關于STM32的FLASH操作

FLASH分類

根據用途，STM32片內的FLASH分成兩部分：主存儲塊、信息塊。

主存儲塊用于存儲程序，我們寫的程序一般存儲在這里。

信息塊又分成兩部分：系統(tǒng)存儲器、選項字節(jié)。

系統(tǒng)存儲器存儲用于存放在系統(tǒng)存儲器自舉模式下的啟動程序（BootLoader），當使用ISP方式加載程序時，就是由這個程序執(zhí)行。這個區(qū)域由芯片廠寫入BootLoader，然后鎖死，用戶是無法改變這個區(qū)域的。

選項字節(jié)存儲芯片的配置信息及對主存儲塊的保護信息。

FLASH的頁面

STM32的FLASH主存儲塊按頁組織，有的產品每頁1KB，有的產品每頁2KB。頁面典型的用途就是用于按頁擦除FLASH。從這點來看，頁面有點像通用FLASH的扇區(qū)。

STM32產品的分類

STM32根據FLASH主存儲塊容量、頁面的不同，系統(tǒng)存儲器的不同，分為小容量、中容量、大容量、互聯(lián)型，共四類產品。

小容量產品主存儲塊1-32KB，每頁1KB。系統(tǒng)存儲器2KB。

中容量產品主存儲塊64-128KB，每頁1KB。系統(tǒng)存儲器2KB。

大容量產品主存儲塊256KB以上，每頁2KB。系統(tǒng)存儲器2KB。

互聯(lián)型產品主存儲塊256KB以上，每頁2KB。系統(tǒng)存儲器18KB。

對于具體一個產品屬于哪類，可以查數據手冊，或根據以下簡單的規(guī)則進行區(qū)分：

STM32F101xx、STM32F102xx、STM32F103xx產品，根據其主存儲塊容量，一定是小容量、中容量、大容量產品中的一種，STM32F105xx、STM32F107xx是互聯(lián)型產品。

互聯(lián)型產品與其它三類的不同之處就是BootLoader的不同，小中大容量產品的BootLoader只有2KB，只能通過USART1進行ISP，而互聯(lián)型產品的BootLoader有18KB，能通過USAT1、4、CAN等多種方式進行ISP。小空量產品、中容量產品的BootLoader與大容量產品相同。

關于ISP與IAP

ISP（InSystemProgramming）在系統(tǒng)編程，是指直接在目標電路板上對芯片進行編程，一般需要一個自舉程序（BootLoader）來執(zhí)行。ISP也有叫ICP（InCircuitProgramming）、在電路編程、在線編程。

IAP（InApplicationProgramming）在應用中編程，是指最終產品出廠后，由最終用戶在使用中對用戶程序部分進行編程，實現在線升級。IAP要求將程序分成兩部分：引導程序、用戶程序。引導程序總是不變的。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只是更新程序的一部分，用的是電器廠開發(fā)的IAP引導程序。綜合來看，ISP受到的限制更多，而IAP由于是自己開發(fā)的程序，更換程序的時候更容易操作。

FPEC

FPEC(FLASHProgram/Erasecontroller閃存編程/擦除控制器)，STM32通過FPEC來擦除和編程FLASH。FPEC使用7個寄存器來操作閃存：

FPEC鍵寄存器(FLASH_KEYR)寫入鍵值解鎖。

選項字節(jié)鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR)寫入鍵值解鎖選項字節(jié)操作。

閃存控制寄存器(FLASH_CR)選擇并啟動閃存操作。

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)存儲閃存操作地址。

選項字節(jié)寄存器(FLASH_OBR)選項字節(jié)中主要數據的映象。

寫保護寄存器(FLASH_WRPR)選項字節(jié)中寫保護字節(jié)的映象。

鍵值

為了增強安全性，進行某項操作時，須要向某個位置寫入特定的數值，來驗證是否為安全的操作，這些數值稱為鍵值。STM32的FLASH共有三個鍵值：

RDPRT鍵=0x000000A5用于解除讀保護

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LOCK位，該位為1時，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LOCK位為1時，閃存鎖有效，只有向FLASH_KEYR依次寫入KEY1、KEY2后，LOCK位才會被硬件清零，從而解除閃存鎖。當LOCK位為1時，對FLASH_KEYR的任何錯誤寫操作（第一次不是KEY1，或第二次不是KEY2），都將會導致閃存鎖的徹底鎖死，一旦閃存鎖徹底鎖死，在下一次復位前，都無法解鎖，只有復位后，閃存鎖才恢復為一般鎖住狀態(tài)。

復位后，LOCK位默認為1，閃存鎖有效，此時，可以進行解鎖。解鎖后，可進行FLASH的擦除編程工作。任何時候，都可以通過對LOCK位置1來軟件加鎖，軟件加鎖與復位加鎖是一樣的，都可以解鎖。

主存儲塊的擦除

主存儲塊可以按頁擦除，也可以整片擦除。

頁擦除

主存儲塊的任何一頁都可以通過FPEC的頁擦除功能擦除。

建議使用以下步驟進行頁擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位。以確認沒有其他正在進行的閃存操作。必須等待BSY位為0，才能繼續(xù)操作。

2．設置FLASH_CR寄存器的PER位為1。選擇頁擦除操作。

3．設置FLASH_AR寄存器為要擦除頁所在地址，選擇要擦除的頁。FLASH_AR的值在哪一頁范圍內，就表示要擦除哪一頁。

4．設置FLASH_CR寄存器的STRT位為1，啟動擦除操作。

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，表示操作成功。

7．讀出被擦除的頁并做驗證。擦完后所有數據位都為1。

整片擦除

整片擦除功能擦除整個主存儲塊，信息塊不受此操作影響。

建議使用以下步驟進行整片擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其他正在進行的閃存操作。

2．設置FLASH_CR寄存器的MER位為1。選擇整片擦除操作。

3．設置FLASH_CR寄存器的STRT位為1。啟動整片擦除操作。

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，表示操作成功。

6．讀出所有頁并做驗證。擦完后所有數據位都為1。

主存儲塊的編程

對主存儲塊編程每次可以寫入16位。當FLASH_CR寄存器的PG位為1時，在一個閃存地址寫入一個半字（16位）將啟動一次編程；寫入任何非半字的數據，FPEC都會產生總線錯誤。在編程過程中(BSY位為1時)，任何讀寫閃存的操作都會使CPU暫停，直到此次閃存編程結束。

建議使用如下步驟對主存儲塊進行編：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其他正在進行的編程操作。

2．設置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，表示操作成功。

6．讀出寫入的地址并驗證數據。

關于主存儲塊擦除編程操作的一些疑問

1．為什么每次都要檢查BSY位是否為0？

因為BSY位為1時，不能對任何FPEC寄存器執(zhí)行寫操作，所以必須要等BSY位為0時，才能執(zhí)行閃存操作。

2．如果沒有擦除就進行編程，會出現什么結果？

STM32在執(zhí)行編程操作前，會先檢查要編程的地址是否被擦除，如果沒有，則不進行編程，并置FLASH_SR寄存器的PGERR位為1。唯一例外的是，當要編程的數據為0X0000時，即使未擦除，也會進行編程，因為0X0000即使擦除也可以正確編程。

3．為什么操作后要讀出數據并驗證？

STM32在某些特殊情況下（例如FPEC被鎖?。?，可能根本就沒有執(zhí)行所要的操作，僅通過寄存器無法判斷操作是否成功。所以，保險起見，操作后都要讀出所有數據檢查。

4．等待BSY位為1的時間以多少為合適？

請參考STM32固件庫中的數據。

5．FLASH編程手冊上說進行閃存操作（擦除或編程）時，必須打開內部的RC振蕩器(HSI)，是不是一定要用HIS進行閃存的擦除及編程操作？

對于這點，我的理解是，進行閃存操作時，必須要保證HIS沒有被關閉，但是操作時的系統(tǒng)仍然可以是HSE時鐘。STM32復位后，HIS默認是開的，只要你不為了低功耗去主動關閉它，則用什么時鐘都可以進行閃存操作的。我所編的程序也驗證了這一點。