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【STM32】FLASH闪存

news 2025/10/31 10:18:07

【STM32】FLASH闪存

一、FLASH简介
二、闪存模块组织
三、FLASH基础操作
- 3.1 FLASH基本结构
- 3.2 FLASH解锁
- 3.3 使用指针访问存储器
四、程序存储器
- 4.1 全擦除
- 4.2 页擦除
- 4.3 编程
五、选项字节
- 5.1 组织结构
- 5.2 选项字节编程
- 5.3 选项字节擦除
六、器件电子签名

一、FLASH简介

STM32F1系列的FLASH包含程序存储器、系统存储器和选项字节三个部分，通过闪存存储器接口（外设）可以对程序存储器和选项字节进行擦除和编程
读写FLASH的用途：
利用程序存储器的剩余空间来保存掉电不丢失的用户数据
通过在程序中编程（IAP），实现程序的自我更新
在线编程（In-Circuit Programming – ICP）用于更新程序存储器的全部内容，它通过JTAG、SWD协议或系统加载程序（Bootloader）下载程序
在程序中编程（In-Application Programming – IAP）可以使用微控制器支持的任一种通信接口下载程序

二、闪存模块组织

在这里插入图片描述

1. 主存储器
主存储器以“页”为单位组织，是闪存中用于存储用户程序、数据的主要区域。

页的数量与容量：从“页0”到“页127”，共128页；每页长度为1K字节（即1024字节）。
地址范围规律：每页地址跨度为0x400（因为0x0800 0400 - 0x0800 0000 = 0x400，对应1024字节）。例如：
- 页0：0x0800 0000 – 0x0800 03FF
- 页1：0x0800 0400 – 0x0800 07FF
- ……
- 页127：0x0801 FC00 – 0x0801 FFFF
功能：用于存放用户的应用程序代码、运行时数据等，是程序执行的核心存储区域。

2. 信息块
信息块用于存储系统级的关键信息，包括启动程序和用户配置数据。

启动程序代码：
- 地址范围：0x1FFF F000 – 0x1FFF F7FF
- 长度：2K字节（2048字节）
- 功能：存储系统启动时的初始化程序（如Bootloader），负责引导主存储器中的应用程序运行。
用户选择字节：
- 地址范围：0x1FFF F800 – 0x1FFF F80F
- 长度：16字节
- 功能：存储用户自定义的配置信息（如系统参数、功能选项等），供程序运行时读取或修改。

3. 闪存存储器接口寄存器
这部分是操作闪存的硬件寄存器集合，通过对这些寄存器的读写，可实现闪存的擦除、编程、状态查询等操作。每个寄存器长度为4字节（32位），地址连续且跨度为0x4（符合32位寄存器的地址对齐要求）。

寄存器名称	地址范围	功能简述
FLASH_ACR	0x4002 2000 – 0x4002 2003	闪存访问控制寄存器，配置闪存的访问周期等
FLASH_KEYR	0x4002 2004 – 0x4002 2007	闪存密钥寄存器，用于解锁闪存的编程/擦除操作
FLASH_OPTKEYR	0x4002 2008 – 0x4002 200B	选项字节密钥寄存器，用于解锁选项字节的操作
FLASH_SR	0x4002 200C – 0x4002 200F	闪存状态寄存器，指示闪存的忙、错误等状态
FLASH_CR	0x4002 2010 – 0x4002 2013	闪存控制寄存器，触发闪存的编程、擦除等操作
FLASH_AR	0x4002 2014 – 0x4002 2017	闪存地址寄存器，指定编程/擦除的目标地址
保留	0x4002 2018 – 0x4002 201B	预留地址，用户不可操作，用于硬件扩展或未来功能
FLASH_OBR	0x4002 201C – 0x4002 201F	选项字节寄存器，存储闪存的配置选项（如读写保护）
FLASH_WRPR	0x4002 2020 – 0x4002 2023	写保护寄存器，配置闪存的区域写保护功能

4. 总结

「主存储器」是用户程序/数据的“主战场”；
「信息块」是系统启动和用户配置的“专属区”；
「闪存存储器接口寄存器」是操作闪存的“控制中心”，通过软件读写这些寄存器，可完成闪存的擦写、状态查询等底层操作。

三、FLASH基础操作

3.1 FLASH基本结构

在这里插入图片描述

闪存存储器接口/闪存编程和擦除控制器（FPEC）：是操作闪存的“控制核心”，负责执行闪存的擦除、编程（写入）等操作。
程序存储器（C8T6-64K）：用于存储用户应用程序，以“页”为单位组织，每页1K字节，从0x0800 0000开始，包含页0、页1……页63等（图中展示了部分页的地址和容量）。
系统存储器：存储Bootloader（启动程序），地址0x1FFF F000，容量2K字节，负责系统启动时的程序引导。
选项字节：地址0x1FFF F800，容量16字节，用于存储闪存的配置信息（如读写保护、功能选项等）。

3.2 FLASH解锁

1. FPEC键值说明
FPEC（闪存编程和擦除控制器）通过“键值验证”实现操作权限控制，共有三个关键键值：

RDPRT键（0x000000A5）：用于选项字节（如读写保护配置）的操作解锁。
KEY1（0x45670123）和KEY2（0xCDEF89AB）：用于主闪存（程序存储器、信息块）的编程/擦除操作解锁，是最常用的闪存操作权限密钥。

2. 解锁：

复位后，FPEC 被保护，不能写入 FLASH_CR
在 FLASH_KEYR 先写入 KEY1，再写入 KEY2，解锁
错误的操作序列会在下次复位前锁死 FPEC 和 FLASH_CR
3. 加锁：
设置 FLASH_CR 中的 LOCK 位锁住 FPEC 和 FLASH_CR

在库函数中都有对应操作函数，直接调用即可

3.3 使用指针访问存储器

使用指针读指定地址下的存储器：
uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));
使用指针写指定地址下的存储器：
*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
其中：
#define __IO volatile
在 C 语言中，volatile是一个类型修饰符，它的核心作用是告诉编译器，被它修饰的变量的值可能会在程序未明确修改的情况下被意外改变。__IO被定义为volatile，就是为了确保对硬件地址（如0x08000000对应的 FLASH 或寄存器）的读写操作不会被编译器优化，保证每次都实际访问硬件层的存储单元。

四、程序存储器

4.1 全擦除

在这里插入图片描述

步骤1：检查锁定状态
读取FLASH_CR寄存器的LOCK位，判断闪存是否处于锁定状态。若LOCK位=1，需先执行“解锁过程”（如之前介绍的写入KEY1和KEY2）。
步骤2：触发全擦除操作
若LOCK位=0（已解锁），设置FLASH_CR的MER位（全擦除使能）和STRT位（启动擦除），触发整个程序存储器的擦除操作。
步骤3：等待擦除完成
持续检查FLASH_SR寄存器的BSY位（忙标志），若BSY位=1，说明擦除仍在进行，需等待；若BSY位=0，表示擦除完成。
步骤4：验证擦除结果
读出并验证所有页的数据，确认是否均被擦除为0xFF（闪存擦除后的默认值）。

/*** 函    数：FLASH全擦除* 参    数：无* 返 回 值：无* 说    明：调用此函数后，FLASH的所有页都会被擦除，包括程序文件本身，擦除后，程序将不复存在*/
void MyFLASH_EraseAllPages(void)
{FLASH_Unlock();					//解锁FLASH_EraseAllPages();			//全擦除FLASH_Lock();					//加锁
}

4.2 页擦除

在这里插入图片描述
步骤与全擦除类似，多一个传参，传入页地址

/*** 函    数：FLASH页擦除* 参    数：PageAddress 要擦除页的页地址* 返 回 值：无*/
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddress)
{FLASH_Unlock();					//解锁FLASH_ErasePage(PageAddress);	//页擦除FLASH_Lock();					//加锁
}

4.3 编程

在这里插入图片描述

步骤1：检查锁定状态
读取FLASH_CR寄存器的LOCK位，判断闪存是否锁定。若LOCK位=1，需先执行“解锁序列”（如写入KEY1和KEY2）。
步骤2：使能编程功能
若LOCK位=0（已解锁），设置FLASH_CR的PG位（编程使能）。
步骤3：写入数据
在指定地址写入16位的“半字”数据。
步骤4：等待编程完成
持续检查FLASH_SR寄存器的BSY位（忙标志），BSY位=1表示编程进行中，需等待；BSY位=0表示编程完成。

/*** 函    数：FLASH编程字* 参    数：Address 要写入数据的字地址* 参    数：Data 要写入的32位数据* 返 回 值：无*/
void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{FLASH_Unlock();							//解锁FLASH_ProgramWord(Address, Data);		//编程字FLASH_Lock();							//加锁
}/*** 函    数：FLASH编程半字* 参    数：Address 要写入数据的半字地址* 参    数：Data 要写入的16位数据* 返 回 值：无*/
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{FLASH_Unlock();							//解锁FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);	//编程半字FLASH_Lock();							//加锁
}