STM32学习之Flash（主存储块、系统存储器和选项字节）详解

说到STM32的FLSAH，我们的第一反应是用来装程序的，实际上，STM32的片内FLASH不仅用来装程序，还用来装芯片配置、芯片ID、自举程序等等。当然， FLASH还可以用来装数据。
自己收集了一些资料，现将这些资料总结了一下，不想看的可以直接调到后面看怎么操作就可以了。
FLASH分类
根据用途，STM32片内的FLASH分成两部分：主存储块、信息块。 主存储块用于存储程序，我们写的程序一般存储在这里。 信息块又分成两部分：系统存储器、选项字节。系统存储器存储用于存放在系统存储器自举模式下的启动程序（BootLoader），当使用ISP方式加载程序时，就是由这个程序执行。这个区域由芯片厂写入BootLoader，然后锁死，用户是无法改变这个区域的。 选项字节存储芯片的配置信息及对主存储块的保护信息。

FLASH的页面
STM32的FLASH主存储块按页组织，有的产品每页1KB，有的产品每页2KB。页面典型的用途就是用于按页擦除FLASH。从这点来看，页面有点像通用FLASH的扇区。

STM32产品的分类
STM32根据FLASH主存储块容量、页面的不同，系统存储器的不同，分为小容量、中容量、大容量、互联型，共四类产品。
小容量产品主存储块1-32KB，每页1KB。系统存储器2KB。
中容量产品主存储块64-128KB，每页1KB。系统存储器2KB。
大容量产品主存储块256KB以上，每页2KB。系统存储器2KB。
互联型产品主存储块256KB以上，每页2KB。系统存储器18KB。
对于具体一个产品属于哪类，可以查数据手册，或根据以下简单的规则进行区分：
STM32F101xx、STM32F102xx 、STM32F103xx产品，根据其主存储块容量，一定是小容量、中容量、大容量产品中的一种，STM32F105xx、STM32F107xx是互联型产品。
互联型产品与其它三类的不同之处就是BootLoader的不同，小中大容量产品的BootLoader只有2KB，只能通过USART1进行ISP，而互联型产品的BootLoader有18KB，能通过USAT1、4、CAN等多种方式进行ISP。小空量产品、中容量产品的BootLoader与大容量产品相同。

关于ISP与IAP
ISP（In System Programming）在系统编程，是指直接在目标电路板上对芯片进行编程，一般需要一个自举程序（BootLoader）来执行。ISP也有叫ICP（In Circuit Programming）、在电路编程、在线编程。 IAP（In Application Programming）在应用中编程，是指最终产品出厂后，由最终用户在使用中对用户程序部分进行编程，实现在线升级。IAP要求将程序分成两部分：引导程序、用户程序。引导程序总是不变的。IAP也有叫在程序中编程。 ISP与IAP的区别在于，ISP一般是对芯片整片重新编程，用的是芯片厂的自举程序。而IAP只是更新程序的一部分，用的是电器厂开发的IAP引导程序。综合来看，ISP受到的限制更多，而IAP由于是自己开发的程序，更换程序的时候更容易操作。

FPEC
FPEC(FLASH Program/Erase controller 闪存编程/擦除控制器)，STM32通过FPEC来擦除和编程FLASH。FPEC使用7个寄存器来操作闪存：

FPEC键寄存器(FLASH_KEYR)写入键值解锁。
选项字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR)写入键值解锁选项字节操作。
闪存控制寄存器(FLASH_CR)选择并启动闪存操作。
闪存状态寄存器(FLASH_SR)查询闪存操作状态。
闪存地址寄存器(FLASH_AR)存储闪存操作地址。
选项字节寄存器(FLASH_OBR)选项字节中主要数据的映象。
写保护寄存器(FLASH_WRPR)选项字节中写保护字节的映象。

键值
为了增强安全性，进行某项操作时，须要向某个位置写入特定的数值，来验证是否为安全的操作，这些数值称为键值。STM32的FLASH共有三个键值：
RDPRT键 = 0x000000A5用于解除读保护
KEY1= 0x45670123用于解除闪存锁
KEY2= 0xCDEF89AB用于解除闪存锁

闪存锁
在FLASH_CR中，有一个LOCK位，该位为1时，不能写FLASH_CR寄存器，从而也就不能擦除和编程FLASH，这称为闪存锁。
当LOCK位为1时，闪存锁有效，只有向FLASH_KEYR依次写入KEY1、KEY2后，LOCK位才会被硬件清零，从而解除闪存锁。当LOCK位为1时，对
FLASH_KEYR的任何错误写操作（第一次不是KEY1，或第二次不是KEY2），都将会导致闪存锁的彻底锁死，一旦闪存锁彻底锁死，在下一次复位前，都无法解锁，只有复位后，闪存锁才恢复为一般锁住状态。
复位后，LOCK位默认为1，闪存锁有效，此时，可以进行解锁。解锁后，可进行FLASH的擦除编程工作。任何时候，都可以通过对LOCK位置1来软件加锁，软件加锁与复位加锁是一样的，都可以解锁。

主存储块的擦除
主存储块可以按页擦除，也可以整片擦除。

页擦除
主存储块的任何一页都可以通过FPEC的页擦除功能擦除。 建议使用以下步骤进行页擦除：
1．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。必须等待BSY位为0，才能继续操作。
2．设置FLASH_CR寄存器的PER位为1。选择页擦除操作。
3．设置FLASH_AR寄存器为要擦除页所在地址，选择要擦除的页。FLASH_AR的值在哪一页范围内，就表示要擦除哪一页。
4．设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1，启动擦除操作。
5．等待FLASH_SR寄存器的BSY位变为0，表示操作完成。
6．查询FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP为1时，表示操作成功。
7．读出被擦除的页并做验证。擦完后所有数据位都为1。

整片擦除
整片擦除功能擦除整个主存储块，信息块不受此操作影响。 建议使用以下步骤进行整片擦除：
1．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。
2．设置FLASH_CR寄存器的MER位为1。选择整片擦除操作。
3．设置FLASH_CR寄存器的STRT位为1。启动整片擦除操作。
4．等待FLASH_SR寄存器的BSY位变为0，表示操作完成。
5．查询FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP为1时，表示操作成功。
6．读出所有页并做验证。擦完后所有数据位都为1。

主存储块的编程
对主存储块编程每次可以写入16位。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（16位）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时)，任何读写闪存的操作都会使CPU暂停，直到此次闪存编程结束。 建议使用如下步骤对主存储块进行编：
1．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。
2．设置FLASH_CR寄存器的PG位为1。选择编程操作。
3．在指定的地址写入要编程的半字。直接用指针写。
4．等待FLASH_SR寄存器的BSY位变为0，表示操作完成。
5．查询FLASH_SR寄存器的EOP位，EOP为1时，表示操作成功。
6．读出写入的地址并验证数据。

关于主存储块擦除编程操作的一些疑问
1． 为什么每次都要检查BSY位是否为0？
因为BSY位为1时，不能对任何FPEC寄存器执行写操作，所以必须要等BSY位为0时，才能执行闪存操作。
2． 如果没有擦除就进行编程，会出现什么结果？
STM32在执行编程操作前，会先检查要编程的地址是否被擦除，如果没有，则不进行编程，并置FLASH_SR寄存器的PGERR位为1。唯一例外的是，当要编程的数据为0X0000时，即使未擦除，也会进行编程，因为0X0000即使擦除也可以正确编程。
3． 为什么操作后要读出数据并验证？
STM32在某些特殊情况下（例如FPEC被锁住），可能根本就没有执行所要的操作，仅通过寄存器无法判断操作是否成功。所以，保险起见，操作后都要读出所有数据检查。
4． 等待BSY位为1的时间以多少为合适？
请参考STM32固件库中的数据。
5． FLASH编程手册上说进行闪存操作（擦除或编程）时，必须打开内部的RC振荡器(HSI)，是不是一定要用HIS进行闪存的擦除及编程操作？
对于这点，我的理解是，进行闪存操作时，必须要保证HIS没有被关闭，但是操作时的系统仍然可以是HSE时钟。STM32复位后，HIS默认是开的，只要你不为了