STM32的Flash操做

時間 2019-12-07

標籤 stm32 stm flash 欄目 Flash 简体版

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說到STM32的FLSAH，咱們的第一反應是用來裝程序的，實際上，STM32的片內FLASH不只用來裝程序，還用來裝芯片配置、芯片ID、自舉程序等等。固然， FLASH還能夠用來裝數據。編程

FLASH分類安全

根據用途，STM32片內的FLASH分紅兩部分：主存儲塊、信息塊。 ui

主存儲塊用於存儲程序，咱們寫的程序通常存儲在這裏。 spa

信息塊又分紅兩部分：系統存儲器、選項字節。指針

系統存儲器存儲用於存放在系統存儲器自舉模式下的啓動程序（BootLoader），當使用ISP方式加載程序時，就是由這個程序執行。這個區域由芯片廠寫入BootLoader，而後鎖死，用戶是沒法改變這個區域的。調試

選項字節存儲芯片的配置信息及對主存儲塊的保護信息。接口

FLASH的頁面 開發

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於按頁擦除FLASH。從這點來看，頁面有點像通用FLASH的扇區。產品

STM32產品的分類 it

STM32根據FLASH主存儲塊容量、頁面的不一樣，系統存儲器的不一樣，分爲小容量、中容量、大容量、互聯型，共四類產品。

小容量產品主存儲塊1-32KB，每頁1KB。系統存儲器2KB。

中容量產品主存儲塊64-128KB，每頁1KB。系統存儲器2KB。

大容量產品主存儲塊256KB以上，每頁2KB。系統存儲器2KB。

互聯型產品主存儲塊256KB以上，每頁2KB。系統存儲器18KB。

對於具體一個產品屬於哪類，能夠查數據手冊，或根據如下簡單的規則進行區分：

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

互聯型產品與其它三類的不一樣之處就是BootLoader的不一樣，小中大容量產品的BootLoader只有2KB，只能經過USART1進行ISP，而互聯型產品的BootLoader有18KB，能經過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。

關於ISP與IAP

ISP（In System Programming）在系統編程，是指直接在目標電路板上對芯片進行編程，通常須要一個自舉程序（BootLoader）來執行。ISP也有叫ICP（In Circuit Programming）、在電路編程、在線編程。

IAP（In Application Programming）在應用中編程，是指最終產品出廠後，由最終用戶在使用中對用戶程序部分進行編程，實如今線升級。IAP要求將程序分紅兩部分：引導程序、用戶程序。引導程序老是不變的。IAP也有叫在程序中編程。

ISP與IAP的區別在於，ISP通常是對芯片整片從新編程，用的是芯片廠的自舉程序。而IAP只是更新程序的一部分，用的是電器廠開發的IAP引導程序。綜合來看，ISP受到的限制更多，而IAP因爲是本身開發的程序，更換程序的時候更容易操做。

FPEC

FPEC(FLASH Program/Erase controller 閃存編程/擦除控制器)，STM32經過FPEC來擦除和編程FLASH。FPEC使用7個寄存器來操做閃存：

FPEC鍵寄存器(FLASH_KEYR) 寫入鍵值解鎖。

選項字節鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR) 寫入鍵值解鎖選項字節操做。

閃存控制寄存器(FLASH_CR) 選擇並啓動閃存操做。

閃存狀態寄存器(FLASH_SR) 查詢閃存操做狀態。

閃存地址寄存器(FLASH_AR) 存儲閃存操做地址。

選項字節寄存器(FLASH_OBR) 選項字節中主要數據的映象。

寫保護寄存器(FLASH_WRPR) 選項字節中寫保護字節的映象。

鍵值

爲了加強安全性，進行某項操做時，需要向某個位置寫入特定的數值，來驗證是否爲安全的操做，這些數值稱爲鍵值。STM32的FLASH共有三個鍵值：

RDPRT鍵 = 0x000000A5 用於解除讀保護

KEY1 = 0x45670123 用於解除閃存鎖

KEY2 = 0xCDEF89AB 用於解除閃存鎖

閃存鎖

在FLASH_CR中，有一個LOCK位，該位爲1時，不能寫FLASH_CR寄存器，從而也就不能擦除和編程FLASH，這稱爲閃存鎖。

當LOCK位爲1時，閃存鎖有效，只有向FLASH_KEYR依次寫入KEY1、KEY2後，LOCK位纔會被硬件清零，從而解除閃存鎖。當LOCK位爲1時，對FLASH_KEYR的任何錯誤寫操做（第一次不是KEY1，或第二次不是KEY2），都將會致使閃存鎖的完全鎖死，一旦閃存鎖完全鎖死，在下一次復位前，都沒法解鎖，只有復位後，閃存鎖才恢復爲通常鎖住狀態。

復位後，LOCK位默認爲1，閃存鎖有效，此時，能夠進行解鎖。解鎖後，可進行FLASH的擦除編程工做。任什麼時候候，均可以經過對LOCK位置1來軟件加鎖，軟件加鎖與復位加鎖是同樣的，均可以解鎖。

主存儲塊的擦除

主存儲塊能夠按頁擦除，也能夠整片擦除。

頁擦除

主存儲塊的任何一頁均可以經過FPEC的頁擦除功能擦除。

建議使用如下步驟進行頁擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位。以確認沒有其餘正在進行的閃存操做。必須等待BSY位爲0，才能繼續操做。

2．設置FLASH_CR寄存器的PER位爲1。選擇頁擦除操做。

3．設置FLASH_AR寄存器爲要擦除頁所在地址，選擇要擦除的頁。FLASH_AR的值在哪一頁範圍內，就表示要擦除哪一頁。

4．設置FLASH_CR寄存器的STRT位爲1，啓動擦除操做。

5．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變爲0，表示操做完成。

6．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP爲1時，表示操做成功。

7．讀出被擦除的頁並作驗證。擦完後全部數據位都爲1。

整片擦除

整片擦除功能擦除整個主存儲塊，信息塊不受此操做影響。

建議使用如下步驟進行整片擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其餘正在進行的閃存操做。

2．設置FLASH_CR寄存器的MER位爲1。選擇整片擦除操做。

3．設置FLASH_CR寄存器的STRT位爲1。啓動整片擦除操做。

4．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變爲0，表示操做完成。

5．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP爲1時，表示操做成功。

6．讀出全部頁並作驗證。擦完後全部數據位都爲1。

主存儲塊的編程

對主存儲塊編程每次能夠寫入16位。當FLASH_CR寄存器的PG位爲1時，在一個閃存地址寫入一個半字（16位）將啓動一次編程；寫入任何非半字的數據，FPEC都會產生總線錯誤。在編程過程當中(BSY位爲1時)，任何讀寫閃存的操做都會使CPU暫停，直到這次閃存編程結束。

建議使用以下步驟對主存儲塊進行編：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其餘正在進行的編程操做。

2．設置FLASH_CR寄存器的PG位爲1。選擇編程操做。

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位變爲0，表示操做完成。

5．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP爲1時，表示操做成功。

6．讀出寫入的地址並驗證數據。

關於主存儲塊擦除編程操做的一些疑問

1．爲何每次都要檢查BSY位是否爲0？

由於BSY位爲1時，不能對任何FPEC寄存器執行寫操做，因此必需要等BSY位爲0時，才能執行閃存操做。

2．若是沒有擦除就進行編程，會出現什麼結果？

STM32在執行編程操做前，會先檢查要編程的地址是否被擦除，若是沒有，則不進行編程，並置FLASH_SR寄存器的PGERR位爲1。惟一例外的是，當要編程的數據爲0X0000時，即便未擦除，也會進行編程，由於0X0000即便擦除也能夠正確編程。

3．爲何操做後要讀出數據並驗證？

STM32在某些特殊狀況下（例如FPEC被鎖住），可能根本就沒有執行所要的操做，僅經過寄存器沒法判斷操做是否成功。因此，保險起見，操做後都要讀出全部數據檢查。

4．等待BSY位爲1的時間以多少爲合適？

請參考STM32固件庫中的數據。

5． FLASH編程手冊上說進行閃存操做（擦除或編程）時，必須打開內部的RC振盪器(HSI)，是否是必定要用HIS進行閃存的擦除及編程操做？

對於這點，個人理解是，進行閃存操做時，必需要保證HIS沒有被關閉，可是操做時的系統仍然能夠是HSE時鐘。STM32復位後，HIS默認是開的，只要你不爲了低功耗去主動關閉它，則用什麼時鐘均可以進行閃存操做的。我所編的程序也驗證了這一點。

選項字節

選項字節用於存儲芯片使用者對芯片的配置信息。

目前，全部的STM32101xx、STM32102xx、STM32103xx、STM32105xx、STM32107xx產品，選項字節都是16字節。可是這16字節，每兩個字節組成一個正反對，即，字節1是字節0的反碼，字節3是字節2的反碼，．．．，字節15是字節14的反碼，因此，芯片使用者只要設置8個字節就好了，另外8個字節系統自動填充爲反碼。所以，有時候，也說STM32的選項字節是8個字節，可是佔了16字節的空間。

選項字節的8字節正碼概述以下：

RDP 字節0。讀保護字節，存儲對主存儲塊的讀保護設置。

USER 字節2。用戶字節，配置看門狗、停機、待機。

Data0 字節4。數據字節0，由芯片使用者自由使用。

Data1 字節6。數據字節1，由芯片使用者自由使用。

WRP0 字節8。寫保護字節0，存儲對主存儲塊的寫保護設置。

WRP1 字節10。寫保護字節1，存儲對主存儲塊的寫保護設置。

WRP2 字節12。寫保護字節2，存儲對主存儲塊的寫保護設置。

WRP3 字節14。寫保護字節3，存儲對主存儲塊的寫保護設置。3

選項字節寫使能

在FLASH_CR中，有一個OPTWRE位，該位爲0時，不容許進行選項字節操做（擦除、編程）。這稱爲選項字節寫使能。只有該位爲1時，才能進行選項字節操做。

該位不能軟件置1，但能夠軟件清零。只有向FLASH_OPTKEYR依次寫入KEY1和KEY2後，硬件會自動對該位置1，此時，才容許選項字節操做。這稱爲解鎖（打開）選項字節寫使能。

該位爲1後，能夠由軟件清零，關閉寫使能。

復位後，該位爲0。錯誤操做不會永遠關閉寫使能，只要寫入正確的鍵序列，則又能夠打開寫使能。寫使能已打開時，再次打開，不會出錯，而且依然是打開的。

很顯然，進行選項字節操做前，先要解開閃存鎖，而後打開選項字節寫使能，以後，才能進行選項字節操做。

選項字節擦除

建議使用以下步驟對選項字節進行擦除：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其餘正在進行的閃存操做。

2．解鎖FLASH_CR寄存器的OPTWRE位。即，打開寫使能。

3．設置FLASH_CR寄存器的OPTER位爲1。選擇選項字節擦除操做。

4．設置FLASH_CR寄存器的STRT位爲1。

5．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變爲0，表示操做完成。

6．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP爲1時，表示操做成功。

7．讀出選項字節並驗證數據。

因爲選項字節只有16字節，所以，擦除時是整個選項字節都被擦除了。

選項字節編程

建議使用以下步驟對選項字節進行編程：

1．檢查FLASH_SR寄存器的BSY位，以確認沒有其餘正在進行的編程操做。

2．解鎖FLASH_CR寄存器的OPTWRE位。即，打開寫使能。

3．設置FLASH_CR寄存器的OPTPG位爲1。選擇編程操做。

4．寫入要編程的半字到指定的地址。啓動編程操做。

5．等待FLASH_SR寄存器的BSY位變爲0，表示操做完成。

6．查詢FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP爲1時，表示操做成功。

7．讀出寫入的選項字節並驗證數據。

對選項字節編程時，FPEC使用半字中的低字節並自動地計算出高字節(高字節爲低字節的反碼)，並開始編程操做，這將保證選項字節和它的反碼始終是正確的。

主存儲塊的保護

能夠對主存儲塊中的數據進行讀保護、寫保護。

讀保護用於保護數據不被非法讀出。防止程序泄密。

寫保護用於保護數據不被非法改寫，加強程序的健壯性。

讀保護

主存儲塊啓動讀保護後，簡單的說具備如下特性：

1．從主存儲塊啓動的程序，能夠對整個主存儲塊執行讀操做，不容許對主存儲塊的前4KB進行擦除編程操做，能夠對4KB以後的區域進行擦除編程操做。

2．從SRAM啓動的程序，不能對主存儲塊進行讀、頁擦除、編程操做，但能夠進行主存儲塊整片擦除操做。

3．使用調試接口不能訪問主存儲塊。

這些特性足以阻止主存儲器數據的非法讀出，又能保證程序的正常運行。

只有當RDP選項字節的值爲RDPRT鍵值時，讀保護才被關閉，不然，讀保護就是啓動的。所以，擦除選項字節的操做，將啓動主存儲塊的讀保護。若是要關閉讀保護，必須將RDP選項字節編程爲RDPRT鍵值。而且，若是編程選項字節，使RDP由非鍵值變爲鍵值（即由保護變爲非保護）時，STM32將會先擦除整個主存儲塊，再編程RDP。