STM32内部读写FLASH

很多情况下,在STM32中写入一些数据,在某些不可控因素下其数据无法保存。因此,解决此问题就要用到FLASH.

什么是内部 Flash?

Flash 是一种非易失性存储器,STM32 的程序和常量数据就存在 Flash 中。它的关键特点是:

特性 说明
地址映射 Flash 地址从 0x08000000 开始
掉电不丢 电源断了之后数据还在
读操作 和 RAM 一样,可以直接读
写操作 必须擦除后写入(写之前必须全是 1)
写入单位 至少为半字(16位)
擦除单位 以页为单位(STM32F103 是 1KB)

Flash 是如何读数据的?

STM32 的 Flash 是memory-mapped(内存映射)的,即:

Flash 被挂在总线上,和 SRAM 一样的访问方式,读取数据只需要访问地址。

底层硬件会自动完成数据译码、电荷检测、字线控制等,所以我们可以像访问 RAM 一样访问 Flash。

STM32 读取和写入内部 Flash 的本质区

操作 是否需要解锁 是否需要擦除 最小单位 是否会改变 Flash 数据
读取 1字节/2字节/4字节 否 (只读)
写入 是(必须) 半字(16位) 是 (只能1→0)

为什么不需要解锁就能读取?

因为 读取 Flash 是只读操作,不会修改 Flash 结构,不存在写保护一说,也不需要擦除。Flash 读取只需要:

cpp 复制代码
uint16_t data = *(volatile uint16_t *)0x0800FC00;

STM32 会自动从 Flash 控制器中读取该地址的数据。

读取代码详解

cpp 复制代码
uint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Address)
{
	return *((__IO uint32_t *)(Address));
}

uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Address)
{
	return *((__IO uint16_t *)(Address));
}

uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Address)
{
	return *((__IO uint8_t *)(Address));
}
通用结构分析

*((__IO 类型 *)(Address)) 是什么意思?

组成部分 含义
(类型 *) 把地址强制转换成指针类型
__IO volatile,防止编译器优化(告诉编译器:值可能随时变化)
*(指针) 取出地址中的值(解引用)

举个例子:

cpp 复制代码
*((__IO uint16_t *)0x0800FC00) → 读取地址0x0800FC00的2字节数据

注意事项

不要读取未对齐地址(比如读取 uint16_t 不能从奇数地址读取)

不要在 Flash 正在写入时读取 Flash

写入 Flash 的完整流程

写入 Flash 是一个有顺序、受保护的敏感操作,必须严格遵守 STM32 的流程!

要求 原因
写入前必须解锁 防止误写程序或数据
写入前必须擦除 因为 Flash 只能从 1 → 0,不能反向
写入地址必须对齐 每次只能写一个 "半字"
写入时 Flash 忙,不能再操作 Flash 必须等待写完成(BSY = 0)
cpp 复制代码
  ┌────────────┐
  │ Flash_Unlock│ ← 解锁 Flash 写保护
  └─────┬──────┘
        ↓
  ┌──────────────┐
  │Flash_ErasePage│ ← 擦除所在页(将所有位置1)
  └─────┬────────┘
        ↓
  ┌──────────────────────┐
  │Flash_ProgramHalfWord │ ← 写入一个16位值(地址必须对齐)
  └────────────┬─────────┘
               ↓
       ┌────────────┐
       │ Flash_Lock │ ← 锁回 Flash,防止误写
       └────────────┘
cpp 复制代码
void MyFLASH_EraseAllPages(void)
{
	FLASH_Unlock();
	FLASH_EraseAllPages();
	FLASH_Lock();
}

void MyFLASH_ErasePage(uint32_t PageAddress)
{
	FLASH_Unlock();
	FLASH_ErasePage(PageAddress);
	FLASH_Lock();
}

void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
	FLASH_Unlock();
	MyFLASH_ErasePage(Address);  
	FLASH_ProgramWord(Address, Data);
	FLASH_Lock();
}

void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{
	FLASH_Unlock();
	MyFLASH_ErasePage(Address);  
	FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);
	FLASH_Lock();
}

把 STM32 的内部 Flash 最后一页 0x0800FC00 用作数据存储区

函数名 功能说明
Store_Init() 开机时检查是否初始化过,若无则初始化数据,再加载到 RAM 数组
Store_Save() 把当前 RAM 中的数据整体写入 Flash(覆盖)
Store_Clear() 清除 RAM 中的数据,再写入 Flash(相当于清空)

Store_Init() 函数解释

cpp 复制代码
#define STORE_START_ADDRESS		0x0800FC00
#define STORE_COUNT				512

uint16_t Store_Data[STORE_COUNT];

void Store_Init(void)
{
	if (MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA5A5)
	{
		MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);
		MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS, 0xA5A5);
		for (uint16_t i = 1; i < STORE_COUNT; i ++)
		{
			MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2, 0x0000);
		}
	}
	
	for (uint16_t i = 0; i < STORE_COUNT; i ++)
	{
		Store_Data[i] = MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2);
	}
}

空间计算(为什么是 512?)

每个 uint16_t 是 2 字节(16 位),所以:

cpp 复制代码
512 × 2 字节 = 1024 字节 = 1KB

正好使用 Flash 的最后一页(1KB 大小)来存储 512 个 uint16_t。

这是一种 对齐页大小的设计,防止写入跨页、浪费空间或出错。

步骤 说明
读取魔数 检查 Flash 中是否已经初始化过(首地址是否为 0xA5A5)
若未初始化 则擦除该页,写入魔数 + 写入 511 个 0x0000
读取数据 把 Flash 中的所有数据读入 RAM 数组 Store_Data[]

为什么用魔数 0xA5A5?

Flash 出厂是全 0xFFFF,你写入 0xA5A5 后,可以作为初始化标志,下次重启时避免重复擦除。

Store_Save() 函数解释(将 RAM 数据写回 Flash)

cpp 复制代码
void Store_Save(void)
{
	MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);
	for (uint16_t i = 0; i < STORE_COUNT; i ++)
	{
		MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2, Store_Data[i]);
	}
}
步骤 说明
先擦除页 Flash 写之前必须擦除
顺序写入 Store_Data[] 数组中 512 个半字写入 Flash

为什么每个数据偏移 i * 2?

因为你每个数据是 uint16_t,占用 2 字节,要避免覆盖前一个数据。

Store_Clear() 函数解释(清除并保存)

cpp 复制代码
void Store_Clear(void)
{
	for (uint16_t i = 1; i < STORE_COUNT; i ++)
	{
		Store_Data[i] = 0x0000;
	}
	Store_Save();
}

功能分析:

从第 1 个数据开始清 0(保留 Store_Data[0] 为魔数)

调用 Store_Save() 整页重写

main函数

cpp 复制代码
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Store.h"
#include "Key.h"

uint8_t KeyNum;

int main(void)
{
	OLED_Init();
	Key_Init();
	Store_Init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "Flag:");
	OLED_ShowString(2, 1, "Data:");
	
	while (1)
	{
		KeyNum = Key_GetNum();
		
		if (KeyNum == 1)
		{
			Store_Data[1] ++;
			Store_Data[2] += 2;
			Store_Data[3] += 3;
			Store_Data[4] += 4;
			Store_Save();
		}
		
		if (KeyNum == 2)
		{
			Store_Clear();
		}
		
		OLED_ShowHexNum(1, 6, Store_Data[0], 4);
		OLED_ShowHexNum(3, 1, Store_Data[1], 4);
		OLED_ShowHexNum(3, 6, Store_Data[2], 4);
		OLED_ShowHexNum(4, 1, Store_Data[3], 4);
		OLED_ShowHexNum(4, 6, Store_Data[4], 4);
	}
}

FLASH读取芯片ID

cpp 复制代码
#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"

int main(void)
{
	OLED_Init();
	
	OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:");
	OLED_ShowHexNum(1, 8, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)), 4);
	
	OLED_ShowString(2, 1, "U_ID:");
	OLED_ShowHexNum(2, 6, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)), 4);
	OLED_ShowHexNum(2, 11, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)), 4);
	OLED_ShowHexNum(3, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)), 8);
	OLED_ShowHexNum(4, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)), 8);
	
	while (1)
	{
		
	}
}
名称 地址 说明
Flash 大小 0x1FFFF7E0 单位:KB(例如 64 → 64KB Flash)
UID[0] 0x1FFFF7E8 UID 第 0~15 位(低 16 位)
UID[1] 0x1FFFF7EA UID 第 16~31 位(高 16 位)
UID[2] 0x1FFFF7EC UID 第 32~63 位(32 位)
UID[3] 0x1FFFF7F0 UID 第 64~95 位(32 位)

应用场景

防伪 / 唯一性绑定:

使用 UID 作为设备编号上传服务器或产品注册

Flash 容量检测:

某些型号可能 Flash 容量不一致,可动态检测

License 系统:

生成授权码绑定到 UID,防止盗版

设备信息显示:

工程生产中可直接通过 OLED 显示设备 ID 进行追溯

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