42. 读写内部FLASH¶
本章参考资料：《STM32H74xxx参考手册》、《STM32F7xx规格书》、库说明文档《STM32F779xx_User_Manual.chm》.
42.1. STM32的内部FLASH简介¶
在STM32芯片内部有一个FLASH存储器，它主要用于存储代码，我们在电脑上编写好应用程序后，使用下载器把编译后的代码文件烧录到该内部FLASH中，由于FLASH存储器的内容在掉电后不会丢失，芯片重新上电复位后，内核可从内部FLASH中加载代码并运行，见 图一。
图 44‑1 STM32的内部框架图
图 51 1 STM32H7X3的系统架构图 除了使用外部的工具（如下载器）读写内部FLASH外，STM32芯片在运行的时候，也能对自身的内部FLASH进行读写，因此，若内部FLASH存储了应用程序后还有剩余的空间，我们可以把它像外部SPI-FLASH那样利用起来，存储一些程序运行时产生的需要掉电保存的数据。 由于访问内部FLASH的速度要比外部的SPI-FLASH快得多，所以在紧急状态下常常会使用内部FLASH存储关键记录；为了防止应用程序被抄袭，有的应用会禁止读写内部FLASH中的内容，或者在第一次运行时计算加密信息并记录到某些区域，然后删除自身的部分加密代码，这些应用都涉及到内部FLASH的操作。
42.1.1. 内部FLASH的构成¶
嵌入式FLASH是整个微控制器的核心资源，它作为两个非易失性存储体的接口，并以非常特定的方式组织存储器。嵌入式FLASH还提供了一组安全功能，以便在启动、运行以及固件和配置升级期间保护存储在非易失性存储器中的数据。 STM32H743的内部FLASH拥有两个用于代码和数据访问的64位AXI从接口，以及一个用于寄存器组访问的32位AHB配置从接口。应用程序可以通过每个AXI接口同时请求读取和写入操作。 STM32H743的内部FLASH详细架构图如 图2 所示。
从上面的架构图中可以看到，H743的内部FLASH接口存在写缓冲区和ECC误码校正，写缓冲区无法回读，所以通过AXI接口发出的写访问可视为可缓冲、但不可缓存。由于10位ECC码关联到每个256位数据Flash字，因此只支持按256位进行的写操作。 STM32H743的内部FLASH包含主存储器、系统存储器、OTP区域以及选项字节区域，它们的地址分布及大小见 表一 。
各个存储区域的说明如下：
用户存储区
一般我们说STM32内部FLASH的时候，都是指这个用户存储区区域，它是存储用户应用程序的空间，芯片型号说明中的1M FLASH、2M FLASH都是指这个区域的大小。如我们实验板中使用的STM32H743XIH6型号芯片，主存储器分为一块，共1MB，每块内分8个扇区，每个扇区大小为128KB。它的主存储区域大小为1MB，所以它只包含有表中的扇区0-扇区7。 与其它FLASH一样，在写入数据前，要先按扇区擦除，而有的时候我们希望能以小规格操纵存储单元，所以STM32针对1MB FLASH的产品还提供了一种双块的存储格式。
系统存储区
系统存储区大小为128KB，是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了根安全服务 (root secure services, RSS) 和自举程序启动代码，它负责实现串口、USB（DFU）、I2C、SPI或以太网等ISP烧录功能。
选项字节
选项字节用于配置FLASH的读写保护、电源管理中的BOR级别、软件/硬件看门狗等功能，这部分共32字节。可以通过修改FLASH的选项控制寄存器修改。此区域仅在存储区1中可用。与用户FLASH和系统FLASH不同，该区域并未映射到任何存储器地址，并且仅可通过FLASH寄存器接口进行访问。
42.2. 对内部FLASH的写入过程¶
42.2.1. 解锁¶
由于内部FLASH空间主要存储的是应用程序，是非常关键的数据，为了防止误操作修改了这些内容，芯片复位后默认会结FLASH上锁，这个时候不允许设置FLASH的控制寄存器，并且不能对修改FLASH中的内容。
所以对FLASH写入数据前，需要先给它解锁。解锁的操作步骤如下：
往Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR中写入 KEY1 = 0x45670123
再往Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR中写入 KEY2 = 0xCDEF89AB
42.2.2. 数据操作位数¶
在内部FLASH进行擦除及写入操作时，电源电压会影响数据的最大操作位数，该电源电压可通过配置FLASH_CR 寄存器中的 PSIZE位改变，见下表
电压范围 |
2.7-3.6V(使用外部Vpp) |
2.7-3.6V |
2.1–2.7V |
1.8–2.1V |
位数 |
64 |
32 |
16 |
8 |
PSIZE(1:0)配置 |
11b |
10b |
01b |
00b |
最大操作位数会影响擦除和写入的速度，其中64位宽度的操作除了配置寄存器位外，还需要在Vpp引脚外加一个8-9V的电压源，且其供电时间不得超过一小时，否则FLASH可能损坏，所以64位宽度的操作一般是在量产时对FLASH写入应用程序时才使用，大部分应用场合都是用32位的宽度。
42.2.3. 擦除扇区¶
在写入新的数据前，需要先擦除存储区域，STM32提供了扇区擦除指令和整个FLASH擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令仅针对主存储区。
页擦除的过程如下：
检查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以确认当前未执行任何 Flash 操作；
在 FLASH_CR 寄存器中，将“激活扇区擦除寄存器位SER ”置 1，并设置“扇区编号寄存器位SNB”，选择要擦除的扇区;
将 FLASH_CR 寄存器中的“开始擦除寄存器位 STRT ”置 1，开始擦除；
等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。
42.2.4. 写入数据¶
擦除完毕后即可写入数据，写入数据的过程并不是仅仅使用指针向地址赋值，赋值前还还需要配置一系列的寄存器，步骤如下：
检查 FLASH_SR 中的 BSY 位，以确认当前未执行任何其它的内部 Flash 操作；
将 FLASH_CR 寄存器中的 “激活编程寄存器位PG” 置 1；
针对所需存储器地址（主存储器块或 OTP 区域内）执行数据写入操作；
等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。
42.3. 查看工程的空间分布¶
由于内部FLASH本身存储有程序数据，若不是有意删除某段程序代码，一般不应修改程序空间的内容，所以在使用 内部FLASH存储其它数据前需要了解哪一些空间已经写入了程序代码，存储了程序代码的扇区都不应作任何修改。 通过查询应用程序编译时产生的“*.map”后缀文件，可以了解程序存储到了哪些区域，它在工程中的打开方式见 图4 ，也可以到工程目录中的“Listing”文件夹中找到。
图 44‑2 打开工程的.map文件
打开map文件后，查看文件最后部分的区域，可以看到一段以“Memory Map of the image”开头的记录(若找不到可用查找功能定位)，见 代码清单44_1。
==============================================================================
Memory Map of the image //内存映射镜像
Image Entry point : 0x08000299
/* 程序ROM加载空间 */
Load Region LR_IROM1 (Base: 0x08000000, Size: 0x000014f0, Max: 0x00200000, ABSOLUTE)
/* 程序ROM执行空间 */
Execution Region ER_IROM1 (Exec base: 0x08000000, Load base: 0x08000000, Size: 0x000014e8, Max: 0x00200000, ABSOLUTE)
/* 地址分布列表 */
Exec Addr Load Addr Size Type Attr Idx E Section Name Object
0x08000000 0x08000000 0x00000298 Data RO 3 RESET startup_stm32h743xx.o
0x08000298 0x08000298 0x00000000 Code RO 3772 * .ARM.Collect$$$$00000000 mc_w.l(entry.o)
0x08000298 0x08000298 0x00000004 Code RO 3775 .ARM.Collect$$$$00000001 mc_w.l(entry2.o)
0x0800029c 0x0800029c 0x00000004 Code RO 3778 .ARM.Collect$$$$00000004 mc_w.l(entry5.o)
0x080002a0 0x080002a0 0x00000000 Code RO 3780 .ARM.Collect$$$$00000008 mc_w.l(entry7b.o)
0x080002a0 0x080002a0 0x00000000 Code RO 3782 .ARM.Collect$$$$0000000A mc_w.l(entry8b.o)
0x080002a0 0x080002a0 0x00000008 Code RO 3783 .ARM.Collect$$$$0000000B mc_w.l(entry9a.o)
0x080002a8 0x080002a8 0x00000000 Code RO 3785 .ARM.Collect$$$$0000000D mc_w.l(entry10a.o)
0x080002a8 0x080002a8 0x00000000 Code RO 3787 .ARM.Collect$$$$0000000F mc_w.l(entry11a.o)
0x080002a8 0x080002a8 0x00000004 Code RO 3776 .ARM.Collect$$$$00002712 mc_w.l(entry2.o)
0x080002ac 0x080002ac 0x00000024 Code RO 4 .text startup_stm32h743xx.o
0x080002d0 0x080002d0 0x00000024 Code RO 3789 .text mc_w.l(init.o)
0x080002f4 0x080002f4 0x00000004 Code RO 3601 i.BusFault_Handler stm32h7xx_it.o
0x080002f8 0x080002f8 0x0000000c Code RO 3700 i.CPU_TS_TmrRd core_delay.o
0x08000304 0x08000304 0x00000050 Code RO 3701 i.CPU_TS_Tmr_Delay_US core_delay.o
0x08000354 0x08000354 0x00000002 Code RO 3602 i.DebugMon_Handler stm32h7xx_it.o
0x08000356 0x08000356 0x00000002 PAD
0x08000358 0x08000358 0x0000024c Code RO 1315 i.HAL_GPIO_Init stm32h7xx_hal_gpio.o
0x080005a4 0x080005a4 0x0000000a Code RO 1319 i.HAL_GPIO_WritePin stm32h7xx_hal_gpio.o
0x080005ae 0x080005ae 0x00000002 PAD
0x080005b0 0x080005b0 0x0000001c Code RO 3702 i.HAL_GetTick core_delay.o
0x080005cc 0x080005cc 0x0000002c Code RO 3703 i.HAL_InitTick core_delay.o
0x080005f8 0x080005f8 0x00000250 Code RO 2837 i.HAL_RCC_ClockConfig stm32h7xx_hal_rcc.o
0x08000848 0x08000848 0x00000244 Code RO 2845 i.HAL_RCC_GetSysClockFreq stm32h7xx_hal_rcc.o
0x08000a8c 0x08000a8c 0x000006bc Code RO 2848 i.HAL_RCC_OscConfig stm32h7xx_hal_rcc.o
0x08001148 0x08001148 0x00000002 Code RO 532 i.HAL_SYSTICK_Callback stm32h7xx_hal_cortex.o
0x0800114a 0x0800114a 0x00000008 Code RO 534 i.HAL_SYSTICK_IRQHandler stm32h7xx_hal_cortex.o
0x08001152 0x08001152 0x00000004 Code RO 3603 i.HardFault_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001156 0x08001156 0x00000002 PAD
0x08001158 0x08001158 0x000000a4 Code RO 3676 i.LED_GPIO_Config bsp_led.o
0x080011fc 0x080011fc 0x00000004 Code RO 3604 i.MemManage_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001200 0x08001200 0x00000002 Code RO 3605 i.NMI_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001202 0x08001202 0x00000002 Code RO 3606 i.PendSV_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001204 0x08001204 0x00000002 Code RO 3607 i.SVC_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001206 0x08001206 0x00000008 Code RO 3608 i.SysTick_Handler stm32h7xx_it.o
0x0800120e 0x0800120e 0x00000002 PAD
0x08001210 0x08001210 0x000000bc Code RO 3566 i.SystemClock_Config main.o
0x080012cc 0x080012cc 0x00000094 Code RO 14 i.SystemInit system_stm32h7xx.o
0x08001360 0x08001360 0x00000004 Code RO 3609 i.UsageFault_Handler stm32h7xx_it.o
0x08001364 0x08001364 0x0000000e Code RO 3793 i.__scatterload_copy mc_w.l(handlers.o)
0x08001372 0x08001372 0x00000002 Code RO 3794 i.__scatterload_null mc_w.l(handlers.o)
0x08001374 0x08001374 0x0000000e Code RO 3795 i.__scatterload_zeroinit mc_w.l(handlers.o)
0x08001382 0x08001382 0x00000002 PAD
0x08001384 0x08001384 0x00000134 Code RO 3567 i.main main.o
0x080014b8 0x080014b8 0x00000010 Data RO 15 .constdata system_stm32h7xx.o
0x080014c8 0x080014c8 0x00000020 Data RO 3791 Region$$Table anon$$obj.o
这一段是某工程的ROM存储器分布映像，在STM32芯片中，ROM区域的内容就是指存储到内部FLASH的代码。
42.3.1. 程序ROM的加载与执行空间¶
上述说明中有两段分别以“Load Region LR_ROM1”及“Execution Region ER_IROM1”开头的内容， 它们分别描述程序的加载及执行空间。在芯片刚上电运行时，会加载程序及数据， 例如它会从程序的存储区域加载到程序的执行区域， 还把一些已初始化的全局变量从ROM复制到RAM空间，以便程序运行时可以修改变量的内容。 加载完成后，程序开始从执行区域开始执行。
在上面map文件的描述中，我们了解到加载及执行空间的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是STM32内部FLASH的首地址，即STM32的程序存储空间就直接是执行空间；它们的大小(Size)分别为0x00000aa4及0x00000a90，执行空间的ROM比较小的原因就是因为部分RW-data类型的变量被拷贝到RAM空间了；它们的最大空间(Max)均为0x00100000，即1M字节，它指的是内部FLASH的最大空间。
计算程序占用的空间时，需要使用加载区域的大小进行计算，本例子中应用程序使用的内部FLASH是从0x08000000至(0x08000000+0x00000aa4)地址的空间区域。
42.3.2. ROM空间分布表¶
在加载及执行空间总体描述之后，紧接着一个ROM详细地址分布表， 它列出了工程中的各个段(如函数、常量数据)所在的地址Base Addr及占用的空间Size， 列表中的Type说明了该段的类型，CODE表示代码，DATA表示数据， 而PAD表示段之间的填充区域，它是无效的内容，PAD区域往往是为了解决地址对齐的问题。
观察表中的最后一项，它的基地址是0x08000a70，大小为0x00000020，可知它占用的最高的地址空间为0x08000a90，跟执行区域的最高地址0x00000a90一样，但它们比加载区域说明中的最高地址0x8000aa4要小，所以我们以加载区域的大小为准。对比表 44‑1的内部FLASH扇区地址分布表，可知仅使用扇区0就可以完全存储本应用程序，所以从扇区1(地址0x08004000)后的存储空间都可以作其它用途，使用这些存储空间时不会篡改应用程序空间的数据。
42.4. 操作内部FLASH的库函数¶
为简化编程，STM32HAL库提供了一些库函数，它们封装了对内部FLASH写入数据操作寄存器的过程。
42.4.1. FLASH解锁、上锁函数¶
对内部FLASH解锁、上锁的函数见 代码清单44_2。
/** @defgroup FLASH_Keys FLASH Keys
* @{
*/
#define FLASH_KEY1 ((uint32_t)0x45670123U)
#define FLASH_KEY2 ((uint32_t)0xCDEF89ABU)
#define FLASH_OPT_KEY1 ((uint32_t)0x08192A3BU)
#define FLASH_OPT_KEY2 ((uint32_t)0x4C5D6E7FU)
/**
* @brief Unlock the FLASH control registers access
* @retval HAL Status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Unlock(void)
{
if ((READ_BIT(FLASH->CR1, FLASH_CR_LOCK) != RESET) && (READ_BIT(FLASH->CR2, FLASH_CR_LOCK) != RESET)) {
/* Authorize the FLASH A Registers access */
WRITE_REG(FLASH->KEYR1, FLASH_KEY1);
WRITE_REG(FLASH->KEYR1, FLASH_KEY2);
/* Authorize the FLASH B Registers access */
WRITE_REG(FLASH->KEYR2, FLASH_KEY1);
WRITE_REG(FLASH->KEYR2, FLASH_KEY2);
} else {
return HAL_ERROR;
}
return HAL_OK;
}
/**
* @brief Locks the FLASH control registers access
* @retval HAL Status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Lock(void)
{
/* Set the LOCK Bit to lock the FLASH A Registers access */
SET_BIT(FLASH->CR1, FLASH_CR_LOCK);
/* Set the LOCK Bit to lock the FLASH B Registers access */
SET_BIT(FLASH->CR2, FLASH_CR_LOCK);
return HAL_OK;
}
解锁的时候，它对FLASH_KEYR寄存器写入两个解锁参数，上锁的时候，对FLASH_CR寄存器的FLASH_CR_LOCK位置1。
42.4.2. 设置操作位数及页擦除¶
解锁后擦除扇区时可调用FLASH_EraseSector完成，见 代码清单44_3。
/**
* @brief Perform a mass erase or erase the specified FLASH memory sectors
* @param[in] pEraseInit pointer to an FLASH_EraseInitTypeDef structure that
* contains the configuration information for the erasing.
*
* @param[out] SectorError pointer to variable that
* contains the configuration information on faulty sector in case of error
* (0xFFFFFFFF means that all the sectors have been correctly erased)
*
* @retval HAL Status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASHEx_Erase(FLASH_EraseInitTypeDef *pEraseInit, uint32_t *SectorError)
{
HAL_StatusTypeDef status = HAL_OK;
uint32_t index = 0;
/* Process Locked */
__HAL_LOCK(&pFlash);
/* Check the parameters */
assert_param(IS_FLASH_TYPEERASE(pEraseInit->TypeErase));
assert_param(IS_VOLTAGERANGE(pEraseInit->VoltageRange));
assert_param(IS_FLASH_BANK(pEraseInit->Banks));
/* Wait for last operation to be completed */
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_1) == FLASH_BANK_1) {
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_1);
}
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_2) == FLASH_BANK_2) {
status |= FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_2);
}
if (status == HAL_OK) {
/*Initialization of SectorError variable*/
*SectorError = 0xFFFFFFFF;
if (pEraseInit->TypeErase == FLASH_TYPEERASE_MASSERASE) {
/*Mass erase to be done*/
FLASH_MassErase(pEraseInit->VoltageRange, pEraseInit->Banks);
/* Wait for last operation to be completed */
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_1) == FLASH_BANK_1) {
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_1);
/* if the erase operation is completed, disable the Bank1 BER Bit */
FLASH->CR1 &= (~FLASH_CR_BER);
}
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_2) == FLASH_BANK_2) {
status |= FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_2);
/* if the erase operation is completed, disable the Bank2 BER Bit */
FLASH->CR2 &= (~FLASH_CR_BER);
}
} else {
/* Check the parameters */
assert_param(IS_FLASH_BANK_EXCLUSIVE(pEraseInit->Banks));
assert_param(IS_FLASH_NBSECTORS(pEraseInit->NbSectors + pEraseInit->Sector));
/* Erase by sector by sector to be done*/
for (index = pEraseInit->Sector; index < (pEraseInit->NbSectors + pEraseInit->Sector); index++) {
FLASH_Erase_Sector(index, pEraseInit->Banks, pEraseInit->VoltageRange);
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_1) == FLASH_BANK_1) {
/* Wait for last operation to be completed */
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_1);
/* If the erase operation is completed, disable the SER Bit */
FLASH->CR1 &= (~(FLASH_CR_SER | FLASH_CR_SNB));
}
if ((pEraseInit->Banks & FLASH_BANK_2) == FLASH_BANK_2) {
/* Wait for last operation to be completed */
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, FLASH_BANK_2);
/* If the erase operation is completed, disable the SER Bit */
FLASH->CR2 &= (~(FLASH_CR_SER | FLASH_CR_SNB));
}
if (status != HAL_OK) {
/* In case of error, stop erase procedure and return the faulty sector*/
*SectorError = index;
break;
}
}
}
}
/* Process Unlocked */
__HAL_UNLOCK(&pFlash);
return status;
}
本函数包含两个输入参数，分别是擦除flash初始化结构体和返回擦除出错编码，FLASH_EraseInitTypeDef擦除flash初始化结构体主要包含擦除的方式，是扇区擦除还是批量擦除，选择不同电压时实质是选择不同的数据操作位数，并且确定擦除首地址即擦除的扇区个数。函数根据输入参数配置PSIZE位，然后擦除扇区，擦除扇区的时候需要等待一段时间，它使用FLASH_WaitForLastOperation等待，擦除完成的时候才会退出HAL_FLASHEx_Erase函数。
42.4.3. 写入数据¶
对内部FLASH写入数据不像对SDRAM操作那样直接指针操作就完成了，还要设置一系列的寄存器，利用FLASH_TYPEPROGRAM_DOUBLEWORD、FLASH_TYPEPROGRAM_WORD、FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD和FLASH_TYPEPROGRAM_BYTE函数
可按字、半字的单位单位写入数据，见 代码清单44_4。
/**
* @brief Program flash word of 256 bits at a specified address
* @param TypeProgram Indicate the way to program at a specified address.
* This parameter can be a value of @ref FLASH_Type_Program
* @param FlashAddress specifies the address to be programmed.
* @param DataAddress specifies the address of data (256 bits) to be programmed
*
* @retval HAL_StatusTypeDef HAL Status
*/
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Program(uint32_t TypeProgram, uint32_t FlashAddress, uint64_t DataAddress)
{
HAL_StatusTypeDef status = HAL_ERROR;
__IO uint64_t *dest_addr = (__IO uint64_t *)FlashAddress;
__IO uint64_t *src_addr = (__IO uint64_t*)((uint32_t)DataAddress);
uint32_t bank;
uint8_t row_index = 4;
/* Process Locked */
__HAL_LOCK(&pFlash);
/* Check the parameters */
assert_param(IS_FLASH_TYPEPROGRAM(TypeProgram));
assert_param(IS_FLASH_PROGRAM_ADDRESS(FlashAddress));
if (IS_FLASH_PROGRAM_ADDRESS_BANK1(FlashAddress)) {
bank = FLASH_BANK_1;
} else {
bank = FLASH_BANK_2;
}
/* Wait for last operation to be completed */
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, bank);
if (status == HAL_OK) {
if (bank == FLASH_BANK_1) {
/* Clear bank 1 pending flags (if any) */
__HAL_FLASH_CLEAR_FLAG_BANK1(FLASH_FLAG_EOP_BANK1 | FLASH_FLAG_QW_BANK1 |
FLASH_FLAG_WBNE_BANK1 | FLASH_FLAG_ALL_ERRORS_BANK1);
/* Set PG bit */
SET_BIT(FLASH->CR1, FLASH_CR_PG);
} else {
/* Clear bank 2 pending flags (if any) */
__HAL_FLASH_CLEAR_FLAG_BANK2(FLASH_FLAG_EOP_BANK2 | FLASH_FLAG_QW_BANK2 |
FLASH_FLAG_WBNE_BANK2 | FLASH_FLAG_ALL_ERRORS_BANK2);
/* Set PG bit */
SET_BIT(FLASH->CR2, FLASH_CR_PG);
}
/* Program the 256 bits flash word */
do {
*dest_addr++ = *src_addr++;
} while (--row_index != 0);
__DSB();
/* Wait for last operation to be completed */
status = FLASH_WaitForLastOperation((uint32_t)FLASH_TIMEOUT_VALUE, bank);
if (bank == FLASH_BANK_1) {
/* Check FLASH End of Operation flag */
if (__HAL_FLASH_GET_FLAG_BANK1(FLASH_FLAG_EOP_BANK1)) {
/* Clear FLASH End of Operation pending bit */
__HAL_FLASH_CLEAR_FLAG_BANK1(FLASH_FLAG_EOP_BANK1);
}
/* If the program operation is completed, disable the PG*/
CLEAR_BIT(FLASH->CR1, FLASH_CR_PG);
} else {
/* Check FLASH End of Operation flag */
if (__HAL_FLASH_GET_FLAG_BANK2(FLASH_FLAG_EOP_BANK2)) {
/* Clear FLASH End of Operation pending bit */
__HAL_FLASH_CLEAR_FLAG_BANK2(FLASH_FLAG_EOP_BANK2);
}
/* If the program operation is completed, disable the PG */
CLEAR_BIT(FLASH->CR2, FLASH_CR_PG);
}
}
/* Process Unlocked */
__HAL_UNLOCK(&pFlash);
return status;
}
看函数代码可了解到，形参依次设置了数据操作宽度，写入数据地址，写入的数据。在赋值操作后，调用了FLASH_WaitForLastOperation函数等待写操作完毕。
42.5. 实验：读写内部FLASH¶
在本小节中我们以实例讲解如何使用内部FLASH存储数据。
42.5.1. 硬件设计¶
本实验仅操作了STM32芯片内部的FLASH空间，无需额外的硬件。
42.5.2. 软件设计¶
本小节讲解的是“内部FLASH编程”实验，请打开配套的代码工程阅读理解。为了方便展示及移植，我们把操作内部FLASH相关的代码都编写到“bsp_internal_Flash.c”及“bsp_internal_Flash.h”文件中，这些文件是我们自己编写的，不属于HAL库的内容，可根据您的喜好命名文件。
42.5.2.1. 程序设计要点¶
对内部FLASH解锁；
找出空闲扇区，擦除目标扇区；
进行读写测试。
42.5.2.2. 代码分析¶
42.5.2.2.1. 硬件定义¶
读写内部FLASH不需要用到任何外部硬件，不过在编写测试时我们要先确定内部FLASH的页大小以及要往哪些地址写入数据， 在本工程中这些定义在bsp_internal_Flash.h头文件中，见 代码清单44_5。
/* Base address of the Flash sectors */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_0 ((uint32_t)0x08000000) /* Base address
of Sector 0, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_1 ((uint32_t)0x08004000) /* Base address
of Sector 1, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_2 ((uint32_t)0x08008000) /* Base address
of Sector 2, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_3 ((uint32_t)0x0800C000) /* Base address
of Sector 3, 16 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_4 ((uint32_t)0x08010000) /* Base address
of Sector 4, 64 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_5 ((uint32_t)0x08020000) /* Base address
of Sector 5, 128 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_6 ((uint32_t)0x08040000) /* Base address
of Sector 6, 128 Kbytes */
#define ADDR_FLASH_SECTOR_7 ((uint32_t)0x08060000) /* Base address
of Sector 7, 128 Kbytes */
这些宏跟表44-1中的地址说明一致。
42.5.2.2.2. 根据扇区地址计算SNB寄存器的值¶
在擦除操作时，需要向FLASH控制寄存器FLASH_CR的SNB位写入要擦除的扇区号，固件库把各个扇区对应的寄存器值使用宏定义到了stm32f4xx_hal_flash.h文件。为了便于使用，我们自定义了一个GetSector函数，根据输入的内部FLASH地址，找出其所在的扇区，并返回该扇区对应的SNB位寄存器值，见 代码清单44_0_6。
/** 固件库定义的用于扇区写入到SNB寄存器位的宏(stm32f4xx_hal_flash.h文件)
* @{
*/
#define FLASH_SECTOR_0 ((uint32_t)0U) /*!< Sector Number 0 */
#define FLASH_SECTOR_1 ((uint32_t)1U) /*!< Sector Number 1 */
#define FLASH_SECTOR_2 ((uint32_t)2U) /*!< Sector Number 2 */
#define FLASH_SECTOR_3 ((uint32_t)3U) /*!< Sector Number 3 */
#define FLASH_SECTOR_4 ((uint32_t)4U) /*!< Sector Number 4 */
#define FLASH_SECTOR_5 ((uint32_t)5U) /*!< Sector Number 5 */
#define FLASH_SECTOR_6 ((uint32_t)6U) /*!< Sector Number 6 */
#define FLASH_SECTOR_7 ((uint32_t)7U) /*!< Sector Number 7 */
/**
* @brief 根据输入的地址给出它所在的sector
* 例如：
uwStartSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR);
uwEndSector = GetSector(FLASH_USER_END_ADDR);
* @param Address：地址
* @retval 地址所在的sector
*/
static uint32_t GetSector(uint32_t Address)
{
uint32_t sector = 0;
if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_1) && (Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_0)) {
sector = FLASH_SECTOR_0;
} else if((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_2) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_1)) {
sector = FLASH_SECTOR_1;
} else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_3) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_2)) {
sector = FLASH_SECTOR_2;
} else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_4) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_3)) {
sector = FLASH_SECTOR_3;
} else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_5) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_4)) {
sector = FLASH_SECTOR_4;
} else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_6) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_5)) {
sector = FLASH_SECTOR_5;
} else if ((Address < ADDR_FLASH_SECTOR_7) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_6)) {
sector = FLASH_SECTOR_6;
} else { /*(Address < FLASH_END_ADDR) &&
(Address >= ADDR_FLASH_SECTOR_23))*/
sector = FLASH_SECTOR_7;
}
return sector;
}
代码中固件库定义的宏FLASH_Sector_0-7对应的值是跟寄存器说明一致的，见 图44_3
GetSector函数根据输入的地址与各个扇区的基地址进行比较，找出它所在的扇区，并使用FLASH_EraseInitTypeDef擦除flash初始化结构体，最终计算出NbSectors（扇区个数）。
42.5.2.2.3. 读写内部FLASH¶
一切准备就绪，可以开始对内部FLASH进行擦写，这个过程不需要初始化任何外设，只要按解锁、擦除及写入的流程走就可以了，见 代码清单44_6。
/*准备写入的测试数据*/
#define DATA_32 ((uint32_t)0x87645321)
/* Exported types -----------------------------------------------------*/
/* Exported constants -------------------------------------------------*/
/* 要擦除内部FLASH的起始地址 */
#define FLASH_USER_START_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_5
/* 要擦除内部FLASH的结束地址 */
#define FLASH_USER_END_ADDR ADDR_FLASH_SECTOR_7
static uint32_t GetSector(uint32_t Address);
/**
* @brief InternalFlash_Test,对内部FLASH进行读写测试
* @param None
* @retval None
*/
int InternalFlash_Test(void)
{
/*要擦除的起始扇区(包含)及结束扇区(不包含)，如8-12，表示擦除8、9、10、11扇区*/
uint32_t FirstSector = 0;
uint32_t NbOfSectors = 0;
uint32_t SECTORError = 0;
uint32_t Address = 0;
__IO uint32_t Data32 = 0;
__IO uint32_t MemoryProgramStatus = 0;
static FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
/* FLASH 解锁 ********************************/
/* 使能访问FLASH控制寄存器 */
HAL_FLASH_Unlock();
FirstSector = GetSector(FLASH_USER_START_ADDR);
NbOfSectors = GetSector(FLASH_USER_END_ADDR)- FirstSector + 1;
/* 擦除用户区域 (用户区域指程序本身没有使用的空间，可以自定义)**/
/* Fill EraseInit structure*/
EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
/*以“字”的大小进行操作 */
EraseInitStruct.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3;
EraseInitStruct.Sector = FirstSector;
EraseInitStruct.NbSectors = NbOfSectors;
/* 开始擦除操作 */
if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &SECTORError) != HAL_OK) {
/*擦除出错，返回，实际应用中可加入处理 */
return -1;
}
/* 以“字”的大小为单位写入数据 ********************************/
Address = FLASH_USER_START_ADDR;
while (Address < FLASH_USER_END_ADDR) {
if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,
Address, DATA_32) == HAL_OK) {
Address = Address + 4;
} else {
/*写入出错，返回，实际应用中可加入处理 */
return -1;
}
}
/* 给FLASH上锁，防止内容被篡改*/
HAL_FLASH_Lock();
/* 从FLASH中读取出数据进行校验***************************************/
/* MemoryProgramStatus = 0: 写入的数据正确
MemoryProgramStatus != 0: 写入的数据错误，其值为错误的个数 */
Address = FLASH_USER_START_ADDR;
MemoryProgramStatus = 0;
while (Address < FLASH_USER_END_ADDR) {
Data32 = *(__IO uint32_t*)Address;
if (Data32 != DATA_32) {
MemoryProgramStatus++;
}
Address = Address + 4;
}
/* 数据校验不正确 */
if (MemoryProgramStatus) {
return -1;
} else { /*数据校验正确*/
return 0;
}
}
该函数的执行过程如下：
调用HAL_FLASH_Unlock解锁；
调用GetSector根据起始地址及结束地址计算要擦除的扇区；
配置FLASH_EraseInitTypeDef擦除flash初始化结构体；
调用HAL_FLASHEx_Erase擦除扇区，擦除时按字为单位进行操作；
调用HAL_FLASH_Program函数向起始地址至结束地址的存储区域都写入数值“DATA_32”；
调用HAL_FLASH_Lock上锁；
使用指针读取数据内容并校验。
42.5.2.2.4. main函数¶
最后我们来看看main函数的执行流程，见 代码清单44_7。
int main(void)
{
/* 系统时钟初始化成480MHz */
SystemClock_Config();
/* LED 端口初始化 */
LED_GPIO_Config();
DEBUG_USART_Config();
printf("\r\n 欢迎使用野火 STM32 H743 开发板。\r\n");
printf("正在进行读写内部FLASH实验，请耐心等待\r\n");
if(InternalFlash_Test() == 0)
{
LED1_ON;
printf("\r\n读写内部FLASH测试成功\r\n");
}
else
{
LED2_ON;
printf("\r\n读写内部FLASH测试失败\r\n");
}
while (1)
{
}
}
main函数中初始化了用于指示调试信息的LED及串口后，直接调用了InternalFlash_Test函数，进行读写测试并根据测试结果输出调试信息。
42.5.3. 下载验证¶
用USB线连接开发板“USB TO UART”接口跟电脑，在电脑端打开串口调试助手，把编译好的程序下载到开发板。在串口调试助手可看到擦写内部FLASH的调试信息。