嵌入式——FLASH闪存
STM32的FLASH（闪存）作为程序和数据的非易失性存储介质，其操作受FPEC（闪存编程和擦除控制器）管控，复位后默认处于锁定状态，需通过向FLASH_KEYR依次写入KEY1（0x45670123）和KEY2（0xCDEF89AB）解锁才能操作；编程时需使能FLASH_CR的PG位，按半字（16位）为单位在对齐地址写入，并通过FLASH_SR的BSY位判断操作完成；
一、FLASH
1.FLASH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
2.闪存模块组织
主存储器地址只要以000、400、800、C00结尾的，都一定是页的起始地址。
系统存储器起始地址是0x1FFFF000，容量2K。
选项字节起始地址是0x1FFFF800，容量是16个字节
3.FLASH基本结构
4.FLASH解锁
FPEC（闪存编程和擦除控制器）共有三个键值：
RDPRT键 = 0x000000A5（解除读保护）
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
5.使用指针访问存储器
使用指针读指定地址下的存储器：
uint16_t Data = *((__IO uint16_t *)(0x08000000));
使用指针写指定地址下的存储器：
*((__IO uint16_t *)(0x08000000)) = 0x1234;
其中：
#define __IO volatile
6.程序存储器编程
1. 读 FLASH_CR 的 LOCK 位
- 作用：先检查闪存控制器（FPEC）是否 “加锁”。
FLASH_CR是闪存控制寄存器，LOCK位是其中的 “锁标志位”。 - 意义：决定后续是否需要解锁，保证操作权限合法。
2. 判断 LOCK 位是否为 1
LOCK=1：表示闪存控制器被 “锁住”，需先执行解锁序列（对应你之前提到的KEY1+KEY2流程 ），解锁后才能操作FLASH_CR。LOCK=0：控制器已解锁，可直接进入下一步。
3. 置 FLASH_CR 的 PG 位 = 1
PG位：是FLASH_CR里的 “编程使能位”。置 1 后，硬件允许向闪存写入数据（半字、字等）。- 本质：开启 “编程模式”，为实际写入数据做准备。
4. 在指定地址写入半字（16 位）
- “半字”：指 16 位数据（如
0x1234），是很多 MCU 闪存的基本写入单元。 - “指定地址”：要编程的闪存地址（需在可写入的闪存区间内，且地址需合法、未被保护 ）。
5. 判断 FLASH_SR 的 BSY 位是否为 1
FLASH_SR：是闪存状态寄存器，BSY位是 “忙标志位”。BSY=1：表示闪存正在执行编程操作（内部硬件在擦写存储单元），需等待；BSY=0：操作完成，可进入下一步校验。
6. 读编程地址并检查写入的数据
- 目的：验证写入是否成功（防止硬件错误、电压异常等导致写入失败 ）。
- 操作：重新读取 “第 4 步写入地址” 的数据，和原始要写入的值对比，确认是否一致
7.程序存储器页擦除
1. 读 FLASH_CR 的 LOCK 位
- 作用：检查闪存控制器（FPEC）是否 “加锁”。
FLASH_CR是闪存控制寄存器，LOCK位是其中的 “锁标志位”。 - 意义：决定后续是否需要解锁，保证操作权限合法（防止误操作擦除闪存 ）。
2. 判断 LOCK 位是否为 1
LOCK=1：表示闪存控制器被 “锁住”，需先执行解锁序列（如你之前提到的KEY1+KEY2流程 ），解锁后才能操作FLASH_CR。LOCK=0：控制器已解锁，可直接进入下一步。
3. 置 FLASH_CR 的 PER=1 + 配置 FLASH_AR + 置 STRT=1
这一步是 **“擦除准备 + 启动擦除”** 的核心操作：
PER=1：PER是FLASH_CR里的 “页擦除使能位”，置 1 后，硬件进入 “页擦除模式”。FLASH_AR：是闪存地址寄存器，需在其中写入 “要擦除的页地址”（指定擦除哪个闪存页 ）。STRT=1：STRT是FLASH_CR里的 “擦除启动位”，置 1 后，硬件开始执行页擦除操作（内部会将指定页的内容擦除为全 1，如0xFFFF）。
4. 判断 FLASH_SR 的 BSY 位是否为 1
FLASH_SR：是闪存状态寄存器，BSY位是 “忙标志位”。BSY=1：表示闪存正在执行擦除操作（内部硬件在擦除存储单元 ），需等待；BSY=0：擦除完成，可进入下一步校验。
5. 读出并验证被擦除页的数据
- 目的：确认擦除是否成功（防止硬件异常、地址错误导致擦除失败 ）。
- 操作：重新读取 “第 3 步指定的页地址”，检查数据是否为擦除后的值（通常是全 1，如
0xFFFF，需结合芯片手册确认 ）。
8.程序存储器全擦除
1. 读 FLASH_CR 的 LOCK 位
- 作用：检查闪存控制器（FPEC）是否 “加锁”。
FLASH_CR是闪存控制寄存器，LOCK位是其中的 “锁标志位”。 - 意义：决定后续是否需要解锁，保证操作权限合法（防止误操作全擦除闪存 ）。
2. 判断 LOCK 位是否为 1
LOCK=1：表示闪存控制器被 “锁住”，需先执行解锁序列（如你之前提到的KEY1+KEY2流程 ），解锁后才能操作FLASH_CR。LOCK=0：控制器已解锁，可直接进入下一步。
3. 置 FLASH_CR 的 MER=1 + 置 STRT=1
这一步是 **“全擦除准备 + 启动全擦除”** 的核心操作：
MER=1：MER是FLASH_CR里的 “全擦除使能位”（全称可能是Mass Erase或Main Erase），置 1 后，硬件进入 “全擦除模式”（区别于 “页擦除”，会擦除整个闪存所有可擦除区域 ）。STRT=1：STRT是FLASH_CR里的 “擦除启动位”，置 1 后，硬件开始执行全擦除操作（内部会将整个闪存的内容擦除为全 1，如0xFFFF，具体需看芯片手册 ）。
4. 判断 FLASH_SR 的 BSY 位是否为 1
FLASH_SR：是闪存状态寄存器，BSY位是 “忙标志位”。BSY=1：表示闪存正在执行全擦除操作（内部硬件在批量擦除存储单元 ），需等待；BSY=0：全擦除完成，可进入下一步校验。
5. 读出并验证所有页的数据
- 目的：确认全擦除是否成功（防止硬件异常、地址范围错误导致擦除不彻底 ）。
- 操作：读取整个闪存所有页的地址（或关键页、全范围 ），检查数据是否为擦除后的值（通常是全 1，如
0xFFFF，需结合芯片手册确认 ）
9.选项字节
RDP：写入RDPRT键（0x000000A5）后解除读保护
nRDP:写入RDP数据的反码
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）
10.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——选择字节解锁
设置FLASH_CR的OPTPG位为1——即将写入选项字节
写入要编程的半字到指定的地址
等待BSY位变为0——写入完成
读出写入的地址并验证数据
11.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——选择字节解锁
设置FLASH_CR的OPTER位为1——即将擦除选项字节
设置FLASH_CR的STRT位为1——触发芯片，开始干活
等待BSY位变为0——擦除完成
读出被擦除的选择字节并做验证
12.器件电子签名
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
产品唯一身份标识寄存器：
基地址： 0x1FFF F7E8
大小：96位
二、FLASH库函数
void FLASH_Unlock(void);
作用：解锁
void FLASH_Lock(void);
作用：加锁
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
作用：闪存擦除某一页
返回值：FLASH_BUSY = 1,——芯片当期忙
FLASH_ERROR_PG,——编程错误
FLASH_ERROR_WRP,——写保护错误
FLASH_COMPLETE,——完成
FLASH_TIMEOUT——等待超时
FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);
作用：全擦除
FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);
作用：擦除选项字节
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
作用：指定地址写入字
FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
作用：指定地址写入半字
FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);
作用：选项字节的写入Data0和Data1
FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);
作用：选项字节的写保护
FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);
作用：选项字节的读保护
FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);
作用：用户选项字节的三个配置位
uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);
作用：获取用户选项的三个配置位
uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);
作用：获取选项字节的写保护状态
FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);
作用：获取选项字节的读保护状态
FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);
作用：获取预取缓冲区状态
void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);
作用：中断使能
FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);
作用：获取标志位
void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);
作用：清除标志位
FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);
作用：获取状态
FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);
作用：等待上一次操作（等待Busy）
三、代码
1.代码1——读写内部FLASH
利用内部FLASH程序存储器的剩余空间，来存储掉电不丢失的参数
工程结构：两个底层模块
①MyFLASH：完成闪存的读取、擦除和编程
②Store：参数数据的读写和存储管理
使用SARM缓存数组管理FLASH的最后一页，实现参数的任意读写和保存
MyFLASH.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
// 读取32位的字
uint32_t MyFLASH_ReadWord(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint32_t *)(Address));
}
// 读取16位的字
uint16_t MyFLASH_ReadHalfWord(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint16_t *)(Address));
}
// 读取8位的字——读取字节
uint8_t MyFLASH_ReadByte(uint32_t Address)
{
return *((__IO uint8_t *)(Address));
}
// 全擦除
void MyFLASH_EraseAllPages(void)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_EraseAllPages();
FLASH_Lock();
}
// 页擦除
void MyFLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ErasePage(Page_Address);
FLASH_Lock();
}
// 字编程
void MyFLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ProgramWord(Address, Data);
FLASH_Lock();
}
// 半字编程
void MyFLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
{
FLASH_Unlock();
FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data);
FLASH_Lock();
}
store.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "MyFLASH.h"
#define STORE_START_ADDRESS 0x0800FC00 // 主存储器最后一页起始地址
#define STORE_COUNT 512
uint16_t Store_Data[STORE_COUNT];
void Store_Init(void)
{
if (MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS) != 0xA5A5) // 说明是不是第一次使用 判断最后一页的第一个半字节是不是0xA5A5
{
MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS);
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS, 0xA5A5);
for(uint16_t i = 1; i < STORE_COUNT; i++)
{
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2, 0x0000);
}
}
for(uint16_t i = 0; i < STORE_COUNT; i++) // 把闪存的数据全都转到SARM数组中
{
Store_Data[i] = MyFLASH_ReadHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2);
}
}
// 备份保存
void Store_Save(void)
{
MyFLASH_ErasePage(STORE_START_ADDRESS); // 擦除最后一页
for(uint16_t i = 0; i < STORE_COUNT; i++) // 把数组完全备份的数据全都转到闪存中
{
MyFLASH_ProgramHalfWord(STORE_START_ADDRESS + i * 2, Store_Data[i]);
}
}
void Store_Clear(void)
{
for(uint16_t i = 1; i < STORE_COUNT; i++) // 清空数组
{
Store_Data[i] = 0x0000;
}
Store_Save();
}
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
#include "Store.h"
#include "Key.h"
uint8_t KeyNum;
int main(void)
{
OLED_Init();
Key_Init();
Store_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "Flag:");
OLED_ShowString(2, 1, "Data:");
while (1)
{
KeyNum = Key_GetNum();
if(KeyNum == 1)
{
Store_Data[1] ++;
Store_Data[2] += 2;
Store_Data[3] += 3;
Store_Data[4] += 4;
Store_Save();
}
if(KeyNum == 2)
{
Store_Clear();
}
OLED_ShowHexNum(1, 6, Store_Data[0], 4);
OLED_ShowHexNum(3, 1, Store_Data[1], 4);
OLED_ShowHexNum(3, 6, Store_Data[2], 4);
OLED_ShowHexNum(4, 1, Store_Data[3], 4);
OLED_ShowHexNum(4, 6, Store_Data[4], 4);
}
}
当按下按键1时，数据依次加1，并将数组的数据转入到闪存中，当按下按键2时，闪存中除了第一位标志位不清除，其余为都清除为0；
2.代码2——读取芯片ID
main.c
#include "stm32f10x.h" // Device header
#include "Delay.h"
#include "OLED.h"
int main(void)
{
OLED_Init();
OLED_ShowString(1, 1, "F_SIZE:");
OLED_ShowHexNum(1, 8, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E0)), 4);
OLED_ShowString(2, 1, "U_ID:");
OLED_ShowHexNum(2, 6, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8)), 4);
OLED_ShowHexNum(2, 11, *((__IO uint16_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x02)), 4);
OLED_ShowHexNum(3, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x04)), 8);
OLED_ShowHexNum(4, 1, *((__IO uint32_t *)(0x1FFFF7E8 + 0x08)), 8);
while (1)
{
}
}
使用指针访问寄存器即可。F_SIZE为存储容量大小，下面为ID号。
四、总结
STM32的FLASH（闪存）作为程序和数据的非易失性存储介质，其操作受FPEC（闪存编程和擦除控制器）管控，复位后默认处于锁定状态，需通过向FLASH_KEYR依次写入KEY1（0x45670123）和KEY2（0xCDEF89AB）解锁才能操作；编程时需使能FLASH_CR的PG位，按半字（16位）为单位在对齐地址写入，并通过FLASH_SR的BSY位判断操作完成；擦除分为页擦除（使能PER位、指定页地址到FLASH_AR并置STRT位）和全擦除（使能MER位置STRT位），均需等待BSY位清零后验证擦除结果（通常为全0xFFFF），操作完成后可通过设置FLASH_CR的LOCK位重新加锁，同时RDPRT键（0x000000A5）用于解除读保护，整体机制通过严格的寄存器控制和时序校验确保操作安全可靠。
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