STM32学习笔记 | 片内FLASH读写失败问题分析
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FLASH，指Flash Memory，是一种非易失性存储器（闪存），掉电能正常保存数据。
STM32的存储器通常包含内部SRAM、内部FLASH，部分系列还包含EEPROM。其中FLASH通常用于存储代码或数据，可被读写访问。
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STM32的FLASH组织结构，可能因不同系列、型号略有不同。比如大家熟悉的STM32F1中小容量一页大小只有1K，而F1大容量一页有2K。
还比如有些系列以扇区为最小单元，有的扇区最小16K，有的128K不等。
本文主要结合F4系列来描述关于FLASH的相关内容。
1.Flash 结构
通常Flash包含几大块，这里以F40x为例：
-
主存储器：用来存放用户代码或数据。
-
系统存储器：用来存放出厂程序，一般是启动程序代码。
-
OTP 区域：一小段一次性可编程区域，供用户存放特定的数据。
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选项字节：存放与芯片资源或属性相关的配置信息。
2.Flash 常规操作
Flash 读、写（编程）、擦除：
- 128 位宽数据读取
- 字节、半字、字和双字数据写入
- 扇区擦除与全部擦除
Flash 读、写保护：通过配置选项字节实现。
3.Flash 容量
STM32的Flash容量出厂已经决定，可根据型号得知容量大小。
4.存储器端格式
目前STM32存储器组织结构默认为小端格式：数据的低字节保存在内存的低地址。
更多内容请查阅芯片对应的参考手册。
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FLASH 选项字节STM32内部Flash具有读写保护功能，想要对Flash进行读写操作，首先要去除读写保护，读写保护通过配置选项字节完成。
配置选项字节，常见两种方式：1.软件编码；2.编程工具；
1.软件编码
比如STM32F4系列标准外设库库提供函数：
void FLASH_OB_Unlock(void);void FLASH_OB_Lock(void);void FLASH_OB_WRPConfig(uint32_t OB_WRP, FunctionalState NewState);void FLASH_OB_WRP1Config(uint32_t OB_WRP, FunctionalState NewState);void FLASH_OB_PCROPSelectionConfig(uint8_t OB_PcROP);void FLASH_OB_PCROPConfig(uint32_t OB_PCROP, FunctionalState NewState);void FLASH_OB_PCROP1Config(uint32_t OB_PCROP, FunctionalState NewState);void FLASH_OB_RDPConfig(uint8_t OB_RDP);void FLASH_OB_UserConfig(uint8_t OB_IWDG, uint8_t OB_STOP, uint8_t OB_STDBY);void FLASH_OB_BORConfig(uint8_t OB_BOR);void FLASH_OB_BootConfig(uint8_t OB_BOOT);FLASH_Status FLASH_OB_Launch(void);uint8_t FLASH_OB_GetUser(void);uint16_t FLASH_OB_GetWRP(void);uint16_t FLASH_OB_GetWRP1(void);uint16_t FLASH_OB_GetPCROP(void);uint16_t FLASH_OB_GetPCROP1(void);FlagStatus FLASH_OB_GetRDP(void);uint8_t FLASH_OB_GetBOR(void);
软件编码通过调用这些函数接口就可以配置选项字节。
2.编程工具
比如STM32CubeProg编程工具：
配置STM32选项字节，还可通过ST-LINK Utility、STVP等类似工具进行配置。
提示：不同型号的STM32选项字节可能略有差异。
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FLASH 读写擦除操作
STM32内部Flash和其他外部Flash类似，支持读、写、擦除等常规操作。对内部Flash操作之前通常需要解锁、去保护等操作。
比如：
FLASH_OB_Lock();FLASH_OB_WRPConfig(OB_WRP_Sector_All, ENABLE);FLASH_OB_PCROPConfig(OB_PCROP_Sector_All, ENABLE);
1.读数据
读取内部Flash数据通常有两种方式：
- 通过程序（编码）读取
- 通过外部（编程）工具读取
程序（编码）读取：
uint32_t uwData32 = 0;uint32_t uwAddress = 0x08001000;uwData32 = *(__IO uint32_t*)uwAddress;
外部编程工具读取： 读取前提：没有读保护，设置好读取地址，长度、数据宽度等。
2.写数据
往STM32内部Flash写数据和读数据类似，但写数据地址不能有数据，也就是写之前要擦除数据。
所以，相对读数据，通常写之前需要一些额外操作，比如：
FLASH_Unlock();FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR | FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR);
通过工具写数据，就是我们量产时说的下载数据，正式一点说法叫编程。
3.擦除数据
擦除数据通常分擦除页、扇区、整块，擦除时间也因型号不同、速度不同有差异。
提示：该部分内容建议参考官方提供的Demo（标准外设库和HAL都有基本例程）
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FLASH 常见问题
STM32内部Flash主要用途是存储程序代码和数据。操作内部Flash要慎重，一旦操作不当就有可能会破坏整个程序。
问题一：编程（写数据）地址非对齐
写数据时，我们要指定写入的地址，如果写入地址为非对齐，则会出现编程对齐错误。
比如：
遵循32位（4字节）地址对齐，你的地址只能是4的倍数。0x08001000正确，0x08001001错误。
提示：不同型号对齐宽度可能不同，有的32位、有的128位等。
解决办法：通过“取余”判断地址。
问题二：编程地址数据未擦除
写数据之前需要擦除对应地址数据才能正常写入，否则会出现失败。
我们擦除数据通常是页，或扇区，写入某个地址数据，就可能影响其他地址的数据，如果直接覆盖就会出现问题。
解决办法：通常的做法是读出整页（或扇区）数据并缓存，再擦除整页，再写入。
问题三：擦除时读取数据
STM32内部Flash在进行写或擦除操作时，总线处于阻塞状态，此时读取Flash数据就会出现失败。【双BANK模式除外】
解决办法：通过标志判断写/擦除操作是否完成。
问题四：电压不稳定写入失败
处于外界干扰较大的环境，供电就有暂降的可能，而对STM32内部Flash进行操作时，如果低于特定电压就会出现编程失败。
操作Flash的最低电压既与工作频率有关，也与STM32型号有关（具体需要看数据手册）。
解决办法：通过完善硬件电路保证电压稳定。电源电压不够或不稳导致隐患往往不易觉察！！
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