单片机基础核心知识点汇总（三十）

前言

[一、Flash 基础核心特性](#一、Flash 基础核心特性)

[二、Flash 分区规划（IAP 必备）](#二、Flash 分区规划（IAP 必备）)

[三、Flash 基础读写代码](#三、Flash 基础读写代码)

四、参数掉电存储工程方案

[五、IAP 固件升级 Flash 操作逻辑](#五、IAP 固件升级 Flash 操作逻辑)

[六、Flash 开发高频坑点](#六、Flash 开发高频坑点)

[七、Flash 寿命优化策略](#七、Flash 寿命优化策略)

小结

前言

本篇我们攻克嵌入式量产开发核心存储能力 ------ 片内 Flash 操作。

几乎所有量产设备都离不开 Flash 应用：设备参数掉电保存、校准数据存储、日志记录、OTA 固件升级、开机配置固化。

很多新手对 Flash 认知只有简单读写，实际项目中频繁遇到各种疑难问题：直接写 Flash 不擦除导致写入失败；频繁擦写损耗 Flash 寿命；跨扇区存储数据异常；IAP 分区规划不合理引发固件覆盖；程序运行时擦 Flash 造成卡死。

Flash 有一条铁则：只能将 bit1 改成 bit0，不能直接把 bit0 改成 bit1；想要恢复 bit1，必须执行扇区擦除。

一、Flash 基础核心特性

存储单元最小操作：按半字 / 字 / 双字写入，按扇区擦除

擦除后扇区所有数据为 0xFF

擦写次数有上限，STM32 片内 Flash 一般万次级别

程序运行时，可读写同芯片 Flash，但擦写期间禁止访问被操作扇区代码

掉电瞬间操作 Flash，极易造成存储数据损坏

二、Flash 分区规划（IAP 必备）

以 512KB Flash 芯片举例

0x08000000 ~ 0x08002FFF：Bootloader 分区，IAP 升级引导程序

0x08003000 ~ 0x0800BFFF：App 分区，设备业务主程序

0x0800C000 ~ 0x0800CFFF：参数存储分区，保存配置、校准参数
业务代码和参数分区物理隔离，升级固件不会覆盖设备配置

三、Flash 基础读写代码

复制代码

#include "stm32f10x.h"

//Flash擦除单个扇区
uint32_t Flash_EraseSector(uint32_t addr)
{
    FLASH_Unlock();
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
    uint32_t ret = FLASH_ErasePage(addr);
    FLASH_Lock();
    return ret;
}

//写入半字（2字节）
uint32_t Flash_WriteHalfWord(uint32_t addr, uint16_t data)
{
    FLASH_Unlock();
    FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_PGERR | FLASH_FLAG_WRPRTERR);
    uint32_t ret = FLASH_ProgramHalfWord(addr, data);
    FLASH_Lock();
    return ret;
}

//批量写入多字节数据
uint32_t Flash_WriteBuf(uint32_t start_addr, uint8_t *buf, uint16_t len)
{
    uint16_t i = 0;
    uint32_t res;
    if(len % 2 != 0) return 1;
    while(i < len)
    {
        uint16_t temp = (buf[i+1] << 8) | buf[i];
        res = Flash_WriteHalfWord(start_addr + i, temp);
        if(res != FLASH_COMPLETE) return res;
        i += 2;
    }
    return FLASH_COMPLETE;
}

//读取Flash数据，直接指针访问
uint8_t Flash_ReadByte(uint32_t addr)
{
    return *(volatile uint8_t*)addr;
}

四、参数掉电存储工程方案

不要每次修改参数就擦写 Flash，频繁擦写快速损耗寿命。

方案：内存缓存参数，定时保存 / 修改确认后再写入 Flash。

复制代码

#define PARAM_ADDR 0x0800C000
typedef struct
{
    uint16_t para1;
    uint16_t para2;
    uint32_t crc;
}param_t;

param_t g_param_cache;

//保存参数到Flash
void Param_Save(void)
{
    Flash_EraseSector(PARAM_ADDR);
    g_param_cache.crc = crc16_calc((uint8_t*)&g_param_cache, sizeof(param_t)-4);
    Flash_WriteBuf(PARAM_ADDR, (uint8_t*)&g_param_cache, sizeof(param_t));
}

//开机加载参数
void Param_Load(void)
{
    param_t *p = (param_t *)PARAM_ADDR;
    uint16_t crc_check = crc16_calc((uint8_t*)p, sizeof(param_t)-4);
    if(crc_check == p->crc)
    {
        memcpy(&g_param_cache, p, sizeof(param_t));
    }
    else
    {
        //校验失败，加载默认参数
        g_param_cache.para1 = 100;
        g_param_cache.para2 = 200;
    }
}

增加 CRC 校验，防止掉电半写导致参数损坏。

五、IAP 固件升级 Flash 操作逻辑

Bootloader 运行，检测是否存在新固件

将收到的固件包写入 App 备份 Flash 分区

固件全部接收完成，校验整个固件 CRC

校验通过，擦除原 App 分区，将备份固件拷贝到 App 区域

跳转 App 程序；校验失败，保留旧程序，不执行覆盖

六、Flash 开发高频坑点

忘记解锁 Flash，直接擦写，操作全部失败

不做 CRC 校验，掉电中断写入，参数变成乱码

循环频繁擦写同一扇区，Flash 提前磨损失效

擦写 Flash 时，代码在当前扇区运行，程序直接 HardFault

地址没有对齐，写入半字 / 字时报错

分区规划重叠，升级时误擦除 Bootloader，设备变砖

七、Flash 寿命优化策略

减少擦除次数，参数改动批量一次性写入

循环轮换多个备份扇区，分散擦写压力

重要参数做双备份，A 扇区主存，B 扇区备用

禁止在循环内反复执行 Flash 擦写