STM32内置Flash

第1章 基本知识

1.1 字节，页，扇区，块

本人在学习过程中，老是区分不了字节，页，扇区，块。今天就彻彻底底将这几个概念帮大家过目不忘的记住。

观察下面中学的作文本，可以知道。有14张纸，总共有28页。其中1页有11行，每1行有10个格子。

1. 每1个格子表示1个字节。
2. 物理存储上的页，就是作业本上的页。
3. 14页纸张，就是1个扇区。一本作业本有28页，那就有2个扇区。
4. 整个作业本就是1块。总共有2个扇区，28页。

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在win10系统中还有一个重要的概率，簇。

定义：簇是文件系统中磁盘空间的分配单元。文件数据按照簇的大小被分割并存储在磁盘上。

在 Windows 10 中，一个 U 盘不是 一个簇（Cluster）。为了让你更容易理解，我们可以把 U 盘想象成一个大仓库 ，而簇 就是仓库里划分出的一个个标准储物箱。

1. 它们的核心区别

• U盘（整体）：它是一个完整的物理存储设备，包含成千上万个甚至数以亿计的存储空间。
• 簇（局部） ：它是操作系统在格式化 U 盘时，人为划分出来的最小存储单位。

2. 簇是如何工作的？

当你在 U 盘里保存文件时，系统并不是按"字节"来存放的，而是按"簇"来分配的。一个文件至少会占用一个簇。

• 大文件：如果一个文件很大，它就会被拆分成很多块，分别装进多个"簇（储物箱）"里。
• 小文件：如果一个文件非常小（比如只有 1KB），但系统设定的一个簇是 4KB，那么这个小文件依然会独占一个簇，剩下的 3KB 空间即使空着也不能放别的东西，这被称为"内部碎片"。

3. 簇的大小由什么决定？

簇的大小并不是固定的，它取决于你 U 盘的容量和格式化时选择的文件系统（如 FAT32、exFAT、NTFS）。

• 比如，对于 16GB 的 FAT32 U盘，系统默认的簇大小通常是 4KB。
• 对于 64GB 以上的 exFAT U盘，默认的簇大小可能是 8KB 或 16KB。

总结来说：U 盘是那个大仓库，而簇只是仓库里用来装文件的最小格子。一个 U 盘里包含了无数个簇。

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1.2 Flash的写入和擦除

在嵌入式开发中（比如你之前提到的 SPI NOR Flash 芯片 GD25Q128），擦除和写入确实是按照"页（Page）"或"块（Block）"为单位进行的，而且它们对应的操作单位完全不同。

1.2.1 写入操作（Program / Write）

• 基本单位 ：页（Page）。
• 具体规则 ：数据只能以"页"为单位进行写入。例如，常见的页大小是 256 字节，这意味着你一次最多只能连续写入 256 个字节。
• 跨页限制：如果你要写入的数据超过了 256 字节，或者写入的起始地址加上数据长度超过了当前页的边界，就必须将这次写入操作拆分成多次"页编程"命令来执行。

1.2.2 擦除操作（Erase）

• 基本单位 ：扇区（Sector） 或 块（Block）。
• 具体规则 ：Flash 存储器绝对不能像普通内存那样直接覆盖或修改单个字节。如果你想改写某个地址的数据，必须先擦除它所在的整个区域。
• 擦除层级 ：
  • 扇区擦除 ：这是最常用的最小擦除单位，通常大小为 4 KB（包含 16 个页）。
  • 块擦除 ：用于更大范围的数据删除，通常大小为 32 KB 或 64 KB（包含多个扇区）。
  • 整片擦除（Chip Erase）：一次性清空整个 Flash 芯片。

第2章 STM32的Flash

1.1 STM32的存储映射

1.2 STM32的Flash模块组织

可以看到的主存储器和信息块属于flash，闪存存储器不属于flash，相当于单独的外设。闪存存储器相当于上面信息块和主存储器的管理员，用于管理擦除和编程（读取flash直接进行指针读取即可，无需借用存储器）。

1. STM32内部的flash只分成了页，起始地址为0x0800 0000，直到0x0801 FFFF，一共128K，每K一页，可以看到，以000、400、800、C00结尾的都是页起始地址。
2. 系统存储区容量为2K，起始地址，存储系统Bootload内容。容量2K。
3. 用户选项字节为16Byte，起始地址为0x1FFF F800 ，容量16Byte
4. 用户选项字节和启动程序代码（系统存储区）也是flash，但是不计算在闪存容量中，闪存容量一般指程序存储区flash。
5. 闪存存储器接口寄存器起始地址为0x4002 2000，属于外设，在外设存储区内

1.3 STM32的Flash的访问方式

1.4 数据的大小端格式

• Intel存储格式为小端存储：即低字节在低地址，高字节在高地址。即L_Byte(低地址) +H_Byte（高地址） ，例如0x482A = 18594。小端存储为 0x48 0x2A。

• Motorola存储格式为大端存储：即高字节在低地址，低字节在高地址。即H_Byte(低地址) +L_Byte（高地址） ，例如0x482A = 18594。大端存储为 0x2A 0x48。

1.5 keil使用技巧

为了区分程序存储空间和使用flash存储用户数据的空间大小，限制程序flash。

如果想写一个自定义的Bootload程序在尾部，也可以通过此处更改烧写程序的起始位置，但是要计算Bootload程序的大小、正式程序的大小，防止空间不足 。

右边是片上ram的内存 。

下载配置，根据需要配置下载时如何擦除程序。使用IAP选择页擦除（STM32为扇区擦除选项）

前三个数为程序占用闪存的大小，后面两个相加为占用SRAM的大小。

目前可以看到我这个程序占用flash的大小为5.03KB=5150.72B，flash地址为0x0800 0000，偏移5148B，实际存储空间到0x0800 141C左右。

使用软件核实程序的确存储到了0x0800141C左右。