第二十五章 FLASH-优快云博客

第二十五章 FLASH

4.1 FPEC 键寄存器（FLASH_KEYR）

4.2 FLASH 控制寄存器（FLASH_CR）

4.3 闪存状态寄存器（FLASH_SR）

4.4 闪存地址寄存器（FLASH_AR）

5.4 串口配置函数UART_Coniguration()

5.5 字符发送函数SER_PutChar()

5.6 重定向函数fputc()

6 下载验证

6.1 FLASH_Eeprom

1 W55MH32 FLASH 简介

WMH32的闪存模块由主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等 3 部分组成。

主存储器，该部分用来存放代码和数据常数（如 const 类型的数据）。对于大容量产品，其被划分为 256 页，每一页 2K 字节。注意，小容量和中容量产品则每页只有 1K 字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是 0x08000000，B0、B1 都接 GND 的时候，就是从0x08000000 开始运行代码的。

信息块，该部分分为 2 个小部分，其中启动程序代码，用来存储 ST 自带的启动程序，用来串口下载代码，当 B0 接 3V3，B1 接 GND 的时候，运行的就是这部分代码。用户选中字节，则一般用于配置写保护、读保护等功能，本章不作介绍了。

闪存存储器接口寄存器，该部分用于控制闪存读写等，是整个闪存模块的控制结构。对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器（FPEC）管理；编程与擦除的高电压由内部产生。在执行闪存写操作时，任何对闪存的读操作都会锁住总线，在写操作完成后读操作才能正确地进行。既在进行写或擦除操作时，不能进行代码或数据的读取操作。

型号	W55MH32L	W55MH32Q
Flash（KB）	1024	1024
SRAM（KB）	96	96
高级定时器	2	2
通用定时器	10	10
基本定时器	2	2
SPI	2	2
I2C	2	2
USART/UART	5	3
USB	1	1
CAN	1	1
SDIO	1	-
Ethernet	1	1
GPIO 端口	66	36
12 位 ADC（通道数）	3（12 个通道）	3（12 个通道）
12 位 DAC（通道数）	2（2 个通道）	2（2 个通道）
随机数模块	支持	支持
硬件加密算法单元	支持	支持
页大小（K 字节）	4	4
CPU 频率	216M	216M
工作电压	2.0 - 3.6V	2.0 - 3.6V
工作温度	-40 - +85℃	-40 - +85℃

2 闪存的读取

内置闪存模块可以在通用地址空间直接寻址，任何 32 位数据的读操作都能访问闪存模块的内容并得到相应的数据。读接口在闪存端包含一个读控制器，还包含一个 AHB 接口与 CPU衔接。这个接口的主要工作是产生读内存的控制信号并预取 CPU 要求的指令块，预取指令块仅用于在 I-Code 总线上的取指操作，数据常量是通过 D-Code 总线访问的。这两条总线的访问目标是相同的闪存模块，访问 D-Code 将比预取指令优先级高。

这里要特别留意一个闪存等待时间，因为 CPU 运行速度比 FLASH 快得多，W55MH32的 FLASH 最快访问速度≤24Mhz，如果 CPU 频率超过这个速度，那么必须加入等待时间，比如我们一般使用 72Mhz 的主频，那么 FLASH 等待周期就必须设置为 2，该设置通过FLASH_ACR 寄存器设置。

例如，我们要从地址 addr，读取一个半字（半字为 16 位，字为 32 位），可以通过如下的

语句读取：

data = *(vu16*)addr；

将 addr 强制转换为 vu16 指针，然后取该指针所指向的地址的值，即得到了 addr 地址的值。类似的，将上面的 vu16 改为 vu8，即可读取指定地址的一个字节。相对 FLASH 读取来说，W55MH32 FLASH 的写就复杂一点了。

3 闪存的编程和擦除

W55MH32 的闪存编程是由 FPEC(闪存编程和擦除控制器)模块处理的，这个模块包含 7 个 32位寄存器，它们分别是：

FPEC 键寄存器（FLASH_KEYR）
选择字节键寄存器（FLASH_OPTKEYR）
闪存控制寄存器（FLASH_CR）
闪存状态寄存器（FLASH_SR）
闪存地址寄存器（FLASH_AR）
选择字节寄存器（FLASH_WRPR）

其中 FPEC 键寄存器总共有 3 个键值：

RDPRT 键 = 0X0000 00A5
KEY1 = 0X4567 0123
KEY2 = 0XCDEF 89AB

W55MH32 复位后，FPEC 模块是被保护的，不能写入 FLASH_CR 寄存器；通过写入特定的序列到 FLASH_KEYR 寄存器可以打开 FPEC 模块（即写入 KEY1 和 KEY2），只有在写保护被解除后，我们才能操作相关寄存器。

W55MH32 闪存的编程每次必须写入 16 位（不能单纯的写入 8 位数据），当 FLASH_CR 寄存器的 PG 位为‘1’时，在一个闪存地址写入一个半字将启动一次编程；写入任何非半字的数据，FPEC 都会产生总线错误。在编程过程中（BSY 位为’1’），任何读写内存的操作都会使CPU 暂停，直到此次闪存编程结束。同样，W55MH32 的 FLASH 在编程的时候，也必须要求其写入地址的 FLASH 是被擦除了的（其值必须是 0xFFFF），否则无法写入，在 FLASH_SR 寄存器的 PGERR 位将得到一个警告。W55MH32 的 FLASH 编程过程如图所示：

闪存编程过程

从上图可以得到闪存的编程顺序如下：

1）检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁，如果没有则先解锁

2）检查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位，以确认没有其他正在进行的编程操作

3）设置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位为‘1’

4）在指定的地址写入要编程的半字

5）等待 BSY 位变为‘0’

6）读出写入地址并验证数据

前面提到，我们在 W55MH32 的 FLASH 编程的时候，要先判断缩写地址是否被擦出了，所以，我们有必要再介绍一下 W55MH32 的闪存擦除，W55MH32 的闪存擦除分为两种：页擦除和整片擦除。页擦除过程如图所示：

闪存页擦除过程

从上图可以看出，W55MH32 的页擦除顺序为：

1）检查 FLASH_CR 和 LOCK 是否解锁，如果没有则先解锁

2）检查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位，以确认没有其他正在进行的闪存操作

3）设置 FLASH_CR 寄存器的 PER 位为‘1’

4）用 FLASH_AR 寄存器选择要擦除的页

5）设置 FLASH_CR 寄存器的 STRT 位为‘1’

6）等待 BSY 位变为‘0’

7）读出被擦除的页并做验证

本章我们只用到了 W55MH32 页擦除功能，整片擦除功能我们在这里就不介绍了。

4 FLASH 寄存器

通过上面的讲解，我们基本对 W55MH32 闪存的读写执行步骤有所了解。接下来，我们介绍本实验需要用到的一些 FLASH 寄存器。

4.1 FPEC 键寄存器（FLASH_KEYR）

FPEC 键寄存器描述如图所示：

FLASH_KEYR 寄存器

该寄存器主要用来解锁 FPEC，必须在该寄存器写入特定的序列（KEY1 和 KEY2）解锁后，才能对 FLASH_CR 寄存器进行写操作。

4.2 FLASH 控制寄存器（FLASH_CR）

FLASH 控制寄存器描述如图所示：

图 FLASH_CR 寄存器

该寄存器我们本章只用到了它的 LOCK、STRT、PER 和 PG 等 4 个位。LOCK 位，该位用于指示 FLASH_CR 寄存器是否被锁住，该位在检测到正确的解锁序列后，硬件将其清零。在一次不成功的解锁操作后，在下次系统复位之前，该位将不再改变。

STRT 位，该位用于开始一次擦除操作。在该位写入 1，将执行一次擦除操作。

PER 位，该位用于选择页擦除操作，在页擦除的时候，需要将该位置 1。

PG 位，该位用于选择编程操作，在往 FLASH 写数据的时候，该位需要置 1。

其他位，我们就不在这里介绍了，请大家参考《W55MH32xxx参考手册》。

4.3 闪存状态寄存器（FLASH_SR）

闪存状态寄存器描述如图所示：

图 FLASH_SR 寄存器

该寄存器主要用来指示当前 FPEC 的操作编程状态。由于寄存器中描述比较详细，这里就不重复了。

4.4 闪存地址寄存器（FLASH_AR）

闪存地址寄存器描述如图所示：

图FLASH_AR 寄存器

该寄存器在本章，我们主要用来设置要擦除的页。关于 W55MH32 FLASH 的介绍，我们就介绍到这里。更详细的介绍，可以参考《W55MH32参考手册》。

5 例程设计

5.1 FLASH_Eeprom

该通过例程串口输出系统时钟信息和测试提示，在无限循环里不断对 WIZnet FLASH 进行读写操作，并且把读取的数据通过串口输出，以此实现对 FLASH 的读写测试。

5.1 函数声明

声明了UART_Configuration()函数，其功能是配置串口参数。

5.2 常量与数组定义

定义了一个常量字符串数组TEXT_Buffer，内容为"WIZnet FLASH TEST"。

借助SIZE宏定义获取数组长度。

设定了FLASH_SAVE_ADDR常量，此为 FLASH 的保存地址。

5.3 主函数main()

int main(void)
{
    uint8_t datatemp[SIZE], i;

    RCC_ClocksTypeDef clocks;
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);

    printf("\n");
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz, HCLK: %3.1fMhz, PCLK1: %3.1fMhz, PCLK2: %3.1fMhz, ADCCLK: %3.1fMhz\n",
           (float)clocks.SYSCLK_Frequency / 1000000, (float)clocks.HCLK_Frequency / 1000000,
           (float)clocks.PCLK1_Frequency / 1000000, (float)clocks.PCLK2_Frequency / 1000000, (float)clocks.ADCCLK_Frequency / 1000000);
    printf("FLASH EEPROM Tset.\n");

    while (1)
    {
        WIZFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)TEXT_Buffer, SIZE);
        WIZFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)datatemp, SIZE);
        for (i = 0; i < SIZE; i++)
        {
            printf("%s\n", datatemp);
        }

        memset(datatemp, 0x00, sizeof(datatemp));
        delay_ms(1000);
    }
}

定义了一个用于存储从 FLASH 读取数据的数组datatemp，以及一个循环变量i。

初始化延迟函数、串口配置，并且获取系统时钟频率。

通过printf()函数输出系统时钟频率信息以及测试提示信息。

进入一个无限循环：调用WIZFLASH_Write()函数把TEXT_Buffer数组内容写入到指定的 FLASH 地址。

调用WIZFLASH_Read()函数从该地址读取数据到datatemp数组。
运用for循环遍历datatemp数组，然后通过printf()函数输出数组内容。
调用memset()函数把datatemp数组清零。
调用delay_ms()函数延迟 1 秒。

5.4 串口配置函数UART_Coniguration()

void UART_Configuration(uint32_t bound)
{
    GPIO_InitTypeDef  GPIO_InitStructure;
    USART_InitTypeDef USART_InitStructure;

    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1, ENABLE);
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin   = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode  = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin  = GPIO_Pin_10;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IN_FLOATING;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    USART_InitStructure.USART_BaudRate            = bound;
    USART_InitStructure.USART_WordLength          = USART_WordLength_8b;
    USART_InitStructure.USART_StopBits            = USART_StopBits_1;
    USART_InitStructure.USART_Parity              = USART_Parity_No;
    USART_InitStructure.USART_HardwareFlowControl = USART_HardwareFlowControl_None;
    USART_InitStructure.USART_Mode                = USART_Mode_Rx | USART_Mode_Tx;

    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

对 GPIO 和 USART 的初始化结构体进行定义。

使能 USART1 和 GPIOA 的时钟。

配置 GPIOA 的引脚 9 为复用推挽输出模式，引脚 10 为浮空输入模式。

对 USART 的波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数进行配置。

初始化 USART 并使能。

5.5 字符发送函数SER_PutChar()

int SER_PutChar(int ch)
{
    while (!USART_GetFlagStatus(USART_TEST, USART_FLAG_TC));
    USART_SendData(USART_TEST, (uint8_t)ch);

    return ch;
}

等待串口发送完成标志位USART_FLAG_TC置位。

把字符发送到串口。

5.6 重定向函数fputc()

若要发送的字符是换行符\n，则先发送回车符\r。

调用SER_PutChar()函数发送字符。

6 下载验证

6.1 FLASH_Eeprom

进入主循环后，程序会不断执行以下操作：

把TEXT_Buffer数组中的字符串 "WIZnet FLASH TEST" 写入到指定的 FLASH 地址。
从该 FLASH 地址读取数据到datatemp数组。
借助printf()函数将datatemp数组的内容通过串口输出。

由于for循环的存在，每次读取到的数据会被重复输出SIZE次。不过，原代码里printf("%s\n", datatemp);存在错误，它会把整个datatemp数组当作字符串输出，而不是逐个字符输出。正确的做法应该是printf("%c", datatemp[i]);。修正后，串口会每隔 1 秒输出一次 "WIZnet FLASH TEST"。