STM32學(xué)習(xí)之Flash(主存儲塊、系統(tǒng)存儲器和選項(xiàng)字節(jié))詳解
說到STM32的FLSAH,我們的第一反應(yīng)是用來裝程序的,實(shí)際上,STM32的片內(nèi)FLASH不僅用來裝程序,還用來裝芯片配置、芯片ID、自舉程序等等。當(dāng)然, FLASH還可以用來裝數(shù)據(jù)。
自己收集了一些資料,現(xiàn)將這些資料總結(jié)了一下,不想看的可以直接調(diào)到后面看怎么操作就可以了。
FLASH分類
根據(jù)用途,STM32片內(nèi)的FLASH分成兩部分:主存儲塊、信息塊。 主存儲塊用于存儲程序,我們寫的程序一般存儲在這里。 信息塊又分成兩部分:系統(tǒng)存儲器、選項(xiàng)字節(jié)。系統(tǒng)存儲器存儲用于存放在系統(tǒng)存儲器自舉模式下的啟動程序(BootLoader),當(dāng)使用ISP方式加載程序時,就是由這個程序執(zhí)行。這個區(qū)域由芯片廠寫入BootLoader,然后鎖死,用戶是無法改變這個區(qū)域的。 選項(xiàng)字節(jié)存儲芯片的配置信息及對主存儲塊的保護(hù)信息。
FLASH的頁面
STM32的FLASH主存儲塊按頁組織,有的產(chǎn)品每頁1KB,有的產(chǎn)品每頁2KB。頁面典型的用途就是用于按頁擦除FLASH。從這點(diǎn)來看,頁面有點(diǎn)像通用FLASH的扇區(qū)。
STM32產(chǎn)品的分類
STM32根據(jù)FLASH主存儲塊容量、頁面的不同,系統(tǒng)存儲器的不同,分為小容量、中容量、大容量、互聯(lián)型,共四類產(chǎn)品。
小容量產(chǎn)品主存儲塊1-32KB,每頁1KB。系統(tǒng)存儲器2KB。
中容量產(chǎn)品主存儲塊64-128KB,每頁1KB。系統(tǒng)存儲器2KB。
大容量產(chǎn)品主存儲塊256KB以上,每頁2KB。系統(tǒng)存儲器2KB。
互聯(lián)型產(chǎn)品主存儲塊256KB以上,每頁2KB。系統(tǒng)存儲器18KB。
對于具體一個產(chǎn)品屬于哪類,可以查數(shù)據(jù)手冊,或根據(jù)以下簡單的規(guī)則進(jìn)行區(qū)分:
STM32F101xx、STM32F102xx 、STM32F103xx產(chǎn)品,根據(jù)其主存儲塊容量,一定是小容量、中容量、大容量產(chǎn)品中的一種,STM32F105xx、STM32F107xx是互聯(lián)型產(chǎn)品。
互聯(lián)型產(chǎn)品與其它三類的不同之處就是BootLoader的不同,小中大容量產(chǎn)品的BootLoader只有2KB,只能通過USART1進(jìn)行ISP,而互聯(lián)型產(chǎn)品的BootLoader有18KB,能通過USAT1、4、CAN等多種方式進(jìn)行ISP。小空量產(chǎn)品、中容量產(chǎn)品的BootLoader與大容量產(chǎn)品相同。
關(guān)于ISP與IAP
ISP(In System Programming)在系統(tǒng)編程,是指直接在目標(biāo)電路板上對芯片進(jìn)行編程,一般需要一個自舉程序(BootLoader)來執(zhí)行。ISP也有叫ICP(In Circuit Programming)、在電路編程、在線編程。 IAP(In Application Programming)在應(yīng)用中編程,是指最終產(chǎn)品出廠后,由最終用戶在使用中對用戶程序部分進(jìn)行編程,實(shí)現(xiàn)在線升級。IAP要求將程序分成兩部分:引導(dǎo)程序、用戶程序。引導(dǎo)程序總是不變的。IAP也有叫在程序中編程。 ISP與IAP的區(qū)別在于,ISP一般是對芯片整片重新編程,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(fā)的IAP引導(dǎo)程序。綜合來看,ISP受到的限制更多,而IAP由于是自己開發(fā)的程序,更換程序的時候更容易操作。
FPEC
FPEC(FLASH Program/Erase controller 閃存編程/擦除控制器),STM32通過FPEC來擦除和編程FLASH。FPEC使用7個寄存器來操作閃存:
FPEC鍵寄存器(FLASH_KEYR)寫入鍵值解鎖。
選項(xiàng)字節(jié)鍵寄存器(FLASH_OPTKEYR)寫入鍵值解鎖選項(xiàng)字節(jié)操作。
閃存控制寄存器(FLASH_CR)選擇并啟動閃存操作。
閃存狀態(tài)寄存器(FLASH_SR)查詢閃存操作狀態(tài)。
閃存地址寄存器(FLASH_AR)存儲閃存操作地址。
選項(xiàng)字節(jié)寄存器(FLASH_OBR)選項(xiàng)字節(jié)中主要數(shù)據(jù)的映象。
寫保護(hù)寄存器(FLASH_WRPR)選項(xiàng)字節(jié)中寫保護(hù)字節(jié)的映象。
鍵值
為了增強(qiáng)安全性,進(jìn)行某項(xiàng)操作時,須要向某個位置寫入特定的數(shù)值,來驗(yàn)證是否為安全的操作,這些數(shù)值稱為鍵值。STM32的FLASH共有三個鍵值:
RDPRT鍵 = 0x000000A5用于解除讀保護(hù)
KEY1= 0x45670123用于解除閃存鎖
KEY2= 0xCDEF89AB用于解除閃存鎖
閃存鎖
在FLASH_CR中,有一個LOCK位,該位為1時,不能寫FLASH_CR寄存器,從而也就不能擦除和編程FLASH,這稱為閃存鎖。
當(dāng)LOCK位為1時,閃存鎖有效,只有向FLASH_KEYR依次寫入KEY1、KEY2后,LOCK位才會被硬件清零,從而解除閃存鎖。當(dāng)LOCK位為1時,對
FLASH_KEYR的任何錯誤寫操作(第一次不是KEY1,或第二次不是KEY2),都將會導(dǎo)致閃存鎖的徹底鎖死,一旦閃存鎖徹底鎖死,在下一次復(fù)位前,都無法解鎖,只有復(fù)位后,閃存鎖才恢復(fù)為一般鎖住狀態(tài)。
復(fù)位后,LOCK位默認(rèn)為1,閃存鎖有效,此時,可以進(jìn)行解鎖。解鎖后,可進(jìn)行FLASH的擦除編程工作。任何時候,都可以通過對LOCK位置1來軟件加鎖,軟件加鎖與復(fù)位加鎖是一樣的,都可以解鎖。
主存儲塊的擦除
主存儲塊可以按頁擦除,也可以整片擦除。
頁擦除
主存儲塊的任何一頁都可以通過FPEC的頁擦除功能擦除。 建議使用以下步驟進(jìn)行頁擦除:
1.檢查FLASH_SR寄存器的BSY位。以確認(rèn)沒有其他正在進(jìn)行的閃存操作。必須等待BSY位為0,才能繼續(xù)操作。
2.設(shè)置FLASH_CR寄存器的PER位為1。選擇頁擦除操作。
3.設(shè)置FLASH_AR寄存器為要擦除頁所在地址,選擇要擦除的頁。FLASH_AR的值在哪一頁范圍內(nèi),就表示要擦除哪一頁。
4.設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1,啟動擦除操作。
5.等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?,表示操作完成。
6.查詢FLASH_SR寄存器的EOP位,EOP為1時,表示操作成功。
7.讀出被擦除的頁并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。
整片擦除
整片擦除功能擦除整個主存儲塊,信息塊不受此操作影響。 建議使用以下步驟進(jìn)行整片擦除:
1.檢查FLASH_SR寄存器的BSY位,以確認(rèn)沒有其他正在進(jìn)行的閃存操作。
2.設(shè)置FLASH_CR寄存器的MER位為1。選擇整片擦除操作。
3.設(shè)置FLASH_CR寄存器的STRT位為1。啟動整片擦除操作。
4.等待FLASH_SR寄存器的BSY位變?yōu)?,表示操作完成。
5.查詢FLASH_SR寄存器的EOP位,EOP為1時,表示操作成功。
6.讀出所有頁并做驗(yàn)證。擦完后所有數(shù)據(jù)位都為1。
主存儲塊的編程
對主存儲塊編程每次可以寫入16位。當(dāng)FLASH_CR寄存器的PG位為1時,在一個閃存地址寫入一個半字(16位)將啟動一次編程;寫入任何非半字的數(shù)據(jù),F(xiàn)PEC都會產(chǎn)生總線錯誤。在編程過程中(BSY位為1時),任何讀寫閃存的操作都會使CPU暫停,直到此次閃存編程結(jié)束。 建議使用如下步驟對主存儲塊進(jìn)行編:
1.檢查FLASH_SR寄存器的BSY位,以確認(rèn)沒有其他正在進(jìn)行的編程操作。
2.設(shè)置FLASH_CR寄存器的PG位為1。選擇編程操作。
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?yōu)?,表示操作完成。
5.查詢FLASH_SR寄存器的EOP位,EOP為1時,表示操作成功。
6.讀出寫入的地址并驗(yàn)證數(shù)據(jù)。
關(guān)于主存儲塊擦除編程操作的一些疑問
1. 為什么每次都要檢查BSY位是否為0?
因?yàn)锽SY位為1時,不能對任何FPEC寄存器執(zhí)行寫操作,所以必須要等BSY位為0時,才能執(zhí)行閃存操作。
2. 如果沒有擦除就進(jìn)行編程,會出現(xiàn)什么結(jié)果?
STM32在執(zhí)行編程操作前,會先檢查要編程的地址是否被擦除,如果沒有,則不進(jìn)行編程,并置FLASH_SR寄存器的PGERR位為1。唯一例外的是,當(dāng)要編程的數(shù)據(jù)為0X0000時,即使未擦除,也會進(jìn)行編程,因?yàn)?X0000即使擦除也可以正確編程。
3. 為什么操作后要讀出數(shù)據(jù)并驗(yàn)證?
STM32在某些特殊情況下(例如FPEC被鎖?。赡芨揪蜎]有執(zhí)行所要的操作,僅通過寄存器無法判斷操作是否成功。所以,保險起見,操作后都要讀出所有數(shù)據(jù)檢查。
4. 等待BSY位為1的時間以多少為合適?
請參考STM32固件庫中的數(shù)據(jù)。
5. FLASH編程手冊上說進(jìn)行閃存操作(擦除或編程)時,必須打開內(nèi)部的RC振蕩器(HSI),是不是一定要用HIS進(jìn)行閃存的擦除及編程操作?
對于這點(diǎn),我的理解是,進(jìn)行閃存操作時,必須要保證HIS沒有被關(guān)閉,但是操作時的系統(tǒng)仍然可以是HSE時鐘。STM32復(fù)位后,HIS默認(rèn)是開的,只要你不為了