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[RISC-V MCU 应用开发] 二十三、CH32V103应用教程——读写内部FLASH

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 楼主| RISCVLAR 发表于 2020-12-5 15:49 | 显示全部楼层 |阅读模式
读写, flash, ST, TE, ui
本帖最后由 RISCVLAR 于 2020-12-5 15:54 编辑

CH32V103应用教程——读写内部FLASH

本章教程将通过程序代码进行内部FLASH读写操作。

1、CH32V103内部FLASH简介及相关函数介绍
CH32V103芯片含有一个内部FLASH，其存储数据在掉电后不会丢失，主要用于存储程序代码。芯片在重新上电并复位后，可通过加载读取内部FLASH中程序代码运行。

通常，我们可通过两种方式对内部FLASH进行读写：一是通过下载器等外部工具读写内部FLASH，二是通过芯片运行程序代码读取自身内部FLASH。本章即通过第二种方法进行内部FLASH读写。此外，就读写速度而言，读写内部FLASH比外部FLASH快的多，且由于内部FLASH掉电后数据不会丢失，因此内部FLASH剩余空间可用于存储重要数据和关键记录。

由于内部FLASH可被通过外部工具或程序代码读写，为了防止内部FLASH中存储数据被获取，某些应用会禁止读写内部FLASH内容，或在第一次运行时计算加密信息并记录到某些区域，然后删除自身的部分加密代码，这些应用都涉及到内部FLASH的操作。

CH32V103内部FLASH主要包含主存储器和信息块两块区域，其中信息块又可被分为两块系统引导代码存储区域、用户选择字和厂商配置字区域。其中，主存储器区域主要用于用户的应用程序存储，以4K字节（32 页）单位进行写保护划分；除了“厂商配置字”区域出厂锁定，用户不可访问，其他区域在一定条件下用户可操作。

CH32V103内部FLASH具有2种编程/擦除方式，具体如下：
  • 标准编程：此方式是默认编程方式（兼容方式）。这种模式下CPU以单次2字节方式执行编程，单次1K字节执行擦除及整片擦除操作。
  • 快速编程：此方式采用页操作方式（推荐）。经过特定序列解锁后，执行单次128字节的编程及128字节擦除。

关于CH32V103内部FLASH具体信息，可参考CH32V103应用手册。CH32V103内部FLASH标准库函数具体内容如下：
复制
  1. /*Functions used for all CH32V10x devices*/
    

  2. void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);
    

  3. void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess);
    

  4. void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer);
    

  5. void FLASH_Unlock(void);
    

  6. void FLASH_Lock(void);
    

  7. FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
    

  8. FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);
    

  9. FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);
    

  10. FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
    

  11. FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
    

  12. FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);
    

  13. FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);
    

  14. FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);
    

  15. FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);
    

  16. uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);
    

  17. uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);
    

  18. FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);
    

  19. FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);
    

  20. void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);
    

  21. FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);
    

  22. void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);
    

  23. FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);
    

  24. FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);
    

  25. void FLASH_Unlock_Fast(void);
    

  26. void FLASH_Lock_Fast(void);
    

  27. void FLASH_BufReset(void);
    

  28. void FLASH_BufLoad(uint32_t Address, uint32_t Data0, uint32_t Data1, uint32_t Data2, uint32_t Data3);
    

  29. void FLASH_ErasePage_Fast(uint32_t Page_Address);
    

  30. void FLASH_ProgramPage_Fast(uint32_t Page_Address);
    


  31. 

  32. /* New function used for all CH32V10x devices */
    

  33. void FLASH_UnlockBank1(void);
    

  34. void FLASH_LockBank1(void);
    

  35. FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void);
    

  36. FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void);
    

  37. FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout);
1.1、void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency)
功  能：设置代码延迟值。
输  入：FLASH_Latency：指定FLASH延迟值。

1.2、void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess)
功  能：启用或禁用半周期闪存访问。
输  入：FLASH_HalfCycleAccess：指定闪存半周期访问模式。

1.3、void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer)
功  能：启用或禁用预取缓冲区。
输  入：FLASH_PrefetchBuffer：指定预取缓冲区的状态。

1.4、void FLASH_Unlock(void)
功  能：解锁闪存程序擦除控制器。
输  入：无

1.5、void FLASH_UnlockBank1(void)
功  能：解锁闪存组1程序擦除控制器。
输  入：无

1.6、void FLASH_Lock(void)
功  能：锁定闪存程序擦除控制器。
输  入：无

1.7、void FLASH_LockBank1(void)
功  能：锁定闪存组1程序擦除控制器。
输  入：无

1.8、FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
功  能：擦除指定的闪存页。
输  入：Page_Address：要删除的页面地址。

1.9、FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)
功  能：清除所有闪存页。
输  入：无

1.10、FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void)
功  能：清除所有Bank1闪存页。
输  入：无

1.11、FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void)
功  能：擦除闪存选项字节。
输  入：无

1.12、FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
功  能：在指定的地址编程一个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.13、FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
功  能：在指定地址编程半个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.14、FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data)
功  能：在指定的选项字节数据地址编程半个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.15、FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages)
功  能：所需页面写保护。
输  入：FLASH_Pages：指定要写保护的页的地址。

1.16、FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用读取保护。
输  入：Newstate：读出保护的新状态（启用或禁用）。

1.17、FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY)
功  能：编程闪存用户选项字节：IWDG_SW/RST_STOP/RST_STDBY。
输  入：OB_IWDG：选择IWDG模式。OB_IWDG_SW:选择软件IWDG；OB_IWDG_HW：已选择硬件IWDG。
OB_STOP：进入停止模式时重置事件。OB_STOP_NoRST：进入STOP时不生成重置；OB_u STOP_RST：进入STOP时生成重置。
OB _STDBY：进入待机状态时重置事件。OB_STDBY_NoRST：进入待机状态时不生成复位；OB STDBY_RST：进入停机位时生成复位。

1.18、uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void)
功  能：返回闪存用户选项字节值。
输  入：无

1.19、uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void)
功  能：返回闪存写入保护选项字节寄存器值。
输  入：无

1.20、FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void)
功  能：检查闪存读取保护状态是否设置。
输  入：无

1.21、FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void)
功  能：检查是否设置了闪存预取缓冲区状态。
输  入：无

1.22、void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用指定的闪存中断。
输  入：FLASH_IT：指定要启用或禁用的闪存中断源。NewState：指定的Flash中断的新状态（启用或禁用）。

1.23、FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG)
功  能：检查是否设置了指定的闪存标志。
输  入：FLASH_FLAG：指定要检查的FLASH标志。

1.24、void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG)
功  能：清除闪存的挂起标志。
输  入：FLASH_FLAG：指定要清除的FLASH标志。

1.25、FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)
功  能：返回闪存状态。
输  入：无

1.26、FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void)
功  能：返回闪存组1状态。
输  入：无

1.27、FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)
功  能：等待闪存操作完成或超时。
输  入：Timeout：闪存编程超时

1.28、FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout)
功  能：等待Bank1上的闪存操作完成或超时。
输  入：Timeout：闪存编程超时

1.29、void FLASH_Unlock_Fast(void)
功  能：解锁快速程序擦除模式。
输  入：无

1.30、void FLASH_Lock_Fast(void)
功  能：锁定快速程序擦除模式。
输  入：无

1.31、void FLASH_BufReset(void)
功  能：闪存缓冲复位。
输  入：无

1.32、void FLASH_BufLoad(uint32_t Address, uint32_t Data0, uint32_t Data1, uint32_t Data2, uint32_t Data3)
功  能：闪存缓冲加载（128位）。
输  入：无

1.33、void FLASH_ErasePage_Fast(uint32_t Page_Address)
功  能：擦除指定的闪存页（1页=128字节）。
输  入：Page_Address：要删除的页面地址。

1.34、void FLASH_ProgramPage_Fast(uint32_t Page_Address)
功  能：编程指定的闪存页（1页=128字节）。
输  入：Page_Address：要编程的页面地址。

使用以上函数时，直接在程序中进行调用即可。

2、硬件设计
本章教程主要通过程序代码进行内部FLASH读写操作，使用CH32V103内部资源，无需进行硬件连接。

3、软件设计
CH32V103内部FLASH编程/擦除方式有两种，一种是标准编程，一种是快速编程，本章即使用上述这两种方式分别进行内部FLASH读写操作，程序编程主要分3个步骤：
1、对内部FLASH进行解锁；
2、对内部FLASH进行页擦除；
3、对内部FLASH进行读写操作。
根据上述操作步骤，编写具体程序，具体程序如下：
flash.h文件
复制
  1. #ifndef __FLASH_H
    

  2. #define __FLASH_H
    


  3. 

  4. #include "ch32v10x_conf.h"
    


  5. 

  6. typedef enum {FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
    

  7. #define PAGE_WRITE_START_ADDR  ((uint32_t)0x0800F000) /* Start from 60K */
    

  8. #define PAGE_WRITE_END_ADDR    ((uint32_t)0x08010000) /* End at 63K */
    

  9. #define FLASH_PAGE_SIZE         1024
    


  10. 

  11. int Flash_Test(void);
    

  12. int Flash_Test_Fast(void);
    


  13. 

  14. #endif
flash.h文件主要包含相关定义和函数声明；
flash.c文件
复制
  1. #include "flash.h"
    


  2. 

  3. /* Global Variable */
    

  4. uint32_t EraseCounter = 0x00; //记录要擦除多少页
    

  5. uint32_t Address = 0x00;      //记录写入的地址
    

  6. uint16_t Data = 0xAAAA;       //记录写入的数据
    

  7. uint32_t NbrOfPage;           //记录写入多少页
    


  8. 

  9. volatile FLASH_Status FLASHStatus = FLASH_COMPLETE; //记录每次擦除的结果
    

  10. volatile TestStatus MemoryProgramStatus = PASSED;   //记录整个测试结果
    


  11. 

  12. /*******************************************************************************
    

  13. * Function Name  : Flash_Test
    

  14. * Description    : Flash Program Test.
    

  15. * Input          : None
    

  16. * Return         : None
    

  17. *******************************************************************************/
    

  18. int Flash_Test(void)
    

  19. {
    

  20.     FLASH_Unlock(); //解锁
    


  21. 

  22.     NbrOfPage = (PAGE_WRITE_END_ADDR - PAGE_WRITE_START_ADDR) / FLASH_PAGE_SIZE; //计算要擦除多少页
    


  23. 

  24.     //FLASH_FLAG_BSY:指示忙状态标志；FLASH_FLAG_EOP：指示操作结束标志；FLASH_FLAG_PGERR：闪存程序错误标志；FLASH_FLAG_WRPRTERR：指示写保护错误标志
    

  25.     FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP|FLASH_FLAG_PGERR |FLASH_FLAG_WRPRTERR); //清空所有标志位
    


  26. 

  27.     for(EraseCounter = 0; (EraseCounter < NbrOfPage) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE); EraseCounter++) //按页擦除
    

  28.     {
    

  29.       FLASHStatus = FLASH_ErasePage(PAGE_WRITE_START_ADDR + (FLASH_PAGE_SIZE * EraseCounter));
    

  30.     }
    


  31. 

  32.     Address = PAGE_WRITE_START_ADDR; //向内部FLASH写入数据起始地址
    


  33. 

  34.     while((Address < PAGE_WRITE_END_ADDR) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE))
    

  35.     {
    

  36.       FLASHStatus = FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data); //向指定地址写入半字
    

  37.       Address = Address + 2;
    

  38.     }
    


  39. 

  40.     FLASH_Lock(); //上锁
    


  41. 

  42.     Address = PAGE_WRITE_START_ADDR;
    


  43. 

  44.     while((Address < PAGE_WRITE_END_ADDR) && (MemoryProgramStatus != FAILED))
    

  45.     {
    

  46.       if((*(__IO uint16_t*) Address) != Data)
    

  47.       {
    

  48.         MemoryProgramStatus = FAILED;
    

  49.       }
    

  50.         Address += 2;
    

  51.     }
    

  52.     return MemoryProgramStatus;
    


  53. 

  54. }
    


  55. 

  56. /*******************************************************************************
    

  57. * Function Name  : Flash_Test_Fast
    

  58. * Description    : Flash Fast Program Test.(128Byte)
    

  59. * Input          : None
    

  60. * Return         : None
    

  61. *******************************************************************************/
    

  62. int Flash_Test_Fast(void)
    

  63. {
    

  64.     u8 i, Verity_Flag=0;
    

  65.     u32 buf[32];
    


  66. 

  67.     for(i=0; i<32; i++)
    

  68.     {
    

  69.         buf[i] = i;
    

  70.     }
    


  71. 

  72.     FLASH_Unlock_Fast(); //快速编程模式解锁
    


  73. 

  74.     FLASH_ErasePage_Fast(0x0800E000); //擦除指定闪存页，此处擦除0x0800E000这个地址所指定页
    


  75. 

  76.     printf("128Byte Page Erase Sucess\r\n");
    


  77. 

  78.     FLASH_BufReset(); //复位闪存缓冲区，即执行清除内部128字节缓存区操作
    


  79. 

  80.     FLASH_BufLoad(0x0800E000, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]); //向指定地址开始连续写入16字节数据（4字节/次操作，写的地址每次偏移量为4），然后执行加载到缓冲区
    

  81.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x10, buf[4], buf[5], buf[6], buf[7]);
    

  82.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x20, buf[8], buf[9], buf[10], buf[11]);
    

  83.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x30, buf[12], buf[13], buf[14], buf[15]);
    

  84.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x40, buf[16], buf[17], buf[18], buf[19]);
    

  85.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x50, buf[20], buf[21], buf[22], buf[23]);
    

  86.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x60, buf[24], buf[25], buf[26], buf[27]);
    

  87.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x70, buf[28], buf[29], buf[30], buf[31]);
    


  88. 

  89.     FLASH_ProgramPage_Fast(0x0800E000); //启动一次快速页编程动作，编程指定的闪存页
    


  90. 

  91.     printf("128Byte Page Program Sucess\r\n");
    


  92. 

  93.     FLASH_Lock_Fast();
    


  94. 

  95.     for(i=0; i<32; i++) //读编程地址数据校验
    

  96.     {
    

  97.         if(buf[i] == *(u32*)(0x0800E000 + 4*i))
    

  98.         {
    

  99.             Verity_Flag = 0;
    

  100.         }
    

  101.         else
    

  102.         {
    

  103.             Verity_Flag = 1;
    

  104.             break;
    

  105.         }
    

  106.     }
    

  107.     return Verity_Flag;
    

  108. }
flash.c文件主要包含两个函数，一个是内部FLASH标准编程函数Flash_Test，一个是内部FLASH快速编程函数Flash_Test_Fast，这两个函数具体执行过程如下：
内部FLASH标准编程函数Flash_Test执行过程：
(1)调用FLASH_Unlock函数进行解锁；
(2) 根据起始地址及结束地址计算需要擦除页数；
(3) 调用FLASH_ClearFlag函数清除各种标志位；
(4) 使用for循环以及调用FLASH_ErasePage函数擦除页数，每次擦除一页；
(5) 使用while循环并调用FLASH_ProgramWord函数向起始地址至结束地址的存储区域都写入变量“Data”存储的数值数值；
(6) 调用FLASH_Lock函数进行上锁；
(7) 使用指针读取写入的数据内容并校验。

内部FLASH快速编程函数Flash_Test_Fast执行过程与标准编程执行过程类似，具体如下：
(1)调用FLASH_Unlock_Fast函数进行解锁；
(2) 调用FLASH_ErasePage_Fast函数擦除指定闪存页；
(3) 调用FLASH_BufReset函数复位闪存缓冲区，执行清除内部128字节缓存区操作；
(4) 调用FLASH_BufLoad函数向指定地址开始连续写入16字节数据（4字节/次操作，写的地址每次偏移量为4），然后执行加载到缓冲区；
(5) 调用FLASH_ProgramPage_Fast函数启动一次快速页编程动作，编程指定的闪存页；
(6) 调用FLASH_Lock_Fast函数进行上锁；
(7) 使用for循环读取编程地址进行数据校验并返回校验值。
以上两个函数执行过程可对照CH32V103应用手册第24章闪存操作流程进行程序编写，更有助于理解编程。

main.c函数
复制
  1. int main(void)
    

  2. {
    

  3.         Delay_Init();
    

  4.         USART_Printf_Init(115200);
    


  5. 

  6.         printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
    

  7.         printf("This is flash example\r\n");
    


  8. 

  9.         if(Flash_Test()== PASSED)
    

  10.          {
    

  11.            printf("读写内部 FLASH 标准编程测试成功\r\n");
    

  12.          }
    

  13.         else
    

  14.          {
    

  15.            printf("读写内部 FLASH 标准编程测试失败\r\n");
    

  16.          }
    


  17. 

  18.     if(Flash_Test_Fast())
    

  19.     {
    

  20.      printf("128Byte Page Verity Fail，快速编程失败\r\n");
    

  21.     }
    

  22.     else
    

  23.     {
    

  24.      printf("128Byte Page Verity Sucess，快速编程成功\r\n");
    

  25.     }
    


  26. 

  27.       while(1)
    

  28.       {
    

  29.       }
    

  30. }
main.c函数主要进行函数初始化以及根据flash.c文件两个函数返回值输出相应信息。

4、下载验证
将编译好的程序下载到开发板并复位，串口打印情况具体如下：
图片1.png
根据串口打印信息可知，内部FLASH标准编程和快速编程测试成功。





22、读写内部FLASH.rar

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