【正点原子STM32连载】第四十二章 FLASH模拟EEPROM实验 摘自【正点原子】MiniPro STM32H750 开发指南_V1.1

1）实验平台：正点原子MiniPro H750开发板 2）平台购买地址：https://detail.tmall.com/item.htm?id=677017430560 3）全套实验源码+手册+视频下载地址：http://www.openedv.com/thread-336836-1-1.html 4）对正点原子STM32感兴趣的同学可以加群讨论：879133275

第四十二章 FLASH模拟EEPROM实验

STM32H750本身没有自带EEPROM，但是STM32H750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。本章，我们将利用STM32H750内部的FLASH来实现第三十六章实验类似的效果，不过这次我们是将数据直接存放在STM32H750内部，而不是存放在NOR FLASH。 本章分为如下几个小节： 42.1 STM32H750 FLASH简介 42.2 硬件设计 42.3 程序设计 42.4 下载验证

42.1 STM32H750 FLASH简介

STM32H750内部只有128K FLASH，仅有1个扇区，STM32H750的闪存模块组织如表42.1.1所示： 块 名称 FLASH起始地址 大小 BANK1 扇区0 0X0800 0000-0X0801 FFFF 128K 系统存储器 0X1FF0 0000-0X1FF1 FFFF 128K 表42.1.1 STM32H750闪存模块组织 STM32H750为了节省成本，内部仅包含1个用户扇区（Sector0），大小为128K。另外，内部还有一个128K的系统存储区，用于存储ST自己的BootLoader程序等，不过这个128K用户是无法访问的。 关于STM32H750内部FLASH的详细说明，详见《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）》第4.3节相关内容。 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。 42.1.1 闪存的读取 为了准确读取 Flash 数据，必须根据ACLK 时钟 (rcc_aclk) 频率和Vcore电压范围在 Flash 存取控制寄存器 (FLASH_ACR) 中正确地设置等待周期数 (LATENCY)。Flash 等待周期与ACLK时钟频率之间的对应关系，如表42.1.1.2所示：

表42.1.1.2 ACLK时钟（rcc_aclk）频率对应的FLASH等待周期表 等待周期通过FLASH_ACR寄存器的LATENCY[2:0]三个位设置。系统复位后，CPU时钟频率为内部64M RC振荡器（HSI），LATENCY默认是0，即0个等待周期。为了得到更佳的FLASH访问性能，我们设置Vcore电压范围为VOS1级别（1.15V~1.26V）。rcc_aclk和rcc_hclk3的频率是一样的，都是来自RCC_D1CFGR的HPRE[3:0]分频，rcc_hclk3我们一般设置的是240Mhz，这样rcc_aclk也是240Mhz的频率。我们设置等待周期为4（LATENCY[2:0]=4），否则FLASH读写可能出错，导致死机。寄存器的设置和HAL库的是不一样的，这个请大家注意一下。这个知识点我们在11.2.1小节讲解过，请回顾。 STM32H750的FLASH读取是很简单的。例如，我们要从地址addr，读取一个字（一个字为32位），可以通过如下的语句读取： Data = *(volatile uint32_t *)faddr; 将faddr强制转换为volatile uint32_t指针，然后取该指针所指向的地址的值，即得到了faddr地址的值。类似的，将上面的volatile uint32_t改为volatile uint8_t，即可读取指定地址的一个字节。相对FLASH读取来说，STM32H750 FLASH的写就复杂一点了，下面我们介绍STM32H750闪存的编程和擦除。 42.1.2 闪存的编程和擦除 在对 STM32H750的Flash执行写入或擦除操作期间，任何读取Flash的尝试都会导致总线阻塞。只有在完成编程操作后，才能正确处理读操作。这意味着，写/擦除操作进行期间不能从Flash中执行代码或数据获取操作。 特别注意：因为STM32H750内部仅有1个扇区，所以在执行对该扇区的擦除或者写入操作时，是无法执行内部FLASH代码的，因此，必须外扩QSPI FLASH，将擦除/编程内部扇区相关的代码放到外部QSPI FLASH，这样才可以实现对内部FLASH的正常擦除及写入操作。 STM32H750用户闪存的编程一般由5个32位寄存器控制，他们分别是： FLASH访问控制寄存器(FLASH_ACR) FLASH秘钥寄存器1(FLASH_KEYR1) FLASH状态寄存器1(FLASH_SR1) FLASH控制寄存器1(FLASH_CR1) FLASH清除与控制寄存器1(FLASH_CCR1) 注意：这里的FLASH_KEYR1、FLASH_SR1 、FLASH_CR1、FLASH_CCR1分别对应Bank1的相关寄存器，所以单个Bank的控制寄存器由：FLASH_KEYR、SR、CR和CCR等四个寄存器控制。下面，我们直接以FLASH_KEYR、FLASH_CR、FLASH_SR和FLASH_CCR来介绍相关操作。 STM32H750复位后，FLASH编程操作是被保护的，不能写入FLASH_CR寄存器；通过写入特定的序列（0X45670123和0XCDEF89AB）到FLASH_KEYR寄存器才可解除写保护，只有在写保护被解除后，我们才能操作相关寄存器。 FLASH_CR的解锁序列为： 1，写0X45670123到FLASH_KEYR 2，写0XCDEF89AB到FLASH_KEYR 通过这两个步骤，即可解锁FLASH_CR，如果写入错误，那么FLASH_CR将被锁定，直到下次复位后才可以再次解锁。 STM32H750闪存的编程位数固定为256位，也就是每次写入数据必须为8个字（32字节），如果不够8个字，可以在后面进行补零写入，否则后续的内容将不可预知。而且，写入首地址必须是32的整数倍，否则会影响前后数据。 举例来说，假设我们要往：0X0810 0000这个地址写入一个字节的数据，则写入一个字节数据的同时，也会影响接下来31字节的内容，因此，如果你只需要写入一个字节，则可以将后面的31字节全部填充成0，然后组成一个32字节数组（256位），一次写入。而且，如果你写入数据的首地址不是32的倍数，比如往0X0810 0004这里，写入1个字节数据，则会把地址：0X0810 0000 ~ 0X0810 0003的数据也损坏掉（擦除）。所以，记住STM32H7 FLASH写入的规则：写入首地址必须是32的倍数，写入数据长度必须是32字节的倍数。 FLASH配置步骤 STM32H750的FLASH在编程的时候，也必须要求其写入地址的FLASH是被擦除了的（也就是其值必须是0XFFFFFFFF），否则无法写入。STM32H750的标准编程步骤如下： 1，检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁 2，检查FLASH_SR中的BSY位，确保当前未执行任何FLASH操作。 3，设置FLASH_CR寄存器的PSIZE[1:0]为2，按字写入（32位写入）。 4，将FLASH_CR寄存器中的PG位置1，激活FLASH编程。 5，在指定的存储器地址，写入数据（一次写入32字节，不能超过32字节） 6，等待BSY位清零，完成一次编程。 按以上六步操作，就可以完成一次FLASH编程。不过需要注意：编程前，要确保要写如地址的FLASH已经擦除。 在STM32H750的FLASH编程的时候，要先判断缩写地址是否被擦除了，所以，我们有必要再介绍一下STM32H750的闪存擦除，STM32H750的闪存擦除分为两种：扇区擦除和块擦除。 扇区擦除步骤如下： 1，检查FLASH_CR的LOCK是否解锁，如果没有则先解锁。 2，检查FLASH_SR寄存器中的BSY 位，确保当前未执行任何FLASH操作。 3，在FLASH_CR寄存器中，将SER位置1，并设置SNB=0（只有1个扇区，扇区0）。 4，将FLASH_CR寄存器中的START位置1，触发擦除操作。 5，等待BSY位清零。 经过以上五步，就可以擦除某个扇区。本章，我们只用到了STM32H750的扇区擦除功能。块擦除功能我们在这里就不介绍了，想了解的朋友请看《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》的相关内容。 42.1.3 FLASH寄存器 Flash访问控制寄存器（FLASH_ACR） Flash访问控制寄存器描述如图42.1.3.1所示：

图42.1.3.1 FLASH_ACR寄存器 WRHIGHFREQ[1:0]位，用于控制FLASH编程操作时的延迟，必须根据FLASH操作频率（rcc_aclk）进行正确的设置：00，rcc_aclk≤85Mhz；01，rcc_aclk≤185Mhz；10，rcc_aclk≤285Mhz； 11，rcc_aclk≤385Mhz；我们的rcc_aclk设置的是240Mhz，设置WRHIGHFREQ[1:0]=10即可。 LATENCY[2:0]位，用于控制FLASH读延迟，必须根据我们MCU内核的工作电压和频率，来进行正确的设置，否则，可能死机，设置规则见表42.1.1.2。 存储区1的FLASH密钥寄存器（FLASH_KEYR1） 存储区1的FLASH密钥寄存器描述如图42.1.3.2所示：

图42.1.3.2 FLASH_KEYR1寄存器 该寄存器主要用来解锁FLASH_CR，必须在该寄存器写入特定的序列（KEY1和KEY2）解锁后，才能对FLASH_CR寄存器进行写操作。 存储区1的FLASH控制寄存器（FLASH_CR1） 存储区1的FLASH控制寄存器描述如图42.1.3.3所示：

图42.1.3.3 FLASH_CR1寄存器 LOCK位，该位用于指示FLASH_CR寄存器是否被锁住，该位在检测到正确的解锁序列后，硬件将其清零。在一次不成功的解锁操作后，在下次系统复位之前，该位将不再改变。 PG位，该位用于选择编程操作，在往FLASH写数据的时候，该位需要置1。 SER位，该位用于选择扇区擦除操作，在扇区擦除的时候，需要将该位置1。 PSIZE[1:0]位，用于设置编程宽度，我们一般设置PSIZE =2即可（32位）。 SATRT位，该位用于开始一次擦除操作。在该位写入1 ，将执行一次擦除操作。 SNB[2:0]位，这3个位用于选择要擦除的扇区编号，取值范围为0~7，H750只能设为0。 FLASH_CR的其他位，我们就不在这里介绍了，请大家参考《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》 。 存储区1的FLASH状态寄存器（FLASH_SR1） 存储区1的FLASH状态寄存器描述如图42.1.3.4所示：

图42.1.3.4 FLASH_SR1寄存器 BSY位：表示BANK当前正在执行编程操作，必须等待该位为0，才可以执行其他操作。 WBNE位：表示BANK写BUFFER是否为空。当该位为1时，表示写BUFFER里面还有数据待写入FLASH，需要等待该位为0，才表示数据写入全部完成了。 QW位：表示操作序列里面是否还有编程操作需要执行，需要等待该位为0，才表示所有的编程操作完成了。 最后，FLASH清除控制寄存器FLASH_CCR用于清除相关错误，这里我们就不做介绍了，详见《STM32H7xx参考手册_V7（英文版）.pdf》第3.9.6节。

42.2 硬件设计

1. 例程功能 按键KEY1控制写入FLASH的操作，按键KEY0控制读出操作，并在TFTLCD模块上显示相关信息，还可以借助USMART进行读取或者写入操作。LED0闪烁用于提示程序正在运行。
2. 硬件资源 1）RGB灯 RED ：LED0 - PB4 2）串口1(PA9/PA10连接在板载USB转串口芯片CH340上面) 3）正点原子2.8/3.5/4.3/7/10寸TFTLCD模块(仅限MCU屏，16位8080并口驱动) 4）独立按键 ：KEY0 - PA1、KEY1 - PA15 42.3 程序设计 42.3.1 FLASH的HAL库驱动 FLASH在HAL库中的驱动代码在stm32h7xx_hal_flash.c和stm32h7xx_hal_flash_ex.c文件（及其头文件）中。
3. HAL_FLASH_Unlock函数 解锁闪存控制寄存器访问的函数，其声明如下： HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Unlock(void); 函数描述： 用于解锁闪存控制寄存器的访问，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）。 函数形参：无 函数返回值：HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
4. HAL_FLASH_Lock函数 锁定闪存控制寄存器访问的函数，其声明如下： HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Lock (void); 函数描述： 用于锁定闪存控制寄存器的访问。 函数形参：无 函数返回值：HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
5. HAL_FLASHEx_Erase函数 闪存擦除函数，其声明如下： HAL_StatusTypeDef HAL_FLASHEx_Erase(FLASH_EraseInitTypeDef *pEraseInit, uint32_t *SectorError); 函数描述： 该函数用于大量擦除或擦除指定的闪存扇区。 函数形参： 形参1是FLASH_EraseInitTypeDef结构体类型指针变量。 形参2是uint32_t类型指针变量，存放错误码，0xFFFFFFFF值表示扇区已被正确擦除，其它值表示擦除过程中的错误扇区。。 函数返回值：HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。
6. FLASH_WaitForLastOperation函数 等待FLASH操作完成函数，其声明如下： HAL_StatusTypeDef FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout, uint32_t Bank); 函数描述： 该函数用于等待FLASH操作完成。 函数形参： 形参1是FLASH操作超时时间。 形参2是等待BANK1还是BANK2操作完成，这里我们用的H750只能选择BANK1。 函数返回值： HAL_StatusTypeDef枚举类型的值。 42.3.2 程序流程图

图42.3.2.1 FLASH模拟EEPROM实验程序流程图 42.3.3 程序解析

1. STMFLASH驱动代码 这里我们只讲解核心代码，详细的源码请大家参考光盘本实验对应源码。STMFLASH驱动源码包括两个文件：stmflash.c和stmflash.h。 stmflash.h头文件做了一些比较重要的宏定义，定义如下：

/*****************************************************************************/
/* FLASH起始地址 */
#define STM32_FLASH_BASE        0x08000000 	/* STM32 FLASH的起始地址 */
#define STM32_FLASH_SIZE        0x20000   	/* STM32 FLASH总大小 */
#define BOOT_FLASH_SIZE         0x4000   	/* 前16K FLASH用于保存BootLoader */
#define FLASH_WAITETIME         50000  		/* FLASH等待超时时间 */

/* FLASH 扇区的起始地址,H750xx只有BANK1的扇区0有效,共128KB */
#define BANK1_FLASH_SECTOR_0    ((uint32_t)0x08000000)  /* Bank1扇区0起始地址 */
/*****************************************************************************/

STM32_FLASH_BASE和STM32_FLASH_SIZE分别是FLASH的起始地址和FLASH总大小，这两个宏定义随着芯片是固定的，我们开发板的H750芯片的FLASH是128K字节，所以STM32_FLASH_SIZE宏定义值为0x20000。 比较重要的一个宏定义是BOOT_FLASH_SIZE，因为这个宏定义需要用户根据自己工程的大小设置的。设置方法如下：首先编译我们的工程，通过查看.map文件，查询并计算出程序加载都STM32内部FLASH的指令内存的大小，最后根据这个大小来定义这个宏的值。这里，我们直接编译HAL库实验30 FLASH模拟EEPROM实验的例程，然后如下图操作：

图42.3.3 查看程序加载占用FLASH的大小 首先双击FLASH打开.map文件，然后查询到Execution Region ER_m_stmflash。如图中所示，得到加载到STMFLASH的程序占用的内存大小约为14.2KB。 因此，BOOT_FLASH_SIZE宏定义的值我们设置为0x4000（即16KB），表示预留STMFLASH的前16K的内存用于保存BootLoader。在本工程中，BOOT_FLASH_SIZE宏定义的值要满足几个条件，一是必须大于14.2KB，二是必须是4的倍数，三是预留一定的空间给BootLoader执行过程的内存消耗。 FLASH_WAITETIME是FLASH等待超时时间的宏定义。 BANK1_FLASH_SECTOR_0是Bank1扇区0起始地址，H750xx就只有BANK1的扇区0有效，共128KB。 下面我们开始介绍stmflash.c的程序，具体程序源码如下：

/**
 * @brief       得到FLASH的错误状态
 * @param       无
 * @retval      错误代码
 *   @arg       0   , 无错误
 *   @arg       其他, 错误编号
 */
static uint8_t stmflash_get_error_status(void)
{
    uint32_t res = 0;
    res = FLASH->SR1;

    if (res & (1