STM32标准库内部Flash读写

STM32标准库FLASH读写

1. STM32内部FLASH介绍

STM32系列一般集成有内部flash，这部分内存可以直接通过指针的形式进行读取。但是由于内部flash一般存储为重要数据或程序运行数据，在进行写入或擦除时需要使用库函数的解锁和上锁函数进行读写。在STM32中，内部flash大致可以分为下图的几部分：

图1.1.STM32内部flash示意图

1.1. 主存储器

这部分为正常存储区，负责存储片上程序，若片上存储区充足，则可将某些需要掉电保存的数据存储至空闲区段。

判断片上程序截止位置可以通过查看项目的map文件来查看，具体方法为
双击keil左侧的项目文件夹打开项目map文件：

图1.2.map文件寻找

在map文件中找到Memory Map of the image这个表：

图1.3.内存加载表

在这个表的最后一行找到这么一段：

图1.4.内存占用位置

其中的load base的值就是片上程序的截止位置，从这里到片上flash的寻址结束都是可以用作数据存储的空闲空间。

1.2. 系统存储区

这部分为固定数据，不可修改擦除。所存储数据为芯片厂家出厂时保存的数据，用于ISP烧录功能等，相当于linux系统中的MMU，进行内存寻址等功能。

1.2. 选项字节

该区域用于配置片上flash的读写保护、待机/停机复位、软件硬件看门狗等功能，可以通过修改FLASH的的选项控制寄存器修改。

2. FLASH存储常见问题

在常见的FLASH芯片以及芯片片上FLASH中通常会仅允许FLASH页擦除，word写入或halfword写入。
页，是FLASH芯片中存储数据的最小单位。在某些芯片的资料中，也可能扇区是最小单位，
扇区与页的大小要根据芯片厂家资料的具体划分来看。FLASH的擦除操作最小单位只能是页，而写入单位为word或halfword，读取方式为以指针形式读取。这就出现了第一个矛盾：擦除量远大于写入量，而且由于FLASH是分页存储，若每次写入都擦除的话会导致上次的写入丢失。因此我的建议是给页或程序需要保存的数据建立一个页缓冲区，每次写入前先将数据写入缓冲区，然后一次性将缓冲区内的数据写入FLASH。可以减少数据丢失的问题。
FLASH是分页存储的，这就引发了第二个矛盾，若有一个数据横跨两个页面怎么读取写入，FLASH官方禁止跨页读写，且数据严格要求对齐。即在32位计算机中，若最小写入单位为word，写入的地址就只能为4的倍数，若最小写入单位为halfword，写入的地址就只能为2的倍数。不符合倍数要求的数据无法进行正常写入
FLASH的存在是为了更好的适应大批量数据写入，因此其电路特性决定了其只能按页擦除，且只能由0擦除变为1，正常情况下擦除后的值为1。只有写入才能使存储的数据由1变为0。

3. 具体函数编写思路

野火的代码洋洋洒洒一大篇，但是我感觉不适合初学者，所以我对其进行了简化。
首先需要进行头文件引入与预编译变量定义：

#include "stm32f10x_flash.h"
#include "math.h"
#define FLASH_PAGE_SIZE ((uint16_t)0x800)//2048
#define WRITER_START_ADDR ((uint32_t)0x08008000)
#define WRITER_END_ADDR ((uint32_t)0x0800c000)

其中FLASH_PAGE_SIZE为片上flash每一页的大小，我所使用的芯片为STM32F103VET6，属于大容量，每一页的大小为2048字节。这个变量在正常读写时不使用，但是大批量擦除内存时可以使用这个变量编写函数。
引用math.h是为了使用floor函数，用于向下取整。

3.1. 写入函数

void flash_write_word(uint32_t data,uint32_t addr)//data变量为32个二进制变量的数据，addr为地址偏移量，我认为在程序编写时对偏移量修改，好过记一大串的地址。
{
	uint32_t addr_true = addr + WRITER_START_ADDR;//addr_true为起始地址+地址偏移量，为数据在flash的实际地址。
	uint32_t erase_page = floorf((addr + WRITER_START_ADDR) / FLASH_PAGE_SIZE);//这里是为了得到要擦除的第几页，floorf函数用于向下取整。
	FLASH_Unlock();//解锁flash。
	FLASH_ErasePage(WRITER_START_ADDR+(erase_page*FLASH_PAGE_SIZE));//擦除实际地址所在页面的flash。
	FLASH_ProgramWord(addr_true,data);//向实际地址写入数据，在实际应用中还会遇到halfword写入的情况，在这里不进行讨论。
	FLASH_Lock();//锁定flash。
}

3.2. 读取函数

uint32_t flash_read_word(uint32_t addr)//addr为地址偏移量，返回的值为读取到的数据。
{
	uint32_t addr_true = addr + WRITER_START_ADDR;//addr_true为起始地址+地址偏移量，为数据在flash的实际地址。
	return (*(__IO uint32_t*)addr_true);//将addr_true变量指针化，得到flahs地址存储的数据。
}

(__IO uint32_t)addr_true 是C或C++代码中的一个类型转换和解引用操作。我们可以将其分解为几个部分来理解其含义：
__IO：这是一个宏定义，通常在嵌入式编程中使用，特别是在与硬件寄存器交互时。__IO通常表示“输入/输出”，意味着该变量或地址可以读写。在某些嵌入式系统中，为了优化性能，开发者可能会区分“只读”和“可读/写”的内存区域，并使用宏来标记它们。
uint32_t：这是一个无符号32位整数类型，定义在stdint.h或cstdint头文件中。它确保变量或指针指向的内存区域被解释为32位无符号整数。
(uint32_t)addr_true：这是一个类型转换（或称为类型转换）。它将addr_true（可能是一个void类型的指针或其他类型的指针）转换为指向uint32_t类型的指针。
：这是一个解引用操作。当应用于指针时，它会获取该指针指向的值。
因此，(__IO uint32_t*)addr_true 的整体意思是：首先，将addr_true转换为一个指向uint32_t类型的指针（并确保该内存区域是可读/写的），然后获取该指针指向的32位无符号整数值。
这种操作在嵌入式编程中非常常见，特别是当需要直接访问或修改硬件寄存器的值时。