STM32Flash读写BUG，坑—————4字对齐

在 STM32 的 Flash 存储中，数据通常需要 4 字节对齐，这是由于其 Flash 存储的硬件设计和写入操作的限制决定的。
以下是更详细的原因与解释：

1. STM32 的 Flash 写入单位

STM32 的 Flash 通常以字（Word，4 字节 = 32 位）为基本操作单位。这意味着：

• Flash 写操作是以 字（Word, 32 位）为最小单元进行的。
• 即使你写入的数据小于 4 字节，底层的硬件仍然会以 4 字节为一组操作。
  因此，如果写入的数据没有 4 字节对齐，可能会导致：
• 无法正确写入，或者写入错误（由于未对齐的数据会覆盖相邻的区域）。
• 数据损坏，因为 Flash 的写入粒度为 4 字节，非对齐操作会导致其他区域被意外擦写。

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2. 具体对齐要求的原因

以下是 STM32 Flash 对 4 字节对齐的需求来源：

1. Flash 的最小写入单元：
   • 对于许多 STM32 系列芯片，Flash 的最小写入单元是 4 字节（即 32 位）。
   • 例如：
     • STM32F1 系列：最小写入单元是 16 位（2 字节）。
     • STM32F4/F7/H7 系列：最小写入单元是 32 位（4 字节）。
     • 有些高端 STM32 芯片（如 H7 系列）甚至支持 64 位对齐。
   • 因此，Flash 写入时，数据地址通常必须满足 4 字节对齐。
2. Flash 擦除机制：
   • Flash 的擦除是以扇区（Sector）或页（Page）为单位的。
   • 即使你只修改 1 个字节，底层硬件也需要先擦除整个扇区，然后重新写入。
   • 如果数据不对齐，可能会导致其他数据被意外覆盖。
3. 总线访问限制：
   • Cortex-M 内核（ARM 架构）的总线访问通常也要求数据地址对齐，尤其是对于 32 位数据，地址必须是 4 字节对齐的。
   • 如果不对齐，可能会触发硬件异常（如总线错误，BusFault）。

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3. 如何保证数据对齐

在实际开发中，可以采取以下措施来保证数据对齐：

1. 数据地址对齐：
   使用编译器或语言提供的对齐属性。例如，在 C 语言中，可以使用 __attribute__((aligned(4))) 强制变量地址对齐：

   uint32_t flash_data __attribute__((aligned(4))) = 0x12345678;
   

2. 写入时确保对齐：
   • 如果需要写入非 4 字节对齐的数据，可以将数据填充（Padding）为 4 字节对齐后再写入。
   • 例如，使用数组或者结构体填充到 4 字节：

     uint8_t data[4] = {0x12, 0x34, 0x56, 0x78};
     HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, address, *(uint32_t *)data);
     

3. 结构体对齐：
   如果使用结构体来存储数据，注意对齐方式，并设置合适的对齐规则。例如：

   typedef struct {
       uint32_t data1;
       uint32_t data2;
   } FlashData;
   

4. Flash 写入函数约束：
   STM32 的 HAL 库（或 LL 库）中通常会要求传入的数据是 32 位的，函数会强制你按照 4 字节对齐来传入数据。

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4. 注意事项

• 如果你尝试写入非对齐数据，STM32 的 Flash 控制器通常会拒绝操作或者抛出错误。
• 还需注意的是，在 Flash 写入操作之前，必须先擦除相应的扇区或页，才能避免数据覆盖。
• 对于需要频繁更新的数据，可以考虑将非对齐数据通过 RAM 或其他中间缓存调整对齐后，再写入 Flash。

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总结

在 STM32 的 Flash 写入中，数据必须满足 4 字节对齐的要求，这是由硬件设计和写入机制决定的。如果你的数据不满足对齐要求，需要在写入之前手动对其进行填充或调整，确保写入操作的正确性。