STM32学习笔记：读写内部Flash

[导读]首先我们需要了解一个内存映射：stm32的flash地址起始于0x0800 0000，结束地址是0x0800 0000加上芯片实际的flash大小，不同的芯片flash大小不同。RAM起始地址是0x2000 0000，结束地址是0x2000 0000加上芯片的RAM大小

首先我们需要了解一个内存映射：

stm32的flash地址起始于0x0800 0000，结束地址是0x0800 0000加上芯片实际的flash大小，不同的芯片flash大小不同。

RAM起始地址是0x2000 0000，结束地址是0x2000 0000加上芯片的RAM大小。不同的芯片RAM也不同。

Flash中的内容一般用来存储代码和一些定义为const的数据，断电不丢失，
RAM可以理解为内存，用来存储代码运行时的数据，变量等等。掉电数据丢失。

STM32将外设等都映射为地址的形式，对地址的操作就是对外设的操作。
stm32的外设地址从0x4000 0000开始，可以看到在库文件中，是通过基于0x4000 0000地址的偏移量来操作寄存器以及外设的。

一般情况下，程序文件是从 0x0800 0000 地址写入，这个是STM32开始执行的地方，0x0800 0004是STM32的中断向量表的起始地址。
在使用keil进行编写程序时，其编程地址的设置一般是这样的：

程序的写入地址从0x08000000（数好零的个数）开始的，其大小为0x80000也就是512K的空间，换句话说就是告诉编译器flash的空间是从0x08000000-0x08080000，RAM的地址从0x20000000开始，大小为0x10000也就是64K的RAM。这与STM32的内存地址映射关系是对应的。

M3复位后，从0x08000004取出复位中断的地址，并且跳转到复位中断程序，中断执行完之后会跳到我们的main函数，main函数里边一般是一个死循环，进去后就不会再退出，当有中断发生的时候，M3将PC指针强制跳转回中断向量表，然后根据中断源进入对应的中断函数，执行完中断函数之后，再次返回main函数中。大致的流程就是这样。

内部Flash的构成：

STM32 的内部 FLASH 包含主存储器、系统存储器、 OTP 区域以及选项字节区域，它们的地址分布及大小如下：

主存储器：一般我们说 STM32 内部 FLASH 的时候，都是指这个主存储器区域它是存储用户应用程序的空间，芯片型号说明中的 1M FLASH、 2M FLASH 都是指这个区域的大小。与其它 FLASH 一样，在写入数据前，要先按扇区擦除，

系统存储区：系统存储区是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了启动代码，它负责实现串口、 USB 以及 CAN 等 ISP 烧录功能。

OTP 区域：OTP(One Time Program)，指的是只能写入一次的存储区域，容量为 512 字节，写入后数据就无法再更改， OTP 常用于存储应用程序的加密密钥。

选项字节：选项字节用于配置 FLASH 的读写保护、电源管理中的 BOR 级别、软件/硬件看门狗等功能，这部分共 32 字节。可以通过修改 FLASH 的选项控制寄存器修改。

对内部Flash的写入过程：

1. 解锁
(1) 往 Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY1 = 0x45670123
(2) 再往 Flash 密钥寄存器 FLASH_KEYR 中写入 KEY2 = 0xCDEF89AB
2. 数据操作位数
最大操作位数会影响擦除和写入的速度，其中 64 位宽度的操作除了配置寄存器位外，还需要在 Vpp 引脚外加一个 8-9V 的电压源，且其供电间不得超过一小时，否则 FLASH可能损坏，所以 64 位宽度的操作一般是在量产时对 FLASH 写入应用程序时才使用，大部分应用场合都是用 32 位的宽度。
3. 擦除扇区
在写入新的数据前，需要先擦除存储区域， STM32 提供了扇区擦除指令和整个FLASH 擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令仅针对主存储区。
扇区擦除的过程如下：
(1) 检查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以确认当前未执行任何
Flash 操作；
(2) 在 FLASH_CR 寄存器中，将“激活扇区擦除寄存器位 SER ”置 1，并设置“扇
区编号寄存器位 SNB”，选择要擦除的扇区；
(3) 将 FLASH_CR 寄存器中的“开始擦除寄存器位 STRT ”置 1，开始擦除；
(4) 等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。
4. 写入数据
擦除完毕后即可写入数据，写入数据的过程并不是仅仅使用指针向地址赋值，赋值前还还需要配置一系列的寄存器，步骤如下：
(1) 检查 FLASH_SR 中的 BSY 位，以确认当前未执行任何其它的内部 Flash 操作；
(2) 将 FLASH_CR 寄存器中的 “激活编程寄存器位 PG” 置 1；
(3) 针对所需存储器地址（主存储器块或 OTP 区域内）执行数据写入操作；
(4) 等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。

查看工程内存的分布：

由于内部 FLASH 本身存储有程序数据，若不是有意删除某段程序代码，一般不应修改程序空间的内容，所以在使用内部 FLASH 存储其它数据前需要了解哪一些空间已经写入了程序代码，存储了程序代码的扇区都不应作任何修改。通过查询应用程序编译时产生的“ *.map”后缀文件，
打开 map 文件后，查看文件最后部分的区域，可以看到一段以“ Memory Map of the
image”开头的记录(若找不到可用查找功能定位)，

这一段是某工程的 ROM 存储器分布映像，在 STM32 芯片中， ROM 区域的内容就是指存储到内部 FLASH 的代码。
在上面 map 文件的描述中，我们了解到加载及执行空间的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是 STM32 内部 FLASH 的首地址，即 STM32 的程序存储空间就直接是执行空间；它们的大小(Size)分别为 0x00000b50 及 0x00000b3c，执行空间的 ROM 比较小的原因就是因为部分 RW-data 类型的变量被拷贝到 RAM 空间了；它们的最大空间(Max)均为 0x00100000，即 1M 字节，它指的是内部 FLASH 的最大空间。

计算程序占用的空间时，需要使用加载区域的大小进行计算，本例子中应用程序使用
的内部 FLASH 是从 0x08000000 至(0x08000000+0x00000b50)地址的空间区域。
所以从扇区 1(地址 0x08004000)后的存储空间都可以作其它用途，使用这些存储空间时不会篡改应用程序空间的数据。
具体可参考原子的例程：实验四十一：FLASH 模拟 EEPROM 实验