STM32（二十八）——FLASH闪存

一、简介

•STM32F1系列的FLASH包含程序存储器、系统存储器和选项字节三个部分，通过闪存存储器接口（外设）可以对程序存储器和选项字节进行擦除和编程
•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
•在线编程（In-Circuit Programming -- ICP）用于更新程序存储器的全部内容，它通过JTAG、SWD协议或系统加载程序（Bootloader）下载程序
•在程序中编程（In-Application Programming -- IAP）可以使用微控制器支持的任一种通信接口下载程序

二、闪存模块组织

一、闪存模块组织架构总览

这款中容量产品的闪存被划分为三大核心区域：

主存储器：程序代码与数据的核心存储区，按页（Page）组织

信息块：存储启动代码、用户配置等关键系统信息

闪存存储器接口寄存器：控制闪存读写、擦除等操作的硬件寄存器组

二、主存储器区域详解

组织方式：以"页（Page）" 为最小单位，共 128 页（页 0~ 页 127）
单页容量：1KB（1024 字节）
地址范围 ：0x0800 0000 ~ 0x0801 FFFF
总容量 ：128 × 1KB = 128KB
特点：这是用户程序的主要存放区域，STM32 中通常从0x0800 0000开始存放中断向量表和应用代码。

三、信息块区域详解

信息块是系统级的特殊存储区域，包含两类关键信息：

启动程序代码
- 地址：0x1FFF F000 ~ 0x1FFF F7FF
- 容量：2KB
- 作用：存储芯片出厂时的 Bootloader，负责芯片上电后的初始化、程序加载（如串口 / USB 下载）等。
用户选择字节
- 地址：0x1FFF F800 ~ 0x1FFF F80F
- 容量：16 字节
- 作用：存储用户配置信息，如读保护、写保护、看门狗设置等选项字节。

四、闪存接口寄存器区域详解

这组寄存器（基地址0x4002 2000）是 CPU 与闪存硬件交互的桥梁，每个寄存器占 4 字节（32 位），核心寄存器功能如下：

三、FLASH基本结构

1. 核心存储分区

主存储器：

程序存储器（64KB）
- 地址范围：0x0800 0000 ~ 0x0800 FFFF
- 组织形式：共 64 页 ，每页大小 1KB（页 0~ 页 63）
- 用途：存放用户应用程序代码、常量数据，是 CPU 执行指令的主存储区

信息块：

系统存储器（2KB）
- 地址范围：0x1FFF F000 ~ 0x1FFF F7FF
- 内容：芯片出厂时固化的 Bootloader，负责上电初始化、串口 / USB 等方式的程序下载
- 特性：用户不可擦写，保障芯片基础启动功能
选项字节（16 字节）
- 地址范围：0x1FFF F800 ~ 0x1FFF F80F
- 用途：存储系统安全与配置信息，如读保护、写保护、看门狗设置、复位引脚配置等

2. 闪存控制核心：FPEC

全称：Flash Program and Erase Controller（闪存编程与擦除控制器）
核心作用：
1. 负责程序存储器的页擦除、全擦除与字编程操作
2. 管理选项字节的擦除与编程，实现系统安全配置
3. 提供寄存器接口（如FLASH_KEYR解锁、FLASH_CR控制命令、FLASH_SR状态查询），供 CPU 调用

3. 典型开发应用

固件升级：通过 FPEC 擦除目标页，再将新固件写入程序存储器对应地址
安全加固：配置选项字节开启读保护，防止外部调试器读取固件代码
参数存储：利用未使用的程序存储器页，存储用户配置参数（如校准数据、设备序列号）

四、FLASH解锁

FPEC共有三个键值：

RDPRT键 = 0x000000A5

KEY1 = 0x45670123

KEY2 = 0xCDEF89AB

解锁**：**

复位后，FPEC被保护，不能写入FLASH_CR

在FLASH_KEYR先写入KEY1，再写入KEY2，解锁

错误的操作序列会在下次复位前锁死FPEC和FLASH_CR

加锁：

设置FLASH_CR中的LOCK位锁住FPEC和FLASH_CR

五、使用指针访问寄存器

使用指针读指定地址下的存储器：

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

去地址 0x08000000 这个位置，把里面存的 16 位数读出来，放到 Data 里。

一步步拆：

(uint16_t *)0x08000000→ 把数字 0x08000000 当成 16 位指针
*→ 取指针指向的内容（读数据）

使用指针写指定地址下的存储器：

*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;

把 0x1234 这个 16 位数，直接写入地址 0x08000000。

STM32 闪存必须按规则写入：解锁 → 擦除 → 编程，不能直接赋值！这里只是拿来看一下，要写闪存 Flash的话，必须按规则来，不过0x02000000 → 内存 RAM ✅ 可以直接写。

注：

#define __IO volatile

告诉编译器：这个地址的值会 "自己变"，不许优化，每次都必须真的去硬件读 / 写！

如果不加：

编译器可能觉得 "地址没变，数据也没变"，直接给你优化掉
硬件读出来的值 可能是错的

加了 volatile（__IO）：

每次都老老实实访问真实地址
嵌入式操作寄存器、闪存、内存 必须加

六、程序存储器全擦除、页擦除、编程

注：下面的流程图中有进行判断是否解锁，在标准库函数中不进行判断，不管是否解锁都执行解锁过程。

程序存储器全擦除

过程图

流程步骤拆解

1、检查锁定状态

操作：读取 FLASH_CR 寄存器的 LOCK 位

逻辑：

若 LOCK = 1（闪存处于锁定状态）：必须先执行解锁流程 （向 FLASH_KEYR 写入固定密钥序列）
若 LOCK = 0（已解锁）：直接进入下一步

2、启动全擦除命令

操作：

置 FLASH_CR 的 MER（Mass Erase）位为 1，开启全擦除模式
置 FLASH_CR 的 STRT（Start）位为 1，触发擦除操作（让CPU工作）

3、等待操作完成

操作：循环读取 FLASH_SR 寄存器的 BSY（Busy）位

逻辑：

若 BSY = 1：闪存正在执行擦除，继续等待
若 BSY = 0：擦除操作完成，退出等待

4、验证擦除结果

操作：逐页读取闪存数据，验证所有页是否已被擦除（擦除后闪存内容为 0xFF）

程序存储器页擦除

过程图

流程步骤拆解

1、检查锁定状态

操作：读取 FLASH_CR 寄存器的 LOCK 位
逻辑：
- 若 LOCK = 1（闪存锁定）：必须先执行解锁流程 （向 FLASH_KEYR 写入 0x45670123 和 0xCDEF89AB 两个密钥）
- 若 LOCK = 0（已解锁）：直接进入下一步

2、配置并启动页擦除

操作：
1. 置 FLASH_CR 的 PER（Page Erase）位为 1，开启页擦除模式
2. 在 FLASH_AR（地址寄存器）中写入目标页的起始地址，选择要擦除的页
3. 置 FLASH_CR 的 STRT（Start）位为 1，触发擦除操作

3、等待操作完成

操作：循环读取 FLASH_SR 寄存器的 BSY（Busy）位
逻辑：
- 若 BSY = 1：闪存正在执行擦除，继续等待
- 若 BSY = 0：擦除操作完成，退出等待

4、验证擦除结果

操作：读取目标页的所有数据，验证是否已被擦除（擦除后闪存内容为 0xFF）

程序存储器编程

流程图

流程步骤拆解

1、检查锁定状态

操作：读取 FLASH_CR 寄存器的 LOCK 位
逻辑：
- 若 LOCK = 1（闪存锁定）：必须先执行解锁序列 （向 FLASH_KEYR 依次写入 0x45670123 和 0xCDEF89AB 两个密钥）
- 若 LOCK = 0（已解锁）：直接进入下一步

2、开启编程模式

操作：置 FLASH_CR 的 PG（Programming）位为 1，使能闪存编程模式

3、写入半字数据

操作：在指定的闪存地址写入半字（16 位数据）
注意：STM32F1 闪存编程最小单位为半字（16 位），不支持单字节写入

4、等待操作完成

操作：循环读取 FLASH_SR 寄存器的 BSY（Busy）位
逻辑：
- 若 BSY = 1：闪存正在执行编程操作，继续等待
- 若 BSY = 0：编程操作完成，退出等待

5、验证写入结果

操作：读取刚编程的地址，检查写入的数据是否与预期一致

七、选项字节编程、擦除，电子签名

信息块中选项字节（Option Bytes）的 32 位寄存器布局

•RDP：写入RDPRT键（0x000000A5）后解除读保护

•USER：配置硬件看门狗和进入停机/待机模式是否产生复位

•Data0/1：用户可自定义使用

•WRP0/1/2/3：配置写保护，每一个位对应保护4个存储页（中容量）

选项字节编程

•检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的编程操作

•解锁FLASH_CR的OPTWRE位

•设置FLASH_CR的OPTPG位为1

•写入要编程的半字到指定的地址

•等待BSY位变为0

读出写入的地址并验证数据

选项字节擦除

•检查FLASH_SR的BSY位，以确认没有其他正在进行的闪存操作

•解锁FLASH_CR的OPTWRE位

•设置FLASH_CR的OPTER位为1

•设置FLASH_CR的STRT位为1

•等待BSY位变为0

读出被擦除的选择字节并做验证

电子签名

•电子签名存放在闪存存储器模块的系统存储区域，包含的芯片识别信息在出厂时编写，不可更改，使用指针读指定地址下的存储器可获取电子签名

•闪存容量寄存器：

基地址：0x1FFF F7E0

大小：16位

STM32（二十八）——FLASH闪存

一、简介

二、闪存模块组织

一、闪存模块组织架构总览

二、主存储器区域详解

三、信息块区域详解

四、闪存接口寄存器区域详解

三、FLASH基本结构

1. 核心存储分区

2. 闪存控制核心：FPEC

3. 典型开发应用

四、FLASH解锁

五、使用指针访问寄存器

使用指针读指定地址下的存储器：

使用指针写指定地址下的存储器：

注：

六、程序存储器全擦除、页擦除、编程

程序存储器全擦除

程序存储器页擦除

程序存储器编程

七、选项字节编程、擦除，电子签名

信息块中选项字节（Option Bytes） 的 32 位寄存器布局

选项字节编程

选项字节擦除

电子签名

信息块中选项字节（Option Bytes）的 32 位寄存器布局