如何使用STM32内部Flash额外的空间来存储数据?

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本次分享关于STM32内部FLASH的笔记。
STM32 芯片内部的 FLASH 存储器，主要用于存储我们代码。如果内部FLASH存储完我们的代码还有剩余的空间，那么这些剩余的空间我们就可以利用起来，存储一些需要掉电保存的数据。
本文以STM32103ZET6为例。STM32103ZET6属于大容量产品，其闪存模块组织如下：





其主存储器大小为512KB，分为256页，每页大小都为2KB。我们的程序一般默认烧写到第0页的起始地址（0x08000000）处。当BOOT0引脚和BOOT1引脚都接GND时，就是从这个地址开始运行代码的。这个地址在keil中可以看到：





假如我们要下载的程序大小为4.05KB，则第0、1、2页用于保存我们的程序，我们需要掉电保存的数据只能保存在第3页至第255页这一部分空间内。我们最终要下载的程序大小可在工程对应的.map文件中看到。.map文件可以双击工程的Target的名字快速打开，如：





下面对STM32的内部FLASH进行简单的读写测试：
STM32的内部FLASH读写测试

过程图如下（省略异常情况，只考虑成功的情况）：






示例代码：


本例的关键代码如下：


/*******************************************************************************************************                                
*------------------------------------------STM32 Demo---------------------------------------------------
*
*           工程说明：STM32内部FLASH实验
*    作    者：ZhengNian
*         博    客：zhengnianli.github.io
*    公 众 号：嵌入式大杂烩
*
********************************************************************************************************/
#define MAIN_CONFIG
#include "config.h"


/* STM32F103ZET6有256页，每一页的大小都为2KB */
#define ADDR_FLASH_PAGE_255     ((uint32_t)0x0807F800) /* Page255 2KB */


/* FLASH读写测试结果 */
#define  TEST_ERROR           -1        /* 错误（擦除、写入错误） */
#define  TEST_SUCCESS  0        /* 成功 */
#define  TEST_FAILED   1        /* 失败 */


/* Flash读写测试buf */
#define BufferSize 6
uint16_t usFlashWriteBuf[BufferSize] = {0x0101,0x0202,0x0303,0x0404,0x0505,0x0606};
uint16_t usFlashReadBuf[BufferSize] = {0};


/* 供本文件调用的函数声明 */
static int FlashReadWriteTest(void);                                          


/*******************************************************************************************************
** 函数: main
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: 无
** 说明: 主函数
********************************************************************************************************/
int main(void)
{   
        /* 上电初始化 */
        SysInit();
       
        /* 内部Flash读写测试 */
        if (TEST_SUCCESS == FlashReadWriteTest())
        {
                printf("Flash test success!n");
        }
        else
        {
                printf("Flash test failed!n");
        }


        while (1)
        {}
}


/*******************************************************************************************************
** 函数: FlashReadWriteTest, 内部Flash读写测试函数
**------------------------------------------------------------------------------------------------------
** 参数: void
** 返回: TEST_ERROR：错误（擦除、写入错误）  TEST_SUCCESS：成功   TEST_FAILED：失败
** 说明: 无
********************************************************************************************************/
static int FlashReadWriteTest(void)
{
        uint32_t ucStartAddr;
       
        /* 解锁 */
        FLASH_Unlock();       
       
        /* 擦除操作 */
        ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
        if (FLASH_COMPLETE != FLASH_ErasePage(ucStartAddr))
        {
                printf("Erase Error!n");
                return TEST_ERROR;
        }
        else
        {
                ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
                printf("擦除成功，此时FLASH中值为：n");
                for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
                {
                        usFlashReadBuf = *(uint32_t*)ucStartAddr;
                        printf("ucFlashReadBuf[%d] = 0x%.4xn", i, usFlashReadBuf);
                        ucStartAddr += 2;
                }
        }
       
        /* 写入操作 */
        ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
        printf("n往FLASH中写入的数据为：n");
        for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
        {
                if (FLASH_COMPLETE != FLASH_ProgramHalfWord(ucStartAddr, usFlashWriteBuf))
                {
                        printf("Write Error!n");
                        return TEST_ERROR;
                }
                printf("ucFlashWriteBuf[%d] = 0x%.4xn", i, usFlashWriteBuf);
                ucStartAddr += 2;
        }
       
        /* 上锁 */
        FLASH_Lock();
       
        /* 读取操作 */
        ucStartAddr = ADDR_FLASH_PAGE_255;
        printf("n从FLASH中读出的数据为：n");
        for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
        {
                usFlashReadBuf = *(__IO uint16_t*)ucStartAddr;
                printf("ucFlashReadBuf[%d] = 0x%.4xn", i, usFlashReadBuf);
                ucStartAddr += 2;
        }
       
        /* 读出的数据与写入的数据做比较 */
        for (int i = 0; i < BufferSize; i++)
        {
                if (usFlashReadBuf != usFlashWriteBuf)
                {
                        return TEST_FAILED;
                }
        }
       
        return TEST_SUCCESS;
}




/*********************************************************************************************************
**                            End Of File
********************************************************************************************************/




（1）进行解锁操作
STM32 的闪存编程是由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理 ，这个模块包含的寄存器如下：






STM32 复位后， FPEC 模块是被保护的， 不能写入 FLASH_CR 寄存器； 通过写入特定的序列到 FLASH_KEYR 寄存器可以打开 FPEC 模块（即写入 KEY1 和KEY2） ， 只有在写保护被解除后， 我们才能操作相关寄存器。 固件库中的函数为：


void FLASH_Unlock(void);


（2）擦除将要写的页


STM32 的 FLASH 在编程的时候，也必须要求其写入地址的 FLASH 是被擦除了的（也就是其值必须是 0XFFFF），否则无法写入，在 FLASH_SR 寄存器的 PGERR 位将得到一个警告。 STM32 的闪存擦除分为两种：页擦除和整片擦除。 也就是其最小擦除单位为1页，尽管你只需往某页里写10个字节数据或者更少的数据，你也必须先擦除该页（2*1024个字节）。我们这里使用按页擦除，固件库中按页擦除的函数为：


FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);


其返回值为枚举：


typedef enum
{
  FLASH_BUSY = 1,        /* 忙 */
  FLASH_ERROR_PG,   /* 编程错误 */
  FLASH_ERROR_WRP,  /* 写保护错误 */
  FLASH_COMPLETE,   /* 操作完成 */
  FLASH_TIMEOUT     /* 操作超时 */
}FLASH_Status;


（3）往上一步擦写成功的页写入数据


STM32 闪存的编程每次必须写入16 位。虽然固件库中有如下三个写操作的函数：


FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);


分别为按字（32bit）写入、按半字（16bit）写入、按字节（8bit）写入函数。32 位字节写入实际上是写入的两次 16 位数据，写完第一次后地址+2，这与我们前面讲解的 STM32 闪存的编程每次必须写入 16 位并不矛盾。 写入 8
位实际也是占用的两个地址了，跟写入 16 位基本上没啥区别。


（4）写入操作完成后进行上锁操作


对FLASH进行写操作完成后要进行上锁操作，对应的固件库中函数为：


void FLASH_Lock(void);
1
（5）读出数据


固件库中并没有与读操作的函数。读操作其实就是读取FLASH某个地址的数据。


（6）对比写入的数据与读出的数据是否相等


最后对比我们写入的数据与读出的数据是否完全一致，若一致则表明读写测试成功，否则失败。


程序执行结果：









可见，读出的数据与写入的数据一致，表明读写测试成功。
最后

STM32的内部FLASH读写步骤大致如上，有时候我们还需要封装一些读写函数，但步骤大都如上。写入数据之前需要先进行擦除操作。以上就是本次的笔记分享，如有错误，欢迎指出！