【ALIENTEK 战舰STM32开发板例程系列连载+教学】第三十九章 FLASH模拟EEPROM实验

2019-10-12 13:47发布

 

第三十九章 FLASH模拟EEPROM实验

  STM32本身没有自带EEPROM,但是STM32具有IAP(在应用编程)功能,所以我们可以把它的FLASH当成EEPROM来使用。本章,我们将利用STM32内部的FLASH来实现第二十八章类似的效果,不过这次我们是将数据直接存放在STM32内部,而不是存放在W25Q64。本章分为如下几个部分: 39.1 STM32 FLASH简介 39.2 硬件设计 39.3 软件设计 39.4 下载验证

39.1 STM32 FLASH简介

不同型号的STM32,其FLASH容量也有所不同,最小的只有16K字节,最大的则达到了1024K字节。战舰STM32开发板选择的STM32F103ZET6FLASH容量为512K字节,属于大容量产品(另外还有中容量和小容量产品),大容量产品的闪存模块组织如图39.1.1所示:
39.1.1 大容量产品闪存模块组织 STM32的闪存模块由:主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等3部分组成。 主存储器,该部分用来存放代码和数据常数(如const类型的数据)。对于大容量产品,其被划分为256页,每页2K字节。注意,小容量和中容量产品则每页只有1K字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是0X08000000 B0B1都接GND的时候,就是从0X08000000开始运行代码的。 信息块,该部分分为2个小部分,其中启动程序代码,是用来存储ST自带的启动程序,用于串口下载代码,当B0V3.3B1GND的时候,运行的就是这部分代码。用户选择字节,则一般用于配置写保护、读保护等功能,本章不作介绍。 闪存存储器接口寄存器,该部分用于控制闪存读写等,是整个闪存模块的控制机构。 对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理;编程与擦除的高电压由内部产生。 在执行闪存写操作时,任何对闪存的读操作都会锁住总线,在写操作完成后读操作才能正确地进行;既在进行写或擦除操作时,不能进行代码或数据的读取操作。        闪存的读取 内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址,任何32位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。读接口在闪存端包含一个读控制器,还包含一个AHB接口与CPU衔接。这个接口的主要工作是产生读闪存的控制信号并预取CPU要求的指令块,预取指令块仅用于在I-Code总线上的取指操作,数据常量是通过D-Code总线访问的。这两条总线的访问目标是相同的闪存模块,访问D-Code将比预取指令优先级高。 这里要特别留意一个闪存等待时间,因为CPU运行速度比FLASH快得多,STM32F103FLASH最快访问速度≤24Mhz,如果CPU频率超过这个速度,那么必须加入等待时间,比如我们一般使用72Mhz的主频,那么FLASH等待周期就必须设置为2,该设置通过FLASH_ACR寄存器设置。 例如,我们要从地址addr,读取一个半字(半字为16为,字为32位),可以通过如下的语句读取:                     data=*(vu16*)addr; addr强制转换为vu16指针,然后取该指针所指向的地址的值,即得到了addr地址的值。类似的,将上面的vu16该位vu8,即可读取指定地址的一个字节。相对FLASH读取来说,STM32 FLASH的写就复杂一点了,下面我们介绍STM32闪存的编程和擦除。        闪存的编程和擦除 STM32的闪存编程是由FPEC(闪存编程和擦除控制器)模块处理的,这个模块包含732位寄存器,他们分别是: l  FPEC键寄存器(FLASH_KEYR) l  选择字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR) l  闪存控制寄存器(FLASH_CR) l  闪存状态寄存器(FLASH_SR) l  闪存地址寄存器(FLASH_AR) l  选择字节寄存器(FLASH_OBR) l  写保护寄存器(FLASH_WRPR) 其中FPEC键寄存器总共有3个键值: RDPRT=0X000000A5 KEY1=0X45670123 KEY2=0XCDEF89AB 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KEY1KEY2),只有在写保护被解除后,我们才能操作相关寄存器。 STM32闪存的编程每次必须写入16位(不能单纯的写入8位数据哦!),当FLASH_CR寄存器的PG位为’1’时,在一个闪存地址写入一个半字将启动一次编程;写入任何非半字的数据,FPEC都会产生总线错误。在编程过程中(BSY位为’1),任何读写闪存的操作都会使CPU暂停,直到此次闪存编程结束。 同样,STM32FLASH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。 STM23FLASH编程过程如图39.1.2所示:
39.1.2 STM32闪存编程过程        从上图可以得到闪存的编程顺序如下: l  检查FLASH_CRLOCK是否解锁,如果没有则先解锁 l  检查FLASH_SR寄存器的BSY位,以确认没有其他正在进行的编程操作 l  设置FLASH_CR寄存器的PG位为’1 l  在指定的地址写入要编程的半字 l  等待BSY位变为’0 l  读出写入的地址并验证数据 前面提到,我们在STM32FLASH编程的时候,要先判断缩写地址是否被擦除了,所以,我们有必要再绍一下STM32的闪存擦除,STM32的闪存擦除分为两种:页擦除和整片擦除。页擦除过程如图39.1.3所示
39.1.3 STM32闪存页擦除过程   从上图可以看出,STM32的页擦除顺序为: l  检查FLASH_CRLOCK是否解锁,如果没有则先解锁 l  检查FLASH_SR寄存器的BSY位,以确认没有其他正在进行的闪存操作 l  设置FLASH_CR寄存器的PER位为’1 l  FLASH_AR寄存器选择要擦除的页 l  设置FLASH_CR寄存器的STRT位为’1 l  等待BSY位变为’0 l  读出被擦除的页并做验证 本章,我们只用到了STM32的页擦除功能,整片擦除功能我们在这里就不介绍了。通过以上了解,我们基本上知道了STM32闪存的读写所要执行的步骤了,接下来,我们看看与读写相关的寄存器说明。 第一个介绍的是FPEC键寄存器:FLASH_KEYR。该寄存器各位描述如图39.1.4所示:
39.1.4 寄存器FLASH_KEYR各位描述 该寄存器主要用来解锁FPEC,必须在该寄存器写入特定的序列(KEY1KEY2)解锁后,才能对FLASH_CR寄存器进行写操作。 第二个要介绍的是闪存控制寄存器:FLASH_CR。该寄存器的各位描述如图39.1.5所示:
39.1.5 寄存器FLASH_CR各位描述        该寄存器我们本章只用到了它的LOCKSTRTPERPG4个位。        LOCK位,该位用于指示FLASH_CR寄存器是否被锁住,该位在检测到正确的解锁序列后,硬件将其清零。在一次不成功的解锁操作后,在下次系统复位之前,该位将不再改变。        STRT位,该位用于开始一次擦除操作。在该位写入1 ,将执行一次擦除操作。        PER位,该位用于选择页擦除操作,在页擦除的时候,需要将该位置1        PG位,该位用于选择编程操作,在往FLASH写数据的时候,该位需要置1        FLASH_CR的其他位,我们就不在这里介绍了,请大家参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》第18页。        第三个要介绍的是闪存状态寄存器:FLASH_SR。该寄存器各位描述如图39.1.6所示:  
39.1.6 寄存器FLASH_SR各位描述        该寄存器主要用来指示当前FPEC的操作编程状态。        最后,我们再来看看闪存地址寄存器:FLASH_AR。该寄存器各位描述如图39.1.7所示:
39.1.7 寄存器FLASH_AR各位描述        该寄存器在本章,我们主要用来设置要擦除的页。        关于STM32 FLASH的介绍,我们就介绍到这。更详细的介绍,请参考《STM32F10xxx闪存编程参考手册》。

39.2 硬件设计

本章实验功能简介:开机的时候先显示一些提示信息,然后在主循环里面检测两个按键,其中1个按键(WK_UP)用来执行写入FLASH的操作,另外一个按键(KEY1)用来执行读出操作,在TFTLCD模块上显示相关信息。同时用DS0提示程序正在运行。 所要用到的硬件资源如下: 1)  指示灯DS0 2)  WK_UPKEY1按键 3)  TFTLCD模块 4)  STM32内部FLASH 本章需要用到的资源和电路连接,在之前已经全部有介绍过了,接下来我们直接开始软件设计。

39.3 软件设计

打开上一章的工程,首先在HARDWARE文件夹下新建一个STMFLASH的文件夹。然后新建一个stmflash.cstmflash.h的文件保存在STMFLASH文件夹下,并将这个文件夹加入头文件包含路径。        打开stmflash.c文件,输入如下代码: #include "stmflash.h" #include "delay.h" #include "usart.h" //解锁STM32FLASH void STMFLASH_Unlock(void) {   FLASH->KEYR=FLASH_KEY1;//写入解锁序列.   FLASH->KEYR=FLASH_KEY2; } //flash上锁 void STMFLASH_Lock(void) {   FLASH->CR|=1<<7;//上锁 } //得到FLASH状态 u8 STMFLASH_GetStatus(void) {            u32 res;                 res=FLASH->SR;        if(res&(1<<0))return 1;            //        else if(res&(1<<2))return 2;  //编程错误        else if(res&(1<<4))return 3;  //写保护错误        return 0;                                     //操作完成 } //等待操作完成 //time:要延时的长短 //返回值:状态. u8 STMFLASH_WaitDone(u16 time) {        u8 res;        do        {               res=STMFLASH_GetStatus();               if(res!=1)break;//非忙,无需等待了,直接退出.               delay_us(1); time--;                      }while(time);         if(time==0)res=0xff;//TIMEOUT         return res; } //擦除页 //paddr:页地址 //返回值:执行情况 u8 STMFLASH_ErasePage(u32 paddr) {        u8 res=0;        res=STMFLASH_WaitDone(0X5FFF);//等待上次操作结束,>20ms           if(res==0)        {               FLASH->CR|=1<<1;//页擦除               FLASH->AR=paddr;//设置页地址               FLASH->CR|=1<<6;//开始擦除                          res=STMFLASH_WaitDone(0X5FFF);//等待操作结束,>20ms                if(res!=1)//非忙               {                      FLASH->CR&=~(1<<1);//清除页擦除标志.               }        }        return res; } //FLASH指定地址写入半字 //faddr:指定地址(此地址必须为2的倍数!!) //dat:要写入的数据 //返回值:写入的情况 u8 STMFLASH_WriteHalfWord(u32 faddr, u16 dat) {        u8 res;                      res=STMFLASH_WaitDone(0XFF);            if(res==0)//OK        {               FLASH->CR|=1<<0;//编程使能               *(vu16*)faddr=dat;//写入数据               res=STMFLASH_WaitDone(0XFF);//等待操作完成               if(res!=1)//操作成功               {                      FLASH->CR&=~(1<<0);//清除PG.               }        }        return res; } //读取指定地址的半字(16位数据) //faddr:读地址 //返回值:对应数据. u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr) {        return *(vu16*)faddr; } #if STM32_FLASH_WREN  //如果使能了写   //不检查的写入 //WriteAddr:起始地址 //pBuffer:数据指针 //NumToWrite:半字(16)   void STMFLASH_Write_NoCheck(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)   {                                         u16 i;        for(i=0;i<NumToWrite;i++)        {               STMFLASH_WriteHalfWord(WriteAddr,pBuffer);            WriteAddr+=2;//地址增加2.        }  } //从指定地址开始写入指定长度的数据 //WriteAddr:起始地址(此地址必须为2的倍数!!) //pBuffer:数据指针 //NumToWrite:半字(16)(就是要写入的16位数据的个数.) #if STM32_FLASH_SIZE<256 #define STM_SECTOR_SIZE 1024 //字节 #else #define STM_SECTOR_SIZE      2048 #endif            u16 STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];//最多是2K字节 void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)  {        u32 secpos;        //扇区地址        u16 secoff;        //扇区内偏移地址(16位字计算)        u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)          u16 i;           u32 offaddr;   //去掉0X08000000后的地址        if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024* STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址        STMFLASH_Unlock();                                            //解锁        offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;             //实际偏移地址.        secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE; //扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6        secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;  //在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)        secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;                //扇区剩余空间大小          if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围        while(1)        {                   STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE, STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容               for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据               {                      if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除                     }               if(i<secremain)//需要擦除               {                      STMFLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+ STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区                      for(i=0;i<secremain;i++) STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer;//复制                            STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+ STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2); //写入整个扇区                }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain); //写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.                                             if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了               else//写入未结束               {                      secpos++;                            //扇区地址增1                      secoff=0;                      //偏移位置为0                          pBuffer+=secremain;    //指针偏移                      WriteAddr+=secremain; //写地址偏移                        NumToWrite-=secremain;      //字节(16)数递减                      if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2; //下一个扇区还是写不完                      else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了               }            };           STMFLASH_Lock();//上锁 } #endif //从指定地址开始读出指定长度的数据 //ReadAddr:起始地址 //pBuffer:数据指针 //NumToWrite:半字(16) void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)         {        u16 i;        for(i=0;i<NumToRead;i++)        {               pBuffer=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.               ReadAddr+=2;//偏移2个字节.           } } 该部分代码,我们重点介绍一下STMFLASH_Write函数,该函数用于在STM32的指定地址写入指定长度的数据,该函数的实现基本类似第28章的SPI_Flash_Write函数,不过该函数对写入地址是有要求的,必须保证以下两点: 1,  该地址必须是用户代码区以外的地址。 2,  该地址必须是2的倍数。 条件1比较好理解,如果把用户代码给卡擦了,可想而知你运行的程序可能就被废了,从而很可能出现死机的情况。条件2则是STM32 FLASH的要求,每次必须写入16位,如果你写的地址不是2的倍数,那么写入的数据,可能就不是写在你要写的地址了。 另外,该函数的STMFLASH_BUF数组,也是根据所用STM32FLASH容量来确定的,战舰STM32开发板的FLASH512K字节,所以STM_SECTOR_SIZE的值为512,故该数组大小为2K字节。其他函数我们就不做介绍了,保存stmflash.c文件,并加入到HARDWARE组下,然后打开stmflash.h,在该文件里面输入如下代码: #ifndef __STMFLASH_H__ #define __STMFLASH_H__ #include "sys.h"  ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //用户根据自己的需要设置 #define STM32_FLASH_SIZE    512        //所选STM32FLASH容量大小(单位为K) #define STM32_FLASH_WREN 1       //使能FLASH写入(0,不是能;1,使能) ////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////// //FLASH起始地址 #define STM32_FLASH_BASE 0x08000000     //STM32 FLASH的起始地址 //FLASH解锁键值 #define FLASH_KEY1               0X45670123 #define FLASH_KEY2               0XCDEF89AB void STMFLASH_Unlock(void);                       //FLASH解锁 void STMFLASH_Lock(void);                          //FLASH上锁 u8 STMFLASH_GetStatus(void);                       //获得状态 u8 STMFLASH_WaitDone(u16 time);                //等待操作结束 u8 STMFLASH_ErasePage(u32 paddr);              //擦除页 u8 STMFLASH_WriteHalfWord(u32 faddr, u16 dat);//写入半字 u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr);      //读出半字  void STMFLASH_WriteLenByte(u32 WriteAddr,u32 DataToWrite,u16 Len); //指定地址开始写入指定长度的数据 u32 STMFLASH_ReadLenByte(u32 ReadAddr,u16 Len);                                      //指定地址开始读取指定长度数据 void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite);        //从指定地址开始写入指定长度的数据 void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead);               //从指定地址开始读出指定长度的数据                                           #endif 保存此部分代码。最后,打开test.c文件,修改main函数如下: //要写入到STM32 FLASH的字符串数组 const u8 TEXT_Buffer[]={"STM32 FLASH TEST"}; #define SIZE sizeof(TEXT_Buffer)                  ///数组长度 #define FLASH_SAVE_ADDR  0X08070000   //设置FLASH 保存地址(必须为偶数, //且其值要大于本代码所占用FLASH的大小+0X08000000) int main(void) {                   u8 key;        u16 i=0;        u8 datatemp[SIZE];       Stm32_Clock_Init(9);    //系统时钟设置        uart_init(72,9600);      //串口初始化为9600        delay_init(72);                  //延时初始化        LED_Init();                 //初始化与LED连接的硬件接口        LCD_Init();                  //初始化LCD        usmart_dev.init(72);      //初始化USMART              KEY_Init();                  //按键初始化       NRF24L01_Init();      //初始化NRF24L01       POINT_COLOR=RED;//设置字体为红 {MOD}        LCD_ShowString(60,50,200,16,16,"WarShip STM32");           LCD_ShowString(60,70,200,16,16,"FLASH EEPROM TEST");              LCD_ShowString(60,90,200,16,16,"ATOM@ALIENTEK");        LCD_ShowString(60,110,200,16,16,"2012/9/13");         LCD_ShowString(60,130,200,16,16,"WK_UP:Write KEY1:Read");        POINT_COLOR=BLUE;        //显示提示信息        POINT_COLOR=BLUE;//设置字体为蓝 {MOD}          while(1)        {               key=KEY_Scan(0);               if(key==KEY_UP)//WK_UP按下,写入STM32 FLASH               {                      LCD_Fill(0,150,239,319,WHITE);//清除半屏                        LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Start Write FLASH....");                      STMFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR,(u16*)TEXT_Buffer,SIZE);                      LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"FLASH Write Finished!");//提示传送完成               }               if(key==KEY_DOWN)//KEY1按下,读取字符串并显示               {                     LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"Start Read FLASH.... ");                      STMFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR,(u16*)datatemp,SIZE);                      LCD_ShowString(60,150,200,16,16,"The Data Readed Is:  ");//提示传送完成                      LCD_ShowString(60,170,200,16,16,datatemp);//显示读到的字符串               }               i++;               delay_ms(10);                if(i==20)               {                      LED0=!LED0;//提示系统正在运行                          i=0;               }                      }              } 至此,我们的软件设计部分就结束了。

39.4 下载验证

在代码编译成功之后,我们通过下载代码到ALIENTEK战舰STM32开发板上,通过先按WK_UP按键写入数据,然后按KEY1读取数据,得到如图39.4.1所示:
39.4.1 程序运行效果图 伴随DS0的不停闪烁,提示程序在运行。本章的测试,我们还可以借助USMART,在USMART里面添加STMFLASH_ReadHalfWord函数,既可以读取任意地址的数据。当然,你也可以将STMFLASH_Write稍微改造下,这样就可以在USMART里面验证STM32 FLASH的读写了。  
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14条回答
阿Q小狗
1楼-- · 2019-10-13 18:00
请问一下原子哥,在指定地址写FLASH时不需要先擦除指定的地址吗??擦除函数仅仅只是擦除不想要的数据吗??还有在main函数里你注释掉了这句话FLASH_SetLatency(FLASH_ACR_LATENCY_2);   那么这个FLASH等待周期在哪里定义的??
正点原子
2楼-- · 2019-10-13 20:38
 回复【8楼】 阿Q小狗 :
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要,我们例程就自带了擦除功能的. [mw_shl_code=c,true]//系统时钟初始化函数 //pll:选择的倍频数,从2开始,最大值为16 void Stm32_Clock_Init(u8 PLL) { unsigned char temp=0; MYRCC_DeInit(); //复位并配置向量表 RCC->CR|=0x00010000; //外部高速时钟使能HSEON while(!(RCC->CR>>17));//等待外部时钟就绪 RCC->CFGR=0X00000400; //APB1=DIV2;APB2=DIV1;AHB=DIV1; PLL-=2;//抵消2个单位 RCC->CFGR|=PLL<<18; //设置PLL值 2~16 RCC->CFGR|=1<<16; //PLLSRC ON FLASH->ACR|=0x32; //FLASH 2个延时周期 RCC->CR|=0x01000000; //PLLON while(!(RCC->CR>>25));//等待PLL锁定 RCC->CFGR|=0x00000002;//PLL作为系统时钟 while(temp!=0x02) //等待PLL作为系统时钟设置成功 { temp=RCC->CFGR>>2; temp&=0x03; } } [/mw_shl_code]

外星人
3楼-- · 2019-10-13 22:08
 精彩回答 2  元偷偷看……
正点原子
4楼-- · 2019-10-14 03:48
回复【10楼】外星人:
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这我就没研究了。
王二狗子
5楼-- · 2019-10-14 08:09
FLASH_SAVE_ADDR  0X08070000
用MDK写一个程序,怎么得到这个安全地址
liuyu0624
6楼-- · 2019-10-14 08:24
STM32T8U6 数据手册上页说的为64K的FLASH,可是我用内部FLASH模拟EEPROM写入到0X8018000都可以啊,读出数据也正确。
芯片工作也正常。0X8018000都到了96K的FLASH,还是写到了其他什么地方?
求解!

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