原创 STM32教程系列之FLASH学习

一、实现的功能

1．实现对STM32Fxxx的片内FLASH的擦除和烧写，并读出后进行检验。

2．用串口打印出检验FLASH内容是否正确的变量值。

二、实验操作及现象

1．双击FLASH.eww打开工程文件，然后进行编译。

2．用Flash Loader将程序下载到ARM内，或者利用JLINK等仿真器进行仿真。

3．在程序运行前，用串口线将开发板的串口1和PC机的串口1连接，并打开“串

口调试助手”，设置波特率为115200，将会看到每0.5秒显示一次“Flash Status=1”，

则说明FLASH操作成功，否则说明FLASH操作失败。

三、片内FLASH学习

大家可能会疑惑，既然我们可以利用工具将代码下载芯片内部，为什么还要讲解Flash编程呢？目的是让大家掌握后可以编写自己的BootLoader，例如用CAN总线接口来更新产品中的升级代码，不需要将产品拆卸即可完成。另外一个很重要的问题就是我们要保护好自己编写的代码，否则被破解后，就成别人的产品了。

1．解除Flash锁  

复位后，闪存擦写控制器模块是被保护的，不能写入FLASH_CR寄存器，

通过写入两个关键字(KEY1，KEY2)到FLASH_KEYR寄存器打开闪存擦写控

制器，才可以进行其他闪存操作。其中KEY1为0x45670123，KEY2为0xCDEF89AB。

编程如下：

FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;

      FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;

2．页擦除

       在FLASH操作中，每次擦除只能擦除一页，不能一个字节一个字节的擦除，其实所谓的擦出就是将指定的页全部填写成0XFF，下面是页擦除的过程：

   -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；

   -用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页；

   -设置FLASH_CR寄存器的PER位为1；

   -设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1；

   -等待BSY位变为0；

   -读出被擦除的页并做验证。

编程如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进行页擦除操作

  {

    FLASH->CR|= CR_PER_Set;//设置FLASH_CR寄存器的PER位为1

    FLASH->AR = Page_Address;//用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页

    FLASH->CR|= CR_STRT_Set;//设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1

    //等待擦除操作完毕(等待BSY位变为0)

    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if(status != FLASH_BUSY)//如果SR的BSY为0

    {

      //如果擦除操作完成，禁止CR的PER位

      FLASH->CR &= CR_PER_Reset;

    }

  }

3. 全部擦除

       全部擦除就是将全部FLASH都填写成0xFF，其过程如下：

   -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；

   -设置FLASH_CR寄存器的MER位为1；

   -设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1；

   -等待BSY位变为0；

   -读出所有页并做验证。

编程如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH出于可以操作状态，开始进行全部页擦除操作

  {

     FLASH->CR |= CR_MER_Set;//设置FLASH_CR寄存器的MER位为1

     FLASH->CR |= CR_STRT_Set;//设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1

    //等待全部页擦除操作完毕(等待BSY位变为0)

    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if(status != FLASH_BUSY)//如果SR的BSY为0

    {

      //如果擦除操作完成，禁止CR的PER位

      FLASH->CR &= CR_MER_Reset;

    }

  }    

4. 编程

   编程就是将数据写入指定的FLASH地址，STM32的FLASH每次编程都是16位（在32位系统中，我们叫做半字），过程如下：

-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；

   -设置FLASH_CR寄存器的PG位为1；

   -写入要编程的半字到指定的地址；

   -等待BSY位变为0；

   -读出写入的地址并验证数据。

编程如下：

       //检查参数是否正确

  assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));

  //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进行编程操作

  {

    FLASH->CR |= CR_PG_Set;//设置FLASH_CR寄存器的PG位为1

    *(vu16*)Address = Data;//写入要编程的半字到指定的地址

    //等待半字编程操作完毕(等待BSY位变为0)

    status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    if(status != FLASH_BUSY)

    {

      //如果半字编程完毕，禁止PG位

      FLASH->CR &= CR_PG_Reset;

    }

  }

5. 信息块擦除

   信息块的擦除主要是指对选择字节的擦除，选择字节组织如下：

RDP：读出保护选择字节

读出保护功能帮助用户保护存在闪存中的软件。该功能由设置信息块中的一个选择字节启用。写入正确的数值(RDPRT键=0x00A5)到这个选择字节后，闪存被开放允许读出访问。

USER：用户选择字节

这个字节用于配置下列功能：

? 选择看门狗事件：硬件或软件

? 进入停机(STOP)模式时的复位事件

? 进入待机模式时的复位事件

Data：用户数据，可由用户自己分配

WRPx：闪存写保护选择字节

用户选择字节WRPx中的每个位用于保护主存储器中4页的内容，每页为1K字节。总共有4个用户选择字节用于保护所有128K主闪存。

其擦除的过程如下：

-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；

   -解除FLASH_CR寄存器的OPTWRE位；

   -设置FLASH_CR寄存器的OPTER位为1；

   -设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1；

   -等待BSY位变为0；

   -读出小信息块并做验证。

编程过程如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进选择字节擦除操作

  {

    //解锁 CR寄存器中的OPTWRE位

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY1;//输入选择字节键1

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY2;//输入选择字节键2

    FLASH->CR |= CR_OPTER_Set;//设置FLASH_CR寄存器的OPTER位为1

    FLASH->CR |= CR_STRT_Set;//设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1

    //等待选择字节擦除操作完毕(等待BSY位变为0)

    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if(status == FLASH_COMPLETE)//如果选择字节擦除操作完毕

    {

      //如果擦除操作完毕，禁止OPTER位

      FLASH->CR &= CR_OPTER_Reset;

      //使能选择字节编程操作

      FLASH->CR |= CR_OPTPG_Set;

      //使能读出访问

      OB->RDP= RDP_Key; //选择字节擦除同时需要开放代码读出

      //等待前次操作完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

      if(status != FLASH_BUSY)//如果前次操作结束

      {

        //如果编程操作完毕，禁止OPTPG位

        FLASH->CR &= CR_OPTPG_Reset;

      }

    }

6. 选择字节编程

   选择字节的编程就是向上面讲到的选择字节里面写入指定的数据，其过程如下：

-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；

   -解除FLASH_CR寄存器的OPTWRE位；

   -设置FLASH_CR寄存器的OPTPG位为1；

   -写入要编程的半字到指定的地址；

   -等待BSY位变为0；

   -读出写入的地址并验证数据。

编程过程如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进行编程操作

  {

    //解锁 CR寄存器中的OPTWRE位

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY1;

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY2;

    FLASH->CR |= CR_OPTPG_Set;//设置FLASH_CR寄存器的OPTPG位为1

    *(vu16*)Address = Data;//写入要编程的半字到指定的地址

    //等待半字编程操作完毕(等待BSY位变为0)

    status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    if(status != FLASH_BUSY)

    {

      //如果半字编程完毕，禁止OPTPG位

      FLASH->CR &= CR_OPTPG_Reset;

    }

  }

7．STM32的代码保护

       通过选择字节的设置，可以实现代码的读保护和写保护，在上面6中讲到的，RDP和WRP分别是读保护和写保护，将RDP设置指定的数值，可以实现代码的读保护，也就是不允许任何设备读取FLASH里面的应用代码，将WRP里设置指定的数值，可以实现代码的写保护，不允许任何设备改写FLASH里面的应用代码。其中设置读保护的代码如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进行指定操作

  {

    //解锁 CR寄存器中的OPTWRE位

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY1;

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY2;

    //擦除整个选择字节区域

    FLASH->CR |= CR_OPTER_Set;

    FLASH->CR |= CR_STRT_Set;

    //等待擦除操作完毕

    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if(status == FLASH_COMPLETE)//如果擦除操作完毕

    {

      //禁止OPTER位

      FLASH->CR &= CR_OPTER_Reset;

      //使能选择字节编程操作

      FLASH->CR |= CR_OPTPG_Set;

      if(NewState != DISABLE)//禁止读出操作

      {

        OB->RDP = 0x00;

      }

      else//使能读出操作

      {

        OB->RDP = RDP_Key; 

      }

      //等待写入完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

      if(status != FLASH_BUSY)

      {

        //写入操作完毕，禁止OPTPG位

        FLASH->CR &= CR_OPTPG_Reset;

      }

}

写保护代码如下：

       //等待前次操作完毕(检查FLASH_SR寄存器的BSY位)

  status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

  if(status == FLASH_COMPLETE)//如果FLASH处于可以操作状态，开始进行编程操作

  {

    //解锁 CR寄存器中的OPTWRE位

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY1;

    FLASH->OPTKEYR = FLASH_KEY2;

    //设置FLASH_CR寄存器的OPTPG位为1

    FLASH->CR |= CR_OPTPG_Set;

    if(WRP0_Data != 0xFF)//如果不是全部不写保护

    {

      OB->WRP0 = WRP0_Data;//写入WRP0

      //等待写入操作完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    }

    if((status == FLASH_COMPLETE) && (WRP1_Data != 0xFF))

    {

      OB->WRP1 = WRP1_Data;

      //等待写入操作完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    }

    if((status == FLASH_COMPLETE) && (WRP2_Data != 0xFF))

    {

      OB->WRP2 = WRP2_Data;

      //等待写入操作完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    }

    if((status == FLASH_COMPLETE)&& (WRP3_Data != 0xFF))

    {

      OB->WRP3 = WRP3_Data;

      //等待写入操作完毕

      status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    }

    if(status != FLASH_BUSY)

    {

      //如果编程操作完毕，禁止OPTPG位

      FLASH->CR &= CR_OPTPG_Reset;

    }

  }    

8．STM32有3种启动模式：

第1种：上电前BOOT0脚为0，BOOT1脚是0或者1，上电后直接进入FLASH执行应用程序。

第2种：上电前BOOT0脚为1，BOOT1脚为0，上电后进入芯片的自举程序（LOADER代码，厂家写好固化到芯片里的专门用于串口下载代码的程序），一般我们烧写程序的时候进入此模式。

第3种：上电前BOOT0脚为1，BOOT1脚为1，上电后进入芯片的SRAM，一般我们很少使用这个模式

四、程序流程分析

       程序流程见附件《STM32例程之FLASH流程图.pdf》

五、代码例程（不包括库文件）

       程序的IAR例程工程见附件“FLASH.rar”