i;
	fmc_state_enum FLASHStatus = FMC_READY;
	
	fmc_unlock();
	//Clear All pending flags
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
	
	for(i=StartPageAddr; i<=EndPageAddr; i+=PAGE_SIZE)
	{
		FLASHStatus = fmc_page_erase(i);
		if(FLASHStatus != FMC_READY) {
			fmc_lock();
			return	FLASHStatus;	
		}
	}
	
	fmc_lock();
	return FLASHStatus;
}

/**
  * @brief  将数据烧写到指定地址的Flash中 。
  * @param  Address Flash起始地址。
  * @param  Data 数据存储区起始地址。
  * @param  DataNum 数据字节数。
  * @retval 数据烧写状态。
  */
fmc_state_enum CAN_BOOT_ProgramDatatoFlash(u32 *Address, u32 *Data, u32 DataNum) 
{
	fmc_state_enum  FLASHStatus = FMC_READY;

	u32 *p_Data=Data;
	u32 i;

	if(*Address < EXE_APP_FLAG) {
		return FMC_PGERR;
	}
	
	fmc_unlock();
	//Clear All pending flags
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
	fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
	
	for(i=0;i<(DataNum>>2);i++)
	{
		FLASHStatus = fmc_word_program(*Address, *p_Data);
		if (FLASHStatus == FMC_READY) {
			*Address += 4;
			p_Data++;
		} else { 
			fmc_lock();
			return FLASHStatus;
		}
	}
	
	fmc_lock();
	return	FLASHStatus;
}

结果： 

当时遇到一个问题：

能看到 页Page的大小为2KB (0x800)

程序中特意指定了大小： 

 #define PAGE_SIZE                         (0x800)    /* 2 Kbytes */

擦除时候，还一个起始地址问题 

1. 比如说我要擦除

0x0801 0000页； 那么他擦的就是0x0801 0000 - 0x0801 07FF；大小为2KB；

2. 比如说我要擦除

0x0801 000A地址处的页； 那么他擦的依旧是0x0801 0000 - 0x0801 07FF；大小为2KB；

这就是涉及到一个字节对其的问题：

解决方案：位操作（如 address & ~0x7FF）验证对齐性，避免依赖十进制计算的近似结果。

以下是我搜索的结果：

数据对齐的含义与重要性：

在计算机系统中，“32位数据需要4字节对齐”意味着该数据的起始内存地址必须是4的倍数（即地址的低2位为0b00）。例如：

  • 对齐地址：0x0800_0000、0x0800_0004、0x0800_0008（地址末位是0x0, 0x4, 0x8, 0xC）。

  • 非对齐地址：0x0800_0001、0x0800_0003（末位是0x1, 0x3）。

因此说：0x0801 000A地址不是四字节对其，通过 address & ~0x7FF 验证对齐性，

// 1. 擦除目标地址所在的页
    // 计算目标地址所在页的起始地址（按PAGE_SIZE对齐）
    uint32_t page_start = target_address & ~(PAGE_SIZE - 1);//  0x08010000 & ~0x7FF = 0x08010000

其实也可以看到 在GD32F303手册里面 flash的划分如下： 

为什么需要对齐？

  1. 硬件要求：

    • 某些处理器（如ARM Cortex-M）严格要求对齐访问。如果尝试从非对齐地址读取32位数据，会触发硬件错误（如HardFault）。

    • 例如，在STM32中，访问未对齐的32位数据可能导致异常。

  2. 性能优化：

    • 对齐数据允许CPU通过单次内存操作完成读写，而非对齐数据可能需要多次访问并拼接，显著降低效率。

    • 例如，从0x0800_0001读取32位数据时，CPU可能需要先读0x0800_0000的4字节，再读0x0800_0004的4字节，然后拼接出目标数据。

  3. 原子性操作：

    • 对齐数据在多线程或中断场景中更容易实现原子操作（如uint32_t的原子读写）。

如何确保对齐？

  1. 编译器自动对齐：

    • 编译器默认会对变量进行对齐。例如，声明uint32_t data;时，编译器会将其分配到4字节对齐的地址。

uint32_t data; // 编译器自动对齐到4字节边界
2.手动指定对齐：

  • 使用编译器扩展语法强制对齐（如ARM的__attribute__((aligned(4)))）：

uint32_t data __attribute__((aligned(4))); // 强制4字节对齐
3.结构体对齐控制：

  • 结构体成员默认按自然对齐方式排列。可通过#pragma pack调整对齐规则：

#pragma pack(1)    // 按1字节对齐（取消对齐）
struct {
    uint8_t  a;    // 地址+0
    uint32_t b;    // 地址+1（非对齐！）
} s;
#pragma pack()     // 恢复默认对齐
4.动态内存对齐：

  • 动态分配内存时，使用对齐版本的分配函数（如aligned_alloc(4, size)）：

    uint32_t* ptr = (uint32_t*)aligned_alloc(4, 1024); // 分配4字节对齐的内存

 非对齐访问的后果

硬件异常：
uint32_t* p = (uint32_t*)0x08000001; // 非对齐地址
uint32_t value = *p;                 // 在Cortex-M中触发HardFault！
性能损失 

以下是deepseek的知识； 

补充知识

页（Page）与扇区（Sector）的区别和联系：

页（Page）与扇区（Sector）的区别和联系
页和扇区是存储介质（如 Flash、硬盘）中管理和操作数据的基本单位，但它们的定义和应用场景有所不同。以下是详细分析：

1. 定义与典型应用

概念定义典型场景常见大小
扇区（Sector）机械硬盘（HDD）或传统存储设备的最小读写单位，操作系统通过扇区访问磁盘数据。HDD、SD卡、U盘等块设备512 Bytes 或 4 KB（现代设备）
页（Page）Flash 存储器（如 NAND/NOR Flash）的最小读写单位，但擦除需以更大的块（Block）为单位。SSD、嵌入式 Flash（如 GD32F30x 的片上 Flash）通常 4 KB（SSD）、512 B–8 KB（嵌入式 Flash）

2. 核心区别

特性扇区（Sector）页（Page）
读写单位读写的最小单位（如每次读写 1 个扇区）。读写的最小单位（如每次写 1 页）。
擦除单位无需擦除（机械硬盘直接覆盖数据）。必须按块（Block）擦除，块由多个页组成（如 64 页/块）。
物理介质机械硬盘的磁道划分单元。Flash 存储器的存储单元结构。
寿命管理无擦写次数限制（磁介质）。有擦写次数限制（Flash 的 P/E 周期）。

3. 总结

维度扇区（Sector）页（Page）
本质传统存储设备的最小读写单位。Flash 存储器的最小读写单位。
擦除特性无需擦除（直接覆盖）。必须按块擦除，无法单页擦除。
设计目标兼容传统接口（如 BIOS）。适配 Flash 物理特性（寿命、速度）。
关联性文件系统通过扇区抽象底层存储。Flash 控制器通过页管理实际数据。

关键结论：

  • 在机械硬盘或通用存储协议中，扇区是核心操作单位；

  • 在 Flash 设备中，页是读写单位，块是擦除单位，而术语“扇区”可能用于描述逻辑或物理划分，需结合上下文理解。

我觉得标红的地方有问题 在手册里明确写了可以进行页擦除；而且在库函数里面

有声明：

 具体定义：

内存大小：

1. Total RO Size (Code + RO Data)

  • 值：10040 Bytes (约 9.80KB)

  • 含义：

    • RO（Read-Only） 表示只读数据，包含 代码（Code） 和 只读数据（RO Data）（如常量、字符串等）。

    • 这部分数据存储在 Flash（ROM） 中，程序运行时直接从 Flash 中读取，不可修改。

  • 作用：
    衡量程序实际占用的 Flash 空间大小。若超过芯片 Flash 容量，程序将无法烧录。

2. Total RW Size (RW Data + ZI Data)

  • 值：6032 Bytes (约 5.89KB)

  • 含义：

    • RW（Read-Write） 表示可读写数据，包含：

      • RW Data：已初始化的全局变量和静态变量（如 int a = 10;）。

      • ZI Data：未初始化的全局变量和静态变量（如 int b;），在程序启动时会被清零。

    • 这部分数据占用 RAM 空间。

  • 作用：
    衡量程序运行时对 RAM 的需求。若超过芯片 RAM 容量，程序可能无法正常运行或崩溃。

3. Total ROM Size (Code + RO Data + RW Data)

  • 值：10052 Bytes (约 9.82KB)

  • 含义：

    • ROM Size 是 代码（Code）、只读数据（RO Data） 和 已初始化的 RW Data 的总和。

    • RW Data 的初始值 需要存储在 Flash 中（例如 int a = 10; 的初始值 10），程序启动时从 Flash 复制到 RAM。

  • 作用：
    反映程序烧录到 Flash 中的总数据量（代码 + 常量 + RW 初始值）。必须小于芯片的 Flash 容量。

内存分配关系

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