FLASH 模拟 EEPROM

STM32 本身没有自带 EEPROM，但是 STM32 具有 IAP（在应用编程）功能，所以我们可以把它的 FLASH 当成 EEPROM 来使用

STM32 FLASH 简介

不同型号的 STM32，其 FLASH 容量也有所不同，最小的只有 16K 字节，最大的则达到了1024K 字节。战舰 STM32 开发板选择的 STM32F103ZET6 的 FLASH 容量为 512K 字节，属于大容量产品（另外还有中容量和小容量产品），

STM32 的闪存模块由：主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等 3 部分组成。

主存储器，该部分用来存放代码和数据常数（如 const 类型的数据）。对于大容量产品，其被划分为 256 页，每页 2K 字节。注意，小容量和中容量产品则每页只有 1K 字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是 0X08000000，  B0、B1 都接 GND 的时候，就是从 0X08000000开始运行代码的。

信息块，该部分分为 2 个小部分，其中启动程序代码，是用来存储 ST 自带的启动程序，用于串口下载代码，当 B0 接 V3.3，B1 接 GND 的时候，运行的就是这部分代码。用户选择字节，则一般用于配置写保护、读保护等功能，

闪存存储器接口寄存器，该部分用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制机构。

闪存的读取

内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何 32 位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。读接口在闪存端包含一个读控制器，还包含一个 AHB 接口与 CPU 衔接。这个接口的主要工作是产生读闪存的控制信号并预取 CPU 要求的指令块，预取指令块仅用于在 I-Code 总线上的取指操作，数据常量是通过 D-Code 总线访问的。这两条总线的访问目标是相同的闪存模块，访问 D-Code 将比预取指令优先级高

这里要特别留意一个闪存等待时间，因为 CPU 运行速度比 FLASH 快得多，STM32F103的 FLASH 最快访问速度≤24Mhz，如果 CPU 频率超过这个速度，那么必须加入等待时间，比如我们一般使用 72Mhz 的主频，那么 FLASH 等待周期就必须设置为 2，该设置通过 FLASH_ACR寄存器设置。

使用 STM32 的官方固件库操作 FLASH 的几个常用函数。这些函数和定义分布在文件 stm32f10x_flash.c 以及 stm32f10x_flash.h 文件中。

1.  锁定解锁函数

在对 FLASH 进行写操作前必须先解锁，解锁操作也就是必须在 FLASH_KEYR 寄存器写入特定的序列（KEY1 和 KEY2）,固件库函数实现很简单：

void FLASH_Unlock(void)；

同样的道理，在对 FLASH 写操作完成之后，我们要锁定 FLASH，使用的库函数是：

void FLASH_Lock(void)；

2.  写操作函数

固件库提供了三个 FLASH 写函数：

FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);

FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);

FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);

顾名思义分别为：FLASH_ProgramWord 为  32 位字写入函数，其他分别为 16 位半字写入和用户选择字节写入函数。这里需要说明，32 位字节写入实际上是写入的两次 16 位数据，写完第一次后地址+2，这与我们前面讲解的 STM32 闪存的编程每次必须写入 16 位并不矛盾。写入 8位实际也是占用的两个地址了，跟写入 16 位基本上没啥区别。

3.  擦除函数

固件库提供三个 FLASH 擦除函数：

FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);

FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);

FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);

这三个函数可以顾名思义了，非常简单。

4.  获取 FLASH 状态

主要是用的函数是：

FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)；

返回值是通过枚举类型定义的：

typedef enum

{ 

　　FLASH_BUSY = 1,//忙

　　FLASH_ERROR_PG,//编程错误

　　FLASH_ERROR_WRP,//写保护错误

　　FLASH_COMPLETE,//操作完成

　　FLASH_TIMEOUT//操作超时

}FLASH_Status;

从这里面我们可以看到 FLASH 操作的 5 个状态，每个代表的意思我们在后面注释了。

5.  等待操作完成函数

在执行闪存写操作时，任何对闪存的读操作都会锁住总线，在写操作完成后读操作才能正确地进行；既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。所以在每次操作之前，我们都要等待上一次操作完成这次操作才能开始。使用的函数是：

FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)

入口参数为等待时间，返回值是 FLASH 的状态，这个很容易理解，这个函数本身我们在固件库中使用得不多，但是在固件库函数体中间可以多次看到。

6.  读 FLASH 特定地址数据函数

有写就必定有读，而读取 FLASH 指定地址的半字的函数固件库并没有给出来，这里我们自己写的一个函数：

u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr)

{

return *(vu16*)faddr; 

}

//读取指定地址的半字(16位数据)
//faddr:读地址(此地址必须为2的倍数!!)
//返回值:对应数据.
u16 STMFLASH_ReadHalfWord(u32 faddr)
{
    return *(vu16*)faddr;
}


#if STM32_FLASH_WREN    //如果使能了写
//不检查的写入
//WriteAddr:起始地址
//pBuffer:数据指针
//NumToWrite:半字(16位)数
void STMFLASH_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.
    }
}
//从指定地址开始写入指定长度的数据
//WriteAddr:起始地址(此地址必须为2的倍数!!)
//pBuffer:数据指针
//NumToWrite:半字(16位)数(就是要写入的16位数据的个数.)
#if STM32_FLASH_SIZE<256
#define STM_SECTOR_SIZE 1024 //字节
#else
#define STM_SECTOR_SIZE    2048
#endif
u16 STMFLASH_BUF[STM_SECTOR_SIZE/2];//最多是2K字节
void STMFLASH_Write(u32 WriteAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToWrite)
{
    u32 secpos;     //扇区地址
    u16 secoff;     //扇区内偏移地址(16位字计算)
    u16 secremain; //扇区内剩余地址(16位字计算)
     u16 i;
    u32 offaddr; //去掉0X08000000后的地址
    if(WriteAddr<STM32_FLASH_BASE||(WriteAddr>=(STM32_FLASH_BASE+1024*STM32_FLASH_SIZE)))return;//非法地址
    FLASH_Unlock();                        //解锁
    offaddr=WriteAddr-STM32_FLASH_BASE;        //实际偏移地址.
    secpos=offaddr/STM_SECTOR_SIZE;            //扇区地址  0~127 for STM32F103RBT6
    secoff=(offaddr%STM_SECTOR_SIZE)/2;        //在扇区内的偏移(2个字节为基本单位.)
    secremain=STM_SECTOR_SIZE/2-secoff;        //扇区剩余空间大小
    if(NumToWrite<=secremain)secremain=NumToWrite;//不大于该扇区范围
    while(1)
    {
        STMFLASH_Read(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//读出整个扇区的内容
        for(i=0;i<secremain;i++)//校验数据
        {
            if(STMFLASH_BUF[secoff+i]!=0XFFFF)break;//需要擦除
        }
        if(i<secremain)//需要擦除
        {
            FLASH_ErasePage(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE);//擦除这个扇区
            for(i=0;i<secremain;i++)//复制
            {
                STMFLASH_BUF[i+secoff]=pBuffer[i];
            }
            STMFLASH_Write_NoCheck(secpos*STM_SECTOR_SIZE+STM32_FLASH_BASE,STMFLASH_BUF,STM_SECTOR_SIZE/2);//写入整个扇区
        }else STMFLASH_Write_NoCheck(WriteAddr,pBuffer,secremain);//写已经擦除了的,直接写入扇区剩余区间.
        if(NumToWrite==secremain)break;//写入结束了
        else//写入未结束
        {
            secpos++;                //扇区地址增1
            secoff=0;                //偏移位置为0
               pBuffer+=secremain;     //指针偏移
            WriteAddr+=secremain;    //写地址偏移
               NumToWrite-=secremain;    //字节(16位)数递减
            if(NumToWrite>(STM_SECTOR_SIZE/2))secremain=STM_SECTOR_SIZE/2;//下一个扇区还是写不完
            else secremain=NumToWrite;//下一个扇区可以写完了
        }
    };
    FLASH_Lock();//上锁
}
#endif


//从指定地址开始读出指定长度的数据
//ReadAddr:起始地址
//pBuffer:数据指针
//NumToWrite:半字(16位)数
void STMFLASH_Read(u32 ReadAddr,u16 *pBuffer,u16 NumToRead)
{
    u16 i;
    for(i=0;i<NumToRead;i++)
    {
        pBuffer[i]=STMFLASH_ReadHalfWord(ReadAddr);//读取2个字节.
        ReadAddr+=2;//偏移2个字节.
    }
}

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
//WriteAddr:起始地址
//WriteData:要写入的数据
void Test_Write(u32 WriteAddr,u16 WriteData)
{
    STMFLASH_Write(WriteAddr,&WriteData,1);//写入一个字
}