stm32内部Flash基础知识

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  由于嵌入式IAP升级时，制作的Bootloader往往会涉及到Stm32的Flash的一些操作(用于写入App程序)，因此这里讲解一下Stm32的Flash相关操作

一、Stm32的Flash

1.1 Flash的基础原理

  此处内容可以看该篇博文：嵌入式存储器

1.2 Stm32的Flash特性、操作

  • 已知Flash写入前需要擦除的特性
  • Nor Flash接口与RAM接口相同，因此往往MCU内部采用Nor Flash；即Stm32的Flash为 Nor Flash
    • 因此如果是擦除大块区域时，会相对较慢
  • Stm32的Flash使用前后，需要 解锁 、 锁定
    • 在实际发布的产品中，在STM32芯片的内部FLASH存储了控制程序，如果不作任何保护措施的话，可以使用下载器直接把内部FLASH的内容读取回来，得到bin或hex文件格式的代码拷贝，别有用心的厂商即可利用该代码文件山寨产品。

  对STM32 内部FLASH进行编程操作，一般需要遵循以下流程：

  1. Flash解锁
  2. 清除相关标志位
  3. 擦除Flash
  4. 写入Flash
  5. 锁定Flash

1.3 Flash的底层操作函数(仅限Stm32)

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FLASH_Unlock(); //Flash解锁函数
FLASH_Lock();   //Flash锁定函数
FLASH_Status FLASH_EraseSector(uint32_t FLASH_Sector, uint8_t VoltageRange);    //Flash擦除函数
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_r Address， uint32_t Data);   //Flash写入函数

1.4 Flash的衍生操作函数

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extern void FLASH_If_Init(void);
extern void FLASH_If_Finish(void);
extern uint32_t FLASH_If_Erase(uint32_t StartSector);
extern uint32_t FLASH_If_Write(__IO uint32_t* FlashAddress, uint32_t* Data ,uint32_t DataLength);
extern void FLASH_IF_Read(uint32_t ReadAddr, uint32_t *pBuffer, uint32_t NumToRead);


//例子：Stm32F407VGT6的Flash
//FLASH 扇区的起始地址
#define ADDR_FLASH_SECTOR_0     ((uint32_t)0x08000000) 	//扇区0起始地址, 16 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_1     ((uint32_t)0x08004000) 	//扇区1起始地址, 16 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2     ((uint32_t)0x08008000) 	//扇区2起始地址, 16 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_3     ((uint32_t)0x0800C000) 	//扇区3起始地址, 16 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_4     ((uint32_t)0x08010000) 	//扇区4起始地址, 64 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_5     ((uint32_t)0x08020000) 	//扇区5起始地址, 128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_6     ((uint32_t)0x08040000) 	//扇区6起始地址, 128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_7     ((uint32_t)0x08060000) 	//扇区7起始地址, 128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_8     ((uint32_t)0x08080000) 	//扇区8起始地址, 128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_9     ((uint32_t)0x080A0000) 	//扇区9起始地址, 128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_10    ((uint32_t)0x080C0000) 	//扇区10起始地址,128 Kbytes
#define ADDR_FLASH_SECTOR_11    ((uint32_t)0x080E0000) 	//扇区11起始地址,128 Kbytes


/********************************************************************************
* 函数名 :  GetSector
* 功  能 :  获取某个地址所在的flash扇区
* 说  明 :  Stm32F407VGT6的Flash扇区分配
* 入  参 :  fu32_Addr：flash地址
* 返  回 :  0~11,即addr所在的扇区
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
static uint16_t GetSector(uint32_t fu32_Addr)
{
	if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_1)return FLASH_Sector_0;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_2)return FLASH_Sector_1;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_3)return FLASH_Sector_2;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_4)return FLASH_Sector_3;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_5)return FLASH_Sector_4;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_6)return FLASH_Sector_5;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_7)return FLASH_Sector_6;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_8)return FLASH_Sector_7;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_9)return FLASH_Sector_8;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_10)return FLASH_Sector_9;
	else if(fu32_Addr<ADDR_FLASH_SECTOR_11)return FLASH_Sector_10; 
	return FLASH_Sector_11;	
}
/********************************************************************************
* 函数名 :  FLASH_If_Init
* 功  能 :  stm32的内部flash初始化(解锁)
* 说  明 :  none
* 入  参 :  none
* 返  回 :  none
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
void FLASH_If_Init(void)
{ 
    FLASH_Unlock();

    /* Clear pending flags (if any) */
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR |
                  FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR);
}
/********************************************************************************
* 函数名 : FLASH_If_Finish
* 功  能 : stm32的内部flash关闭(上锁)
* 说  明 : none
* 入  参 : none
* 返  回 : none
* 设  计 : Shatang                    时  间 : 2020.07.29
* 修  改 : none                       时  间 : none
********************************************************************************/
void FLASH_If_Finish(void)
{
    /* Clear pending flags (if any) */
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR |
                  FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR);
    
    FLASH_Lock();
}
/********************************************************************************
* 函数名 :  FLASH_If_Erase
* 功  能 :  stm32的内部flash擦除
* 说  明 :  只针对APP文件地址的存储内容进行擦除
* 入  参 :  none
* 返  回 :  none
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
uint32_t FLASH_If_Erase(uint32_t StartSector)
{
    uint32_t UserStartSector;
    uint32_t i = 0;

    /* Get the sector where start the user flash area */
    UserStartSector = GetSector(StartSector);
    
    for(i = UserStartSector; i <= GetSector(APPLICATION_END_ADDRESS); i += 8)
    {
        /* Device voltage range supposed to be [2.7V to 3.6V], the operation will
        be done by word */ 
        if (FLASH_EraseSector(i, VoltageRange_3) != FLASH_COMPLETE)
        {
            /* Error occurred while page erase */
            return (1);
        }
    }
    
    return (0);
}
/********************************************************************************
* 函数名 :  FLASH_If_Write
* 功  能 :  stm32的内部flash写操作
* 说  明 :  none
* 入  参 :  none
* 返  回 :  none
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
uint32_t FLASH_If_Write(__IO uint32_t* FlashAddress, uint32_t* Data ,uint32_t DataLength)
{
    uint32_t i = 0;

    for (i = 0; (i < DataLength) && (*FlashAddress <= (APPLICATION_END_ADDRESS-4)); i++)
    {
        /* Device voltage range supposed to be [2.7V to 3.6V], the operation will
           be done by word */ 
        if (FLASH_ProgramWord(*FlashAddress, *(uint32_t*)(Data+i)) == FLASH_COMPLETE)
        {
            /* Check the written value */
            if (*(uint32_t*)*FlashAddress != *(uint32_t*)(Data+i))
            {
                /* Flash content doesn't match SRAM content */
                return(2);
            }
            /* Increment FLASH destination address */
            *FlashAddress += 4;
        }
        else
        {
            /* Error occurred while writing data in Flash memory */
            return (1);
        }
    }

    return (0);
}

/********************************************************************************
* 函数名 :  STMFLASH_ReadWord
* 功  能 :  读取指定地址的半字(16位数据) 
* 说  明 :  none
* 入  参 :  fu32_Addr：读地址 
* 返  回 :  对应数据
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
static uint32_t STMFLASH_ReadWord(uint32_t fu32_Addr)
{
	return *(volatile uint32_t*)fu32_Addr; 
}  
/********************************************************************************
* 函数名 :  STMFLASH_ReadWord
* 功  能 :  从指定地址开始读出指定长度的数据
* 说  明 :  none
* 入  参 :  ReadAddr：起始地址
            pBuffer：数据指针
            NumToRead：读的数据个数
* 返  回 :  对应数据
* 设  计 :  Shatang                   时  间 :  2020.06.18
* 修  改 :  none                      时  间 :  none
********************************************************************************/
void FLASH_IF_Read(uint32_t ReadAddr, uint32_t *pBuffer, uint32_t NumToRead)
{
	uint32_t i;
	for(i=0;i<NumToRead;i++)
	{
		pBuffer[i] = STMFLASH_ReadWord(ReadAddr);//读取4个字节.
		ReadAddr+=4;//偏移4个字节.
	}
}

二、详细应用实例

  具体实际应用：基于Xmodem协议的IAP升级，可以看这篇文章：IAP升级 & Bootloader制作

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