如何通过ST-LINK utility实现片外FLASH的烧写？

前言

在单片机的实际应用中，通常会搭载一些片外FLASH芯片，用于存储系统的一些配置文件，比如说图片、字体、配置文件等。在出厂设置时，如何通过离线的方式将这些配置文件烧录至片外FLASH中成为关键。当然，在大批量生产中，可以先通过FLASH离线烧录工具将所需的文件烧写至FLASH，再进行贴片，但如何在小批量生产中实现片外FLASH的离线烧录呢？且听本文细细道来。
本文主要采用的是片外片外FLASH型号为W25Q64（SPI通信），MCU为STM32F103VCT6。安装好STlink的下载工具 STM32 ST-LINK utility，本文安装目录为C:Program Files (x86)STMicroelectronics。
一、例程参考及讲解

打开STM32 ST-LINK utility工具，点击External Loader，找到SPI FLASH的例程M25P64_STM3210E-EVAL。此后参考这个例程进行修改。Add External Loader 会罗列出C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSTM32 ST-LINK UtilityST-LINK UtilityExternalLoader目录下所有的stldr文件。




进入C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSTM32 ST-LINK UtilityST-LINK UtilityExternalLoader目录下，找到M25P64_STM3210E-EVAL例程。
打开工程文件，包含Loader_Src.c和Dev_Inf.c文件。
1.1 Loader_Src.c文件

基于特定IP为内存开发外部加载程序需要下述函数。请注意，必须在外部加载程序中定义以下函数：
Init函数：Init函数定义用于连接外部存储器的GPIO，初始化所用IP的时钟，并定义使用的GPIO。
Write函数：Write函数对使用RAM范围内的地址定义的缓冲区进行编程。
SectorErase函数（Flash存储器）：SectorErase函数擦除由起始地址和结束地址定义的存储器扇区。该函数在SRAM存储器中不能使用。函数原型为int SectorErase (uint32_t StartAddress, uint32_t EndAddress)其中，“StartAddress” = 要擦除的第一个扇区的地址，“EndAddress” = 要擦除的最后一个扇区的地址。
下面是可以定义的其他函数：
Read函数：该函数用来读取指定范围的存储器，并将读取的数据返回到RAM里的缓冲区中，函数原型为int Read (uint32_t Address, uint32_t Size, uint16_t* buffer)，其中，“Address” = 读取操作的起始地址，“Size”= 读取操作的大小，“buffer”= 指向
读取后的数据的指针。对于QSPI/OSPI（Quad-SPI/Octo-SPI）存储器，可以在Init函数中定义存储器映射模式；这种情况下，Read函数无用。
Verify函数：选择“verify while programming”模式时会调用该函数。该函数检查编程的存储器是否与RAM中定义的缓冲区保持一致。它返回一个uint64，定义如下：checksum<<32 + AddressFirstError。其中“AddressFirstError”为第一次失配的地址，“Checksum”所编程缓冲区的校验和值。
MassErase函数：该函数擦除整个存储器；
校验和函数：Checksum函数计算已编程的存储器校验和。使用的算法是简单的按位求和算法。结果截断为32位字。使用在ST-LINK Utility中打开的文件计算校验和值，是一种更快的验证编程操作的方法。如果成功则返回1，失败则返回0。
1.2 Dev_Inf.c文件

该文件定义了StorageInfo结构。该结构定义的信息类型示例如下所示：
/
/* This structure containes information used by ST-LINK Utility to program and erase the device */
#if defined (__ICCARM__)
__root struct StorageInfo const StorageInfo  =  {
#else
struct StorageInfo const StorageInfo  =  {
#endif
   "M25P64_STM3210E-EVAL",                   // Device Name + version number
   SPI_FLASH,                                                           // Device Type
   0x00000000,                                                                 // Device Start Address
   0x00800000,                                                                  // Device Size in Bytes (8MBytes/64Mbits)
   0x00000100,                                                                  // Programming Page Size 16Bytes
   0xFF,                                                                        // Initial Content of Erased Memory
// Specify Size and Address of Sectors (view example below)
   0x00000080, 0x00010000,                                      // Sector Num : 128 ,Sector Size: 64KBytes
   0x00000000, 0x00000000,
};
}
二、程序修改

W25Q64参数如下所示。

/*
* W25Q64
* 1Page 包含256字节（0x00000100）
* 4Kbytes为1个Sector；=16 page       
* 8个扇区为1个Block(32KB)，或者16个扇区为一个block（64KB）
* 容量为8M字节,共有128个Block,2048个Sector
*/
所以将Dev_Inf.c中的结构体修改为以下内容。

/* This structure containes information used by ST-LINK Utility to program and erase the device */
#if defined (__ICCARM__)
__root struct StorageInfo const StorageInfo  =  {
#else
struct StorageInfo const StorageInfo  =  {
#endif
   "W25Q64_STM32F1xx",             // Device Name + version number
   SPI_FLASH,                          // Device Type
   0x00000000,                        // Device Start Address
   0x00800000,                                        // Device Size in Bytes (8MBytes/64Mbits)
   0x00000100,                             // Programming Page Size 256Bytes       
   0xFF,                               // Initial Content of Erased Memory
// Specify Size and Address of Sectors (view example below)
   0x00000800, 0x00001000,                     // Sector Num: 2048 Sector Size: 4KBytes       
   0x00000000, 0x00000000,
};
由于在SectorErase函数中，sFLASH_EraseSector是按照64KB大小的block来擦除的，擦除指令为0xD8，固此函数无需更改。其他函数也无需更改。
如下图所示，勾选Run #2，并将生成的stldr文件复制到C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSTM32 ST-LINK UtilityST-LINK UtilityExternalLoader目录下，该条指令为cmd.exe /C copy "!L" "C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSTM32 ST-LINK UtilityST-LINK UtilityExternalLoader@L.stldr"




如下图所示，编译通过后，在C:Program Files (x86)STMicroelectronicsSTM32 ST-LINK UtilityST-LINK UtilityExternalLoader目录下便会有对应的stldr文件。




如下图所示，打开STM32 ST-LINK utility工具，勾选刚才生成的stldr文件。





此后在External Loader下便有Mass Erase（整片擦除）、Sector Erase（块擦除）、Program（写片外Flash）、Read（读片外FLash）。





三、实测

通过实际测量，将一个2M大小的文件写进W25Q64，耗时大概两分钟。可以通过修改SPI的速率来提速？