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FLASH闪存

程序现象：
1、读写内部FLASH
这个代码的目的，就是利用内部flash程序存储器的剩余空间，来存储一些掉电不丢失的参数。所以这里的程序是按下K1变换一下测试数据，然后存储到内部FLASH，按下K2把所有参数清0，最后OIED显示一下。
这里OLED显示Flag、Data 。Flag当做标志位，内容定义为：A5A5。Flag作用：判断之前是不是存储过数据，如果存储过，直接读取；如没有存储过，就先初始化。
Data：是要掉电存储的数据。

2，读取芯片ID
在stm32里，指定地址下，存储有原厂写入的ID号，使用指针的方式读取，就可以得到ID号。
OLED可以看到，有2个ID号：第一个是F_SIZE，表示芯片FLASH容量。0040表示FLASH容量，单位是KB，换成十进制是64KB。
第二个是U_ID，是96位芯片唯一ID号，每个芯片ID号都不一样。

STM32内部FLASH闪存简介

读写FLASH的用途：
利用程序存储器的剩余空间来保存掉电不丢失的用户数据
通过在程序中编程（IAP），实现程序的自我更新

• 第一个用途，对于我们这个C8T6芯片来说，它的程序存储器容量是64K，一般我们写个简单的程序，可能就只占前面的很小一部分空间，剩下的大片空余空间我们就可以加以利用，比如存储一些我们自定义的数据，而且可以充分利用资源。不过这里要注意我们在选取存储区域时，一定不要覆盖了原有的程序，要不然程序自己把自己给破坏了，一般存储少量的参数，我们就选最后几页存储就行了、

  第二个用途，通过在程序中编程IAP，实现程序的自我更新。我们在存储用户数据时要避开程序本身，以免破坏程序，但如果我们就非要修改程序本身，这会发生什么呢，在程序中编程，利用程序来修改程序本身，实现程序的自我更新，这个在程序中编程就是IAP，是用来实现程序升级的。

在线编程（ ICP）：这个JTAG SWD就是仿真器下载程序，每次下载都是把整个程序完全更新掉，那系统加载程序就是系统存储器的BOOTLOADER，也就是串口下载，串口下载也是更新整个程序，这就是我们一直在用的ICP下载方式。

• 在程序中编程（ IAP），它可以使用微控制器支持的任意一种通信接口下载程序。实现过程：

  比如这是整个程序存储器，我们首先需要自己写一个BOOTLOADER程序，并且存放在程序更新时不会覆盖的地方，然后需要更新程序时，我们控制程序跳转到这BOOTLOADER这里来，在这里面我们就可以接收任意一种通讯接口传过来的数据，比如串口、USB、蓝牙转串口、WIFI转串口等等，这个传过来的数据就是待更新的程序，然后我们控制flash读写，把收到的程序写入到前面程序正常运行的地方，写完之后再控制程序跳转回正常运行的地方，或者直接复位，这样程序就完成了自我升级。

区别：IAP就是和系统存储器这个的BOOTLOADER一样。系统存储器的BOOTLOADER，只能配置boot引脚触发启动。而我们自己写BOOTLOADER的话，就可以想怎么收怎么收，并且在整个升级过程，程序都可以自主完成。

回顾一下存储器影像

闪存模块组织

C8T6芯片的闪存容量是64K，属于中容量产品。

• 这里分为了三个块，第一个是主存储器，也是程序存储器，用来存放程序代码的，这是最主要也是容量最大的一块。

  第二个是信息块，里面又可以分为启动程序代码和用户选择字节，其中启动程序代码就是系统存储器，存放的是原厂写入BOOTLOADER用于串口下载。

  第三块是闪存存储器接口寄存器，这一块的存储器实际上并不属于闪存，地址都是40开头的，说明这个存储器接口寄存器就是一个普通的外设，和之前讲的GPIO定时器、串口等等都是一个性质的东西，这些存储器它们的存储介质也都是SRAM。

  这个闪存存储器接口寄存器，就上面主存储器和信息块的管理员，闪存存储器接口寄存器就是用来控制擦除和编程这个过程的。

• 对于主存储器，这里对它进行了分页，分页是为了更好的管理闪存，擦除和写保护都是以页为单位的。这点和之前W25Q64芯片的闪存一样，写入前必须擦除，擦除必须以最小单位进行，擦除后数据位全变为1，数据只能1写0，不能0写1，擦除和写入之后都需要等待忙，这些都是一样的。

  这里就比较简单了，它只有一个基本单位就是页，每一页的大小都是1K，0到127总共128页，总量就是128K，对于C8T6来说，它只有64K，所以C8T6的页只有一半0~63总共64页共64K，然后看一下页的地址范围。
  所以地址只要以000、400、800、400，结尾的都一定是页的起始地址。

FLASH基本结构

• 整个闪存分为程序存储器、系统存储器和选项字节三部分，这里程序存储器为以C8T6为例，它是64K的，所以总共只有64页，最后一页的起始地址是0800FC00。

  左边这里是闪存存储器接口，手册里还有个名称，闪存编程和擦除控制器LPEC。

  然后闪存存储器接口，可以对程序存储器进行擦除和编程，也可以对选项字节进行擦除和编程，系统存储器是不能擦除和编程的。

  这个选项字节里面有很大一部分配置位，其实是配置主程序存储器的读写保护的，所以右边画的写入选项字节，可以配置程序存储器的读写保护。

如何操作这个控制器FPEC，来对程序存储器和选项字节进行擦除和编程。

FLASH解锁

• 首先第一步是flash解锁，这个flash操作之前需要解锁，目的都是为了防止误操作，是通过在键寄存器写入指定的键值来实现，使用键寄存容器的好处就是更能防止误操作，每一个指令必须输密码才能完成，叫密钥寄存器。

  首先FPEC共有三个键值，也就是三把开锁的钥匙，RDPRT键是解除读保护的密钥，值是0XA5这些值呢，实际上是随便定义的，只要你定义的不是很简单就行。

• 解锁：第一个是复位后FPEC被保护，不能写入FLASH_CR：也就是复位后flash默认是锁着的。

  在FLASH_KEYR键寄存器中，先写入KEY1，再写入KEY2解锁，这个锁是KEYR寄存器，所以这个有两道锁，解锁的话，要先用K1钥匙解，再用K2钥匙解，最终才能解锁成功，所以非人为情况下基本不可能解锁。

  然后，就是错误的操作序列会在下次复位前锁死FPEC和FLASH_CR：于是他发现有程序在尝试撬锁时，一旦没有先写入KEY1，再写入KEY2，整个模块就会完全锁死，除非复位，这是整个解锁操作。

• 加锁：我们操作完成之后，要尽快把flash重新加锁，以防止意外情况，加锁的操作是设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR：就是控制寄存器里面有个LOCK位，我们在这一位写1就能重新锁住闪存。

使用指针访问存储器

uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));

第一步，读取给定存储器器的地址，比如0x08000000例，读取这个地址下的数据。

第二步，在地址前面加上强制类型转换，转换成uint16_t * 。__IO 在stm32库函数中，这是宏定义。
#define __IO volatile，这个宏定义对应C语言关键字， volatile。在uint16_t *数据类型前加volatile，起一个保障作用，目的是，防止编译器优化。

第三步，使用*号，指针取内容，把这个指针指向的存储器取出来了，这个值就是指定存储器的值，取出来可以把它赋值给自定义变量Data，这样就完成指定地址读的任务。

如果你这个地址写的是SRAM的地址，比如0X20000000，那可以直接写入了，因为SRAM在程序运行时是可读可写的，这是使用指针访问存储器的C语言代码。其中读取可以直接读，写入需要解锁，并且执行后面的流程。

程序存储器全擦除

第一步是读取lock位，看一下芯片锁没锁，如果lock位=1锁住了，就执行解锁过程，解锁过程就是：在KEYR寄存器先写入KEY1，再写入KEY2；如果lock位=0当前没锁住，就不用解锁了。这是流程图里给的解锁步骤，如果锁住了就解锁，如果没锁住就不用解锁。但是在库函数中并没有这个判断，库函数是直接执行解锁过程，管你锁没锁都执行解锁。

第二步，然后继续解锁之后，首先置控制寄存器里的MER(Mass Erase)位为1，然后再置STRT(Start)位为1，其中STRT为1是触发条件，STRT为1之后芯片开始干活，然后现在看到MER位是1，它就知道接下来要干的活就是全擦除，这样内部电路就会自动执行全擦除的过程。

第三步，然后继续擦除，擦除过程开始后，程序要执行等待，判断状态寄存器的BSY(Busy)位是否为1，BSY位表示芯片是否处于忙状态，BSY位为1表示芯片忙，所以这里如果判断BSY位等于1，就跳转回来继续循环判断，直到BSY位=0跳出循环。

第四步：读出并验证所有页的数据，这个是测试程序才要做的，如要全读出来验证一下，这个工作量太大了，所以这里的最后一步就不管了，正常情况下全删除完成了，我们默认就成功了，这是全擦除的流程。

程序存储器页擦除

第一步，是解锁的流程。

第二步，这个方框里的，置控寄存器的PER(Page Erase)位为1；在AR(Address Register)地址寄存器中选择要擦除的页，最后置控制寄存器的STRT位为1，置STRT位为1，也是触发条件，芯片开始干活，然后芯片看到PER等于1，它就知道接下来要执行页擦除。
然后闪存不止一页，页擦除芯片就要知道要具体擦哪一页，所以它会继续看AR寄存器的数据，AR寄存器我们要提前写入一个页的起始地址，这样芯片就会把我们指定的一页给擦除掉。

第三步，然后擦除开始之后，我们也要等待BSY位，最后读出并验证数据。

程序存储器编程

闪存的写入

闪存的写入：擦除之后我们就可以执行写入的流程了，另外说明一下，STM32的闪存，在写入之前会检查指定地址有没有擦除，如果没有擦除就写入STM32则不执行写入操作，除非写入的全是0，这个数据是例外，因为不擦除就写入，可能会写入错误。

第一步，是解锁。

第二步，置控制寄存器的PG(Programming)位为1，表示我们即将写入数据。

第三步，在指定的地址写入半字，这一步我们需要*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;使用指针在指定地址写入数据。

• 注意：写入操作只能以半字的形式写入，在STM32中有几个术语，字、半字和字节，其中字word就是32位数据，半字half word就是16位数据，字节byte就是8位数据。那这里只能以半字写入，意思就是只能以16位的形式写入，一次性，写入两个字节，如果你要写入32位，就分两次完成。

  如果你只要写入8位，比较麻烦了，如果你想单独写入一个字节，还要保留另一个字节的原始数据的话，那只能把整页数据都读到SRAM，再随意修改SRAM数据，修改全部完成之后，再把整页都擦除，最后再把整页都写回去。

  所以如果你想像SRAM一样随心所欲的读写，那最好的办法就，先把闪存的一页读到SRAM中，读写完成后再擦除一页，整体写回去。

第四步，写了半字之后，芯片会处于忙状态，我们等待一下BUSY清0，这样写入数据的过程就完成。那每执行这样一个流程，只能写入一个半字，如果要写出很多数据，要不断循环调用这个流程就可以。

选项字节

图里的起始地址，就是选项字节的起始地址，1FFF800，这块的这些数据，就前面这里这个表的这一行，里面总共只有16个字节，把这些存储器给展开，就这个图。

• 这里是对应的16个字节，其中有一半的名称前面都带了个N，比如RDP和nRDP
  ，USER和nUSER等，意思，是你在写入RDP数据时，要同时在NRDP写入数据的反码，要在带N的对应的存储器写入反码，这样写入操作才是有效的。

  如果芯片检测到，这两个存储器不是反码的关系，那就代表数据无效有错误，对应的功能就不执行，这是一个安全保障措施。但这个写入反码的过程，硬件会自动计算并写入。

那然后每个存储器的功能，去掉所有带n的，剩下八个字节存储器：

• 第一个RDP(Read Protect)是，读保护配置位，解释，在RDP存储器写入RDPRT键，然后解除读保护，如果RDP不是A5，那闪存就是读保护状态，无法通过调试器读取程序，避免程序被别人窃取。

  第二个字节USER，可以配置硬件看门狗和进入停机待机模式是否产生复位。

  第三个和第四个字节Data0/1，这个在芯片中没有定义功能，用户可自定义使用。

  最后四个字节，WRP(WriteProtect)0、1、2、3这四个字节配置的是写保护，在中容量产品里是每一个位对应保护四个存储页，四个字节总共32位，一位对应保护四页，总共保护32×4等于128页，正好对应中容量量的最大128页。

小容量产品
手册2.5选项字节说明

对于小容量产品，也是每一位对应保护四个存储页，但小容量产品最大只有32K，所以只需要一个字节WRP0就行，4×8=32，其他三个字节没用到。

大容量产品

然而对于大容量产品，每一个位只能保护两个存储页，这样的话四个字节就不够用了，所以这里规定WRP3的最高位，这一位直接把剩下的所有页一起都保护了，这是写保护的定义。

选项字节擦除

选项字节擦除：
第一步，其实也是解锁闪存，这里文字并没有写。

第二步，这里文字版的流程多了一步，检查SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的闪存操作，这个实际上就是事前等待，如果当前已经在忙了，我先等一下。

第三步，解锁CR的OPTWRE(Option Write Enable)位，这一步是选项字节的解锁，选项字节里面还有一个单独的锁，在解锁闪存后，还需要再解锁选项字节的锁，之后才能操作选项字节。

解锁选项字节：看(前面闪存模块组织图)，整个闪存的锁是KEYR，里面选项字节的小锁是下面的OPTKEYR(Option Key Register)，解锁这个小锁也是类似的流程，我们需要在OPTKEYR里先写入KEY1，再写入KEY2，这样就能解锁选项字节的小锁了。

第四步，继续解除小锁之后，设置CR的OPTER(Option Erase)位为1，表示即将擦除选项字节。

第五步，设置CR的STRT位为1，触发芯片开始干活，这样芯片就会启动擦除选项字节的工作。

第六步，之后等待BUSY位变为0，擦除选项字节就完成了。

选项字节编程

先检测BSY，
然后解除小锁，
之后设置CR的OPTPG(Option Programming)位为1，表示即将写入选项字节，
再之后写入要编程的半字到指定的地址，这个是指针写入操作，
最后等待忙，这样写入选项字节就完成了。

器件电子签名

电子签名其实就是STM32的ID号，它的存放区域是系统存储器，它不仅有BOOTLOADER程序，还有几个字节的ID号，系统存储器起始地址是1FFFF000。

• 第一个是闪存容量存储器，基地址是1FFF
  F7E0，通过地址也可以确定它的位置，就是系统存储器，这个存储器的大小是16位，它的值就是闪存的容量单位是KB。

  第二个是产品唯一身份标识寄存器，就是每个芯片的身份证号，这个数据存放的基地址是1FFFF7E8，大小是96位，每一个芯片的这96位数据，都是不一样的。
  使用这个唯一ID号，可以做一些加密的操作：比如你想写入一段程序，只能在指定设备运行，那也可以在程序的多处，加入ID号判断，如果不是指定设备的ID号，就不执行程序功能。这样即使你的程序被盗，在别的设备上也难以运行，这是STM32的电子签名。

闪存编程手册

在编程过程中，任何读写闪存的操作都会使CPU暂停，直到此闪存编程结束。

这是读写内部闪存存储数据的一个弊端，忙的时候代码执行会暂停，因为执行代码需要读闪存，闪存在忙没法读，所以CPU也就没法运行了，程序就会暂停。这会导致，假如你使用内部闪存存储数据，同时你的中断代码又在频繁执行，这样读写闪存的时候，中断代码就无法执行了，这可能会导致中断无法及时响应。

选项字节编程

闪存控制寄存器（FLASH_CR）