一、Flash簡介

快閃存儲器（flash memory），是一種電子式可清除程序化只讀存儲器的形式，允許在操作中被多次擦或寫的存儲器。它是一種非易失性存儲器，即斷電數(shù)據(jù)也不會丟失。

二、STM32F1的Flash

STM32F103ZET6的Flash大小為512KB，屬于大容量產(chǎn)品。在中文參考手冊中給出了大容量產(chǎn)品的Flash模塊組織結構圖

大容量產(chǎn)品Flsh模塊組織結構圖

• ? 主存儲器 主存儲器用來存儲我們的代碼和定義的一些常量數(shù)據(jù)。當Boot0和Boot1都接GND時，芯片從主存儲器的起始地址0x0800 0000開始運行代碼。
• ? 信息塊

系統(tǒng)存儲器中存儲的是啟動程序代碼。啟動程序就是串口下載的代碼。當Boot0接VCC，Boot1接GND時，運行的就是系統(tǒng)存儲器中的代碼。系統(tǒng)存儲器中存儲的啟動代碼，是ST公司在芯片出廠時就已經(jīng)下載好的，用戶無法修改。選擇字節(jié)是用來配置寫保護和杜保護功能。

• ? 閃存存儲器接口寄存器 閃存存儲器接口寄存器，是整個閃存的控制機構，里面包含了很多的閃存的控制寄存器和狀態(tài)寄存器。

在執(zhí)行閃存寫操作時，任何對閃存的讀操作都會被鎖住。只有對閃存的寫操作結束后，讀操作才能夠正常執(zhí)行。也就是說，在對閃存進行寫操作或者擦除操作時，無法對閃存進行讀操作。

三、Flash操作步驟

• ? 解鎖和鎖定

• ? 寫/擦除操作

• ? 獲取Flash狀態(tài)

• ? 等待操作完成

• ? 讀取Flash指定地址數(shù)據(jù)

  四、程序設計

  操作內(nèi)部Flash時，最小單位是半字（16位）。

  44.1 讀取數(shù)據(jù)

  讀取數(shù)據(jù)用的是指針的方式，在之前博主的文章中有關于如何利用指針在指定地址讀寫數(shù)據(jù)的操作。 ```c /*

*============================================================================== *函數(shù)名稱：Med_Flash_ReadHalfWord *函數(shù)功能：讀取指定地址的半字(16位數(shù)據(jù)) *輸入參數(shù)：faddr：讀取地址 *返回值：對應讀取地址數(shù)據(jù) *備 注：對內(nèi)部Flash的操作是以半字為單位，所以讀寫地址必須是2的倍數(shù) *============================================================================== */ vu16 Med_Flash_ReadHalfWord (u32 faddr) { return (vu16)faddr; }

```c
/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：Med_Flash_Read
 *函數(shù)功能：從指定地址開始讀出指定長度的數(shù)據(jù)
 *輸入?yún)?shù)：ReadAddr：讀取起始地址；pBuffer：數(shù)據(jù)指針；
                        NumToRead：讀取（半字）數(shù)
 *返回值：無
 *備  注：對內(nèi)部Flash的操作是以半字為單位，所以讀寫地址必須是2的倍數(shù)
 *==============================================================================
 */
void Med_Flash_Read (u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)
{
    u16 i;
    for(i = 0;i < NumToRead;i ++)
    {
        pBuffer[i] = Med_Flash_ReadHalfWord(ReadAddr);   // 讀取2個字節(jié).
        ReadAddr += 2;   // 偏移2個字節(jié). 
    }
}

4.2 寫入數(shù)據(jù)（不檢查）

這里的不檢查，是指在寫入之前，不檢查寫入地址是否可寫。

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：Med_Flash_Write_NoCheck
 *函數(shù)功能：不檢查的寫入
 *輸入?yún)?shù)：WriteAddr：寫入起始地址；pBuffer：數(shù)據(jù)指針；
                        NumToWrite：寫入（半字）數(shù)
 *返回值：無
 *備  注：對內(nèi)部Flash的操作是以半字為單位，所以讀寫地址必須是2的倍數(shù)
 *==============================================================================
 */
void Med_Flash_Write_NoCheck (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{      
    u16 i;
    for(i = 0;i < NumToWrite;i ++)
    {
        FLASH_ProgramHalfWord(WriteAddr,pBuffer[i]);
        WriteAddr += 2;   // 地址增加2.
    }  
}

4.3 寫入數(shù)據(jù)（檢查）

/*
 *==============================================================================
 *函數(shù)名稱：Med_Flash_Read
 *函數(shù)功能：從指定地址開始寫入指定長度的數(shù)據(jù)
 *輸入?yún)?shù)：WriteAddr：寫入起始地址；pBuffer：數(shù)據(jù)指針；
                        NumToRead：寫入（半字）數(shù)
 *返回值：無
 *備  注：對內(nèi)部Flash的操作是以半字為單位，所以讀寫地址必須是2的倍數(shù)
 *==============================================================================
 */

// 根據(jù)中文參考手冊，大容量產(chǎn)品的每一頁是2K字節(jié)
#if STM32_FLASH_SIZE < 256
    #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字節(jié)
#else 
    #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
#endif

// 一個扇區(qū)的內(nèi)存
u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];

void Med_Flash_Write (u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{
    u32 secpos;   // 扇區(qū)地址
    u16 secoff;   // 扇區(qū)內(nèi)偏移地址(16位字計算)
    u16 secremain;   // 扇區(qū)內(nèi)剩余地址(16位計算)    
     u16 i;    
    u32 offaddr;   // 去掉0X08000000后的地址
    
    // 判斷寫入地址是否在合法范圍內(nèi)
    if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    {
        return;   // 非法地址
    }
    
    FLASH_Unlock();   // 解鎖
    offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 實際偏移地址
    secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇區(qū)地址
    secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;   // 在扇區(qū)內(nèi)的偏移(2個字節(jié)為基本單位)
    secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;   // 扇區(qū)剩余空間大小
    
    if (NumToWrite <= secremain)
    {
        secremain = NumToWrite;   // 不大于該扇區(qū)范圍
    }
    while (1) 
    {
        // 讀出整個扇區(qū)的內(nèi)容
        Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
        
        // 校驗數(shù)據(jù)
        for (i = 0;i < secremain;i ++)
        {
            // 需要擦除 
            if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
            {
                break; 
            }    
        }
        // 需要擦除
        if (i < secremain)
        {
            FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除這個扇區(qū)
            
            // 復制
            for (i = 0;i < secremain;i ++)
            {
                STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
            }
            // 寫入整個扇區(qū)
            Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
        }
        else
        {
            // 寫已經(jīng)擦除了的,直接寫入扇區(qū)剩余區(qū)間
            Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
        }
        
        if (NumToWrite == secremain)
        {
            break;   // 寫入結束了
        }
        // 寫入未結束
        else
        {
            secpos ++;   // 扇區(qū)地址增1
            secoff=0;   // 偏移位置為0   
            pBuffer+=secremain;   // 指針偏移
            WriteAddr+=secremain;   // 寫地址偏移    
            NumToWrite-=secremain;   // 字節(jié)(16位)數(shù)遞減
            if (NumToWrite >(STM32_SECTOR_SIZE/2))
            {
                secremain=STM32_SECTOR_SIZE/2;   // 下一個扇區(qū)還是寫不完
            }
            else
            {
                secremain=NumToWrite;   // 下一個扇區(qū)可以寫完了
            }
        }  
    } 
    FLASH_Lock();   // 上鎖
}

宏定義如下

// STM32的Flash容量，單位為KB
#define STM32_FLASH_SIZE   512

// FLASH主存儲塊起始地址
#define STM32_FLASH_BASE   0x08000000

上面的讀取數(shù)據(jù)和不檢查的寫入都比較簡單，因此并沒有再做分析。這里分析一下帶檢查的寫入的程序設計思路。

• ? 首先用一小段條件編譯來區(qū)分一下大容量產(chǎn)品和其他產(chǎn)品。因為大容量產(chǎn)品的一頁（一個扇區(qū)）是2K字節(jié)，中小容量產(chǎn)品的一頁是1K字節(jié)。定一個了一個數(shù)組，數(shù)組大小是一個扇區(qū)的大小。

// 根據(jù)中文參考手冊，大容量產(chǎn)品的每一頁是2K字節(jié)
#if STM32_FLASH_SIZE < 256
    #define STM32_SECTOR_SIZE   1024   // 字節(jié)
#else 
    #define STM32_SECTOR_SIZE   2048
#endif

// 一個扇區(qū)的內(nèi)存
u16 STM32_FLASH_BUF[STM32_SECTOR_SIZE / 2];

大容量產(chǎn)品，一個扇區(qū)2K字節(jié)，除以2是因為在對內(nèi)部Flash操作時，最小單位是半字。

• ? 接下來，判斷要寫入的地址是否合法，也就是是否在主存儲塊地址范圍內(nèi)。

// 判斷寫入地址是否在合法范圍內(nèi)
    if (WriteAddr < STM32_FLASH_BASE || (WriteAddr >= (STM32_FLASH_BASE + 1024 * STM32_FLASH_SIZE)))
    {
        return;   // 非法地址
    }

• ? 如果要寫入的地址合法，那么解鎖后計算一些參數(shù)值。

offaddr = WriteAddr - STM32_FLASH_BASE;   // 實際偏移地址

實際偏移地址 ，指的是要寫入的地址與主存儲塊基地址（0x0800 0000）的差值。

secpos = offaddr / STM32_SECTOR_SIZE;   // 扇區(qū)地址

扇區(qū)地址指的是要寫入的地址所在扇區(qū)前面的扇區(qū)數(shù)。由于所有的參數(shù)都不是浮點型，因此在做除法時，小數(shù)位都是0。最終除出來的結果就是當前扇區(qū)前面的扇區(qū)數(shù)。

secoff = (offaddr % STM32_SECTOR_SIZE) / 2;   // 在扇區(qū)內(nèi)的偏移(2個字節(jié)為基本單位)

在扇區(qū)內(nèi)的偏移指的是要寫入的地址與其所在扇區(qū)首地址的差值。用要寫入的地址取余每一個扇區(qū)的字節(jié)數(shù)，余數(shù)就是偏移地址。但是由于操作內(nèi)部Flash時的最小單位是半字，因此要除以2。

secremain = STM32_SECTOR_SIZE / 2 - secoff;   // 扇區(qū)剩余空間大小

扇區(qū)內(nèi)剩余空間大小只需要用扇區(qū)總的空間大小減去偏移地址即可得到。但是需要注意的是，單位都是半字。這里的剩余空間大小，并不是真正的剩余空間大小。而是指寫入地址后面的扇區(qū)大小。這里不太好理解，畫一個圖表示一下。

扇區(qū)內(nèi)剩余空間大小示意圖

正是因為這里的扇區(qū)剩余空間大小并不是指真正的剩余空間大小。在剩余空間內(nèi)，也可能存在已經(jīng)寫入數(shù)據(jù)的地址。所以后面需要進行判斷，來確定是否需要擦除。

• ? 判斷在寫入地址所在扇區(qū)能否將寫入內(nèi)容全部寫入完成

if (NumToWrite <= secremain)
    {
        secremain = NumToWrite;   // 不大于該扇區(qū)范圍
    }

如果可以，直接將要寫入的半字數(shù)賦值給當前扇區(qū)剩余空間大小。如果當前扇區(qū)剩余空間大小可以容納要寫入的半字數(shù)，那么只需要寫入一次即可，在后續(xù)判斷是否寫完時，直接通過，while循環(huán)只執(zhí)行一次。

• ? 讀出整個扇區(qū)內(nèi)容，判斷是否需要擦除

// 讀出整個扇區(qū)的內(nèi)容
        Med_Flash_Read(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
        
        // 校驗數(shù)據(jù)
        for (i = 0;i < secremain;i ++)
        {
            // 需要擦除 
            if (STM32_FLASH_BUF[secoff + i] != 0XFFFF)
            {
                break; 
            }    
        }

要對內(nèi)部Flash某個地址寫入數(shù)據(jù)時，需要確保該地址數(shù)值為0xFFFF。判斷方法就是從扇區(qū)內(nèi)的偏移開始，利用for循環(huán)判斷讀出地扇區(qū)剩余空間內(nèi)，是否存在已經(jīng)被寫入內(nèi)容的地址。for循環(huán)找到i的值，i加上在扇區(qū)內(nèi)的偏移加1之后的空間，才是真正的扇區(qū)剩余空間大小。

for循環(huán)結束后，判斷是否需要進行擦除

// 需要擦除
        if (i < secremain)
        {
            FLASH_ErasePage(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE);   // 擦除這個扇區(qū)
            
            // 復制
            for (i = 0;i < secremain;i ++)
            {
                STM32_FLASH_BUF[i + secoff] = pBuffer[i];   
            }
            
            // 寫入整個扇區(qū)
            Med_Flash_Write_NoCheck(secpos * STM32_SECTOR_SIZE + STM32_FLASH_BASE,STM32_FLASH_BUF,STM32_SECTOR_SIZE / 2);
        }
        else
        {
            // 寫已經(jīng)擦除了的,直接寫入扇區(qū)剩余區(qū)間
            Med_Flash_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);
        }

擦除時，最小單元為一個扇區(qū)。在大容量產(chǎn)品中，也就是2048字節(jié)。

• ? 最后，將需要寫入的數(shù)據(jù)，寫入到對應位置。如果是需要擦除的情況，寫入時是先將原來的內(nèi)容提取出來，然后在后面填充上需要寫入的內(nèi)容，擦除整個扇區(qū)之后再一起寫入。如果是不需要擦除的情況，直接寫入即可。

  五、注意事項

  在操作Flash時，注意不要對代碼區(qū)內(nèi)容進行擦寫。如果擦寫的地址在代碼區(qū)，會導致程序運行異常。那么如何確保我們操作的地址不是在代碼區(qū)？這就需要我們知道我們的代碼所占的內(nèi)存是多少。在Keil5編譯完成后，會顯示下面的內(nèi)容

keil5編譯后提示

• ? Code 程序所占用的內(nèi)存大小（存放在Flash中）
• ? RO-data 程序定義的常量所占內(nèi)存大小（存放在Flash中）
• ? RW-data 已被初始化的全局變量所占內(nèi)存大小（在程序初始化的時候，RW-data會從FLASH中拷貝到RAM中）

ZI-data 未被初始化的全局變量所占內(nèi)存大小（存放在RAM中）

最后，計算程序代碼所占Flash空間。flash = Code + RO-data + RW-data。