【STM32】最后一刷-江科大Flash閃存-學習筆記

FLASH簡介

  1. STM32F1系列的FLASH包含程序存儲器、系統存儲器和選項字節三個部分，通過閃存存儲器接口（外設）可以對程序存儲器和選項字節進行擦除和編程，（系統存儲器用于存儲原廠寫入的BootLoader程序，用于串口下載，不允許我們修改）
  2. 讀寫FLASH的用途： ?? ?
  • 利用程序存儲器的剩余空間來保存掉電不丟失的用戶數據 ?? ?
  • 通過在程序中編程（IAP），實現程序的自我更新

在線編程（In-Circuit Programming – ICP）用于更新程序存儲器的全部內容，它通過JTAG、SWD協議或系統加載程序（Bootloader）下載程序

在程序中編程（In-Application Programming – IAP）可以使用微控制器支持的任一種通信接口下載程序

?存儲器映像參考這篇：【江協科技STM32】DMA直接存儲器存儲-學習筆記_江科 stm32 dma-CSDN博客

?閃存模塊組織

對應主存儲器，進行了分頁，分頁是為了更好地管理閃存，擦除和寫保護都是以頁為單位的，這一點和之前的W25Q64的閃存一樣，寫入前必須擦除等等。具體參考Flash操作注意事項：【STM32】SPI通信協議&W25Q64Flash存儲器芯片（學習筆記）_spi存儲芯片-CSDN博客

?FLASH基本結構

?FLASH解鎖（解除閃存鎖）

?FPEC共有三個鍵值： ?? ?

  • RDPRT鍵 = 0x000000A5（解除讀保護密鑰）
  • KEY1 = 0x45670123 ?? ?
  • KEY2 = 0xCDEF89AB
  • 解鎖： ?? ?
  • 復位后，FPEC被保護，不能寫入FLASH_CR ?? ?
  • 在FLASH_KEYR先寫入KEY1，再寫入KEY2，解鎖 ?? ?
  • 錯誤的操作序列會在下次復位前鎖死FPEC和FLASH_CR

加鎖： ?? ?

  • 置FLASH_CR中的LOCK位鎖住FPEC和FLASH_CR

?

?使用指針訪問存儲器

uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));?

這行代碼是在 C 語言中用于從特定內存地址讀取數據，并將其賦值給變量Data。解釋如下：

  1. uint16_t是一種無符號 16 位整數類型，定義在<stdint.h>頭文件中，確保了數據類型的寬度為 16 位，可表示的范圍是 0 到 65535。
  2. Data是定義的一個uint16_t類型的變量，用于存儲從特定內存地址讀取的數據。
  3. (__IO uint16_t *)(0x08000000)：這部分是一個強制類型轉換。(__IO uint16_t *)將0x08000000這個地址值轉換為指向__IO uint16_t類型的指針。其中__IO通常是由編譯器定義的宏，可能表示該內存地址是可讀寫（volatile）的，防止編譯器對該地址的訪問進行優化，確保每次訪問都是真實地從該內存地址讀寫數據。0x08000000是一個十六進制表示的內存地址。
  4. *((__IO uint16_t *)(0x08000000))：這部分通過指針解引用操作，從0x08000000這個內存地址讀取一個uint16_t類型的數據。
  5. 最后，將從指定內存地址讀取的數據賦值給Data變量。

?*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;

  1. 指針類型強制轉換
    (__IO uint16_t *)(0x08000000)?這部分代碼將地址值?0x08000000?強制轉換為一個指向?__IO uint16_t?類型的指針。其中?__IO?可能是一個特定的修飾符，通常用于表示該內存位置具有特殊的讀寫屬性（例如可能是與外設寄存器相關，允許讀寫操作），uint16_t?表示無符號 16 位整數類型。通過這種強制類型轉換，告訴編譯器把?0x08000000?這個地址當作是一個?__IO uint16_t?類型數據的起始地址。
  2. 賦值操作
    在完成指針類型強制轉換后，使用?*?運算符對這個指針進行解引用，然后將值?0x1234?賦給該指針所指向的內存位置。也就是將?0x1234?這個 16 位無符號整數值寫入到了內存地址?0x08000000?開始的兩個字節（因為?uint16_t?是 16 位，占兩個字節）。

?實例

?指定地址下讀：

/*** 函    數：FLASH讀取一個32位的字* 參    數：Address 要讀取數據的字地址* 返 回 值：指定地址下的數據*/
uint32_t HerFlash_ReadWord(uint32_t Address)
{return *((__IO uint32_t *)(Address)); //使用指針訪問指定地址下的數據并返回
}/*** 函    數：FLASH讀取一個16位的半字* 參    數：Address 要讀取數據的半字地址* 返 回 值：指定地址下的數據*/
uint16_t HerFlash_ReadHalfWord(uint32_t Address)
{return *((__IO uint16_t *)(Address)); //使用指針訪問指定地址下的數據并返回
}/*** 函    數：FLASH讀取一個8位的字節* 參    數：Address 要讀取數據的字節地址* 返 回 值：指定地址下的數據*/
uint8_t HerFlash_ReadByte(uint32_t Address)
{return *((__IO uint8_t *)(Address));//使用指針訪問指定地址下的數據并返回
}

?

?程序存儲器全擦除

  1. 第一步：讀 FLASH_CR 的 LOCK 位

    • 理由：LOCK 位用于鎖定閃存控制寄存器（FLASH_CR），在對閃存進行擦除等操作前，需要先了解其鎖定狀態。如果 LOCK 位 = 1，表示閃存處于鎖定狀態，不能直接進行后續的擦除操作，需要先執行解鎖過程；若 LOCK 位 = 0，則可跳過解鎖過程直接進行擦除設置。
    • 操作及結果：讀取該位，得到 LOCK 位 = 1，說明閃存處于鎖定狀態。

  2. 第二步：執行解鎖過程

    • 理由：因為第一步檢測到 LOCK 位為 1，閃存鎖定，所以必須執行解鎖過程才能對閃存控制寄存器進行操作，以實現擦除等功能。
    • 操作及結果：執行解鎖過程后，將 LOCK 位置為 0，此時閃存解鎖，可以對相關寄存器進行設置。

  3. 第三步：置 FLASH_CR 的 MER = 1

    • 理由：MER（Mass Erase）位用于選擇是否進行全擦除操作。將 MER 位置 1，表示要進行閃存全擦除操作。
    • 操作及結果：將 MER 位置 1，準備執行全擦除。

  4. 第四步：置 FLASH_CR 的 STRT = 1

    • 理由：STRT（Start）位用于啟動閃存擦除操作。當 MER 位已置 1 準備好全擦除，再將 STRT 位置 1，就可以正式啟動全擦除過程。
    • 操作及結果：將 STRT 位置 1，閃存全擦除操作開始執行。

  5. 第五步：關注 FLASH_SR 的 BSY 位

    • 理由：BSY（Busy）位用于指示閃存操作是否正在進行。在全擦除操作啟動后，需要監測該位來判斷擦除操作是否完成。當 BSY = 1 時，表示閃存操作正在進行中；當 BSY = 0 時，表示閃存操作已完成。
    • 操作及結果：在全擦除操作執行過程中，BSY 位會變為 1，表示操作正在進行。等待一段時間后，當 BSY 位變為 0，說明全擦除操作完成。

  6. 第六步：讀出并驗證所有頁的數據

    • 理由：全擦除操作完成后，需要驗證是否所有頁的數據都已被正確擦除。通過讀出所有頁的數據，并與預期的擦除后數據（一般為全 1 或特定的擦除后狀態）進行比較，來驗證擦除操作的正確性。
    • 操作及結果：讀出所有頁的數據，與預期的擦除后數據進行對比，若完全一致，則說明全擦除操作成功；若有不一致的地方，則說明擦除操作可能存在問題。

實例?

/*** 函    數：FLASH全擦除* 參    數：無* 返 回 值：無* 說    明：調用此函數后，FLASH的所有頁都會被擦除，包括程序文件本身，擦除后，程序將不復存在*/
void HerFlash_EraseAllPages(void)
{FLASH_Unlock();			//解鎖FLASH_EraseAllPages();	//全擦除FLASH_Lock();			//加鎖
}

void FLASH_Unlock(void)//解鎖FLASH程序擦除控制器（解鎖）?

?void FLASH_Lock(void)//鎖定FLASH程序擦除控制器

?FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)//擦除所有FLASH頁面

?注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件??

??程序存儲器頁擦除

  1. 讀取鎖定狀態：首先讀取閃存控制寄存器（FLASH_CR）的LOCK位，判斷閃存是否處于鎖定狀態。
  2. 解鎖操作（若需）：若LOCK位為1（鎖定狀態），執行解鎖過程；若為0，跳過解鎖。
  3. 配置擦除參數：
    • 置FLASH_CR的PER（Page Erase，頁擦除使能）位為1；
    • 在FLASH_AR（地址寄存器）中選擇要擦除的閃存頁；
    • 置FLASH_CR的STRT（Start，啟動）位為1，啟動頁擦除操作。
  4. 等待擦除完成：監測閃存狀態寄存器（FLASH_SR）的BSY（Busy，忙）位。若BSY=1，表示擦除仍在進行，需持續等待；若BSY=0，表示擦除完成。
  5. 驗證擦除結果：擦除完成后，讀出并驗證被擦除頁的數據，確保擦除操作成功。

實例

/*** 函    數：FLASH頁擦除* 參    數：PageAddress 要擦除頁的頁地址* 返 回 值：無*/
void HerFlash_ErasePage(uint32_t PageAddress)
{FLASH_Unlock();FLASH_ErasePage(PageAddress);FLASH_Lock();
}

?FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)//擦除指定的FLASH頁面?

?注意：此功能可用于所有STM32F10x器件??

?程序存儲器編程

注意：這種模式下CPU以標準的寫半字的方式燒寫閃存， FLASH_CR寄存器的PG位必須置’1’。 FPEC先讀出指定地址的內容并檢查它是否被擦除，如未被擦除則不執行編程并在FLASH_SR寄存器的PGERR位提出警告(唯一的例外是當要燒寫的數值是0x0000時， 0x0000可被正確燒入且PGERR位不被置位)；如果指定的地址在FLASH_WRPR中設定為寫保護，則不執行編程并在FLASH_SR寄存器的WRPRTERR位置’1’提出警告。 FLASH_SR寄存器的EOP為’1’時表示編程結束。

編程過程講解：

  1. 讀取鎖定狀態：首先讀取閃存控制寄存器（FLASH_CR）的LOCK位，判斷閃存是否處于鎖定狀態。
  2. 解鎖操作（若需）：若LOCK位為1（鎖定狀態），執行解鎖序列；若為0，直接進入下一步。
  3. 使能編程模式：將FLASH_CR寄存器的PG位（Program，編程使能）置為1，開啟編程功能。
  4. 寫入數據：在指定的閃存地址中寫入半字（16 位）數據。用到這句代碼 *((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
  5. 等待操作完成：監測閃存狀態寄存器（FLASH_SR）的BSY（Busy，忙）位。若BSY=1，表示編程操作仍在進行，需持續等待；若BSY=0，表示編程操作完成。
  6. 驗證數據：讀取編程地址中的數據，檢查寫入的數據是否正確，確保編程操作成功。

?實例

/*** 函    數：FLASH編程字* 參    數：Address 要寫入數據的字地址* 參    數：Data 要寫入的32位數據* 返 回 值：無*/
void HerFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{FLASH_Unlock();FLASH_ProgramWord(Address, Data);FLASH_Lock();
}/*** 函    數：FLASH編程字* 參    數：Address 要寫入數據的半字地址* 參    數：Data 要寫入的16位數據* 返 回 值：無*/
void HerFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{FLASH_Unlock();FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);FLASH_Lock();
}

?FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)//在指定地址編程一個字

?注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件???

參數說明
Address指定要編程的地址
Data指定要編程的數據

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)//在指定地址上編程半個字?

參數說明
Address指定要編程的地址
Data指定要編程的數據

??注意：以上功能可用于所有STM32F10x器件???

?選擇字節說明

  • RDP：寫入RDPRT鍵（0x000000A5）后解除讀保護
  • USER：配置硬件看門狗和進入停機/待機模式是否產生復位
  • Data0/1：用戶可自定義使用
  • WRP0/1/2/3：配置寫保護，每一個位對應保護4個存儲頁（中容量）

選項字節擦除?

  • 檢查FLASH_SR的BSY位，以確認沒有其他正在進行的閃存操作
  • 解鎖FLASH_CR的OPTWRE位
  • 設置FLASH_CR的OPTER位為1
  • 設置FLASH_CR的STRT位為1
  • 等待BSY位變為0
  • 讀出被擦除的選擇字節并做驗證?

選項字節編程?

  • 檢查FLASH_SR的BSY位，以確認沒有其他正在進行的編程操作
  • 解鎖FLASH_CR的OPTWRE位
  • 設置FLASH_CR的OPTPG位為1
  • 寫入要編程的半字到指定的地址
  • 等待BSY位變為0
  • 讀出寫入的地址并驗證數據?

讀取內部FLASH閃存

要實現數據掉電不丟失的存儲，那就要基于底層代碼，再建一個模塊Store，在Store模塊我們要用SRAM緩存數組來管理FLASH閃存的最后一頁，實現參數的任意讀寫和保存。因為閃存每次都是擦除，再寫入，擦除之后，還容易丟失數據，所以要想靈活管理數據，還是得靠SRAM數組，需要備份的時候，我們再統一轉到閃存里。所以在Store模塊里要先定義一個Store_數組，用于存放備份數據。

?參數存儲模塊初始化

#define  STORE_START_ADDRESS  	0x0800FC00
#define  STORE_DATA  			512uint16_t Store_Data[STORE_DATA];	//定義SRAM數字，512個數據，每個數據16位，2字節，剛好對應閃存一頁1024字節void Store_Init(void)
{/*判斷是不是第一次使用*/if(HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA8A8){HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS, 0xA8A8);//在第一個半字寫入自己規定的標志位，用于判斷是不是第一次使用for(uint16_t i =1; i < STORE_DATA; i ++)	//循環STORE_COUNT次，除了第一個標志位{HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2,0x0000);//除了標志位的有效數據全部清0}}/*上電時，將閃存數據加載回SRAM數組，實現SRAM數組的掉電不丟失*/for(uint16_t i =0;i < STORE_DATA; i ++){Store_Data[i] = HerFlash_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2);//將閃存的數據加載回SRAM數組}
}

?參數存儲模塊保存數據到閃存

/*** 函    數：參數存儲模塊保存數據到閃存* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Store_Save(void)
{HerFlash_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);for(uint16_t i = 0;i < STORE_DATA;i ++)	//循環STORE_COUNT次，包括第一個標志位{HerFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS +i*2, Store_Data[i]);//將SRAM數組的數據備份保存到閃存}
}

?參數存儲模塊將所有有效數據清0

/*** 函    數：參數存儲模塊將所有有效數據清0* 參    數：無* 返 回 值：無*/
void Store_Clear(void)
{for(uint16_t i = 1;i < STORE_DATA;i ++){Store_Data[i] = 0x0000;	//SRAM數組有效數據清0}                           Store_Save();               //保存數據到閃存
}

?最終梳理思路：梳理思路

其實就是，在主函數對SRAM數組Store_Data進行修改，然后在放到閃存，防止SRAM掉電丟失，然后在上電初始化的時候在把閃存的數據再讀取到SRAMStore_Data數組，實現SRAM掉電不丟失?

main函數?

#uint8_t KeyNum;					//定義用于接收按鍵鍵碼的變量int main(void)
{/*模塊初始化*/OLED_Init();				//OLED初始化Key_Init();					//按鍵初始化Store_Init();				//參數存儲模塊初始化，在上電的時候將閃存的數據加載回Store_Data，實現掉電不丟失/*顯示靜態字符串*/OLED_ShowString(1, 1, "Flag:");OLED_ShowString(2, 1, "Data:");while (1){KeyNum = Key_GetNum();		//獲取按鍵鍵碼if (KeyNum == 1)			//按鍵1按下{Store_Data[1] = 0x1234;		//變換測試數據,斷電丟失Store_Data[2] = 0xABCD;Store_Data[3] += 3;Store_Data[4] += 4;Store_Save();			//將Store_Data的數據備份保存到閃存，實現掉電不丟失}if (KeyNum == 2)			//按鍵2按下{Store_Clear();			//將Store_Data的數據全部清0}OLED_ShowHexNum(1, 6, Store_Data[0], 4);	//顯示Store_Data的第一位標志位OLED_ShowHexNum(3, 1, Store_Data[1], 4);	//顯示Store_Data的有效存儲數據OLED_ShowHexNum(3, 6, Store_Data[2], 4);OLED_ShowHexNum(4, 1, Store_Data[3], 4);OLED_ShowHexNum(4, 6, Store_Data[4], 4);}
}

結果?

?

注意一個問題：程序文件大小和用戶數據大小的沖突?

程序占用空間大小

?

器件電子簽名&讀取芯片ID

電子簽名存放在閃存存儲器模塊的系統存儲區域，包含的芯片識別信息在出廠時編寫，不可更改，使用指針讀指定地址下的存儲器可獲取電子簽名

閃存容量寄存器： ?? ?

  • 基地址：0x1FFF F7E0 ?? ?
  • 大小：16位

產品唯一身份標識寄存器： ?? ?

  • 基地址： 0x1FFF F7E8 ?? ?
  • 大小：96位?

int main(void)
{OLED_Init();						OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:");	OLED_ShowHexNum(1, 8, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)), 4);		//使用指針讀取指定地址下的閃存容量寄存器OLED_ShowString(2, 1, "U_ID:");		OLED_ShowHexNum(2, 6, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)), 4);		//使用指針讀取指定地址下的產品唯一身份標識寄存器OLED_ShowHexNum(2, 11, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)), 4);OLED_ShowHexNum(3, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)), 8);OLED_ShowHexNum(4, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)), 8);while (1){}
}

結果?

最后記得看數據手冊，這東西是真的能看懂 學會 學到知識！！！！?

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Kafka 偏移量

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在 Apache Kafka 中&#xff0c;偏移量&#xff08;Offset&#xff09;是一個非常重要的概念。它不僅用于標識消息的位置&#xff0c;還在多種場景中發揮關鍵作用。本文將詳細介紹 Kafka 偏移量的核心概念及其使用場景。 一、偏移量的核心概念 1. 定義 偏移量是一個非負整數…
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18.redis基本操作

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Redis（Remote Dictionary Server）是一個開源的、高性能的鍵值對（Key-Value）存儲數據庫，廣泛應用于緩存、消息隊列、實時分析等場景。它以其極高的讀寫速度、豐富的數據結構和靈活的應用方式而受到開發者的青睞。 Redis 的主要特點 ?高性能： ?內存存儲：Redis 將所有數…
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歷年跨鏈合約惡意交易詳解（一）——THORChain退款邏輯漏洞

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