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[研电赛技术支持] 【GD32F303红枫派使用手册】第五讲 FMC-片内Flash擦写读实验

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 楼主| 聚沃科技 发表于 2024-6-1 10:24 | 显示全部楼层 |阅读模式
单片机, 开发板, flash, FMC, GD32F303
本帖最后由 聚沃科技 于 2024-6-4 11:02 编辑

红枫派首图.png
5.1 实验内容
通过本实验主要学习以下内容：
• FMC控制器原理；
• FMC擦写读操作；
5.2 实验原理
5.2.1 FMC控制器原理
FMC即Flash控制器，其提供了片上Flash操作所需要的所有功能，在GD32F303系列MCU中，Flash前256K字节空间内， CPU执行指令零等待，具有相同主频下最快的代码执行效率。FMC也提供了页擦除，整片擦除，以及32位整字/16位半字/位编程等闪存操作。GD32F303系列MCU支持最大3M Flash空间，可以提供业内最大Flash的相关产品。
GD32F303系列MCU的Flash结构如下图所示。由该图可知，GD32F303系列MCU可以支持最大3M的Flash空间，前256页为2KB每页，共512KB空间，后面的空间为4KB每页，信息块为存储内部出厂BOOTLOADER，中容量的GD32F303系列产品空间为2KB，大容量的GD32F303系列产品空间为6KB，互联型的GD32F305/307系列产品空间为18KB，主要是由于不同的产品所支持的ISP烧录接口不同，所需要的代码空间也会有差别。可选字节块存储的是选项字节，其空间大小为16个字节，地址范围为0x1FFFF800-0x1FFFF80F，本章主要讲解FMC的操作，有关选项字节操作可以参考选项字节操作实验。
图片1.png

有关Flash擦写操作均需要先解锁Flash，然后进行擦写操作，擦写完成后再进行锁Flash，注意Flash特性只能由1写0，也就是Flash需要先擦除才能写入新的数据，如果确保写入地址的数据为全0xFF，也可以直接写入。读取Flash数据可以采取直接寻址的方式进行读取。
下面为各位读者介绍Flash擦写读的相关操作。
5.2.2 Flash擦除操作原理
Flash擦除可分为页擦除以及整片擦除，如下图所示，页擦除时间典型值为48ms，256KB Flash的块擦除时间典型值为2S。
图片2.png
有关Flash的相关操作均在gd32f30x_fmc.c中实现，下面介绍下擦除实现的函数，如下表所示。
0aa3cefe9c7cb3fa54c51bab9eddb063.png
5.2.3 Flash写入编程操作原理
GD32F303系列MCU可支持32位整字编程/16位板字以及位编程，如下图所示，Flash 32位整字编程时间典型值为47.5us。
图片3.png
有关Flash编程实现函数如下表所示。
c16a36002e27c7f17404664538e673b3.png
• 注意：fmc_word_reprogram可以在不用擦除的情况下直接进行位编程，但仅可实现将1编程为0，比如若调用以上fmc_word_reprogram(0x08001000,0xFE)语句，即实现将最低位编程为0，若0x08001000原始数据为0x81，则执行完后改地址数据为0x80。
5.2.4 Flash读取操作原理
Flash读取可以采用直接寻址的方式进行操作，具体可参考以下示例代码。
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  1. C
    

  2. uint32_t read_data;
    

  3. read_data = *(uint32_t *)0x08001000;
• 注意：有关Flash有以下参数读者需要了解，GD32F303系列MCU的内部Flash具有至少10万次的擦写次数以及20年的数据保持能力，但需注意，随着擦写次数的增加数据保持时间会下降。
5.3 硬件设计
本例程不涉及硬件电路。
5.4 代码解析
5.4.1 Flash写入16bit双字节函数
Flash写入双字节操作函数如下所示，写入的过程主要分为擦写两个操作，由于Flash特有特性，需要先擦除才可以写入，因而需要确保写入地址的初识数据为0xFF。另外GD32F303具有双bank，且不同bank的页大小具有差异，本函数可以实现根据地址识别对应页并进行擦除的功能，使用上非常方便，使用者只需要关心擦写的起始地址以及数据和长度即可，擦写的位置函数中会进行实现。
复制
  1. C
    

  2. void fmc_write_data_16b(uint32_t write_start_addr, uint16_t *data_buf, uint16_t data_lengh)
    

  3. {
    

  4.         uint32_t write_addr,erase_addr;
    

  5.         uint16_t data_write_num=0;
    

  6.         int16_t data_earse_num;
    

  7.         /* 解锁FMC */
    

  8.         fmc_unlock();
    

  9.         /* 清除BANK0和BANK1的错误标志 */
    

  10.         fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR|FMC_FLAG_BANK0_WPERR|FMC_FLAG_BANK0_END);
    

  11.         fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK1_PGERR|FMC_FLAG_BANK1_WPERR|FMC_FLAG_BANK1_END);
    

  12.         
    

  13.         
    

  14.         erase_addr = write_start_addr;
    

  15.         data_earse_num = data_lengh;
    

  16.         /* 若写入起始地址加上总长*2小于0x08080000，说明需要擦写的数据均在BANK0，页大小为2K/页 */
    

  17.         if((write_start_addr+data_lengh*2)<0x08080000)
    

  18.         {
    

  19.                 /* 若写入地址为页起始地址 */
    

  20.                 if(write_start_addr%2048 == 0)
    

  21.                 {
    

  22.                   for(;data_earse_num>0;)
    

  23.                   {
    

  24.                           fmc_page_erase(erase_addr);
    

  25.                           erase_addr+=2048;
    

  26.                           data_earse_num-=1024;
    

  27.                   }
    

  28.                         /*若写入地址不是页起始地址*/
    

  29.           }else{
    

  30.         for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh*2);)
    

  31.                     {
    

  32.                             fmc_page_erase(erase_addr);
    

  33.                             erase_addr+=2048;
    

  34.                             data_earse_num-=1024;
    

  35.                     }
    

  36.             }
    

  37.                 /* 若写入地址加上写入长度*2大于0x08080000，说明擦写的数据可能跨BANK或者均在BANK1，页大小有差别 */
    

  38.   }else{
    

  39.                 /* 如果起始地址小于0x08080000，说明跨BANK */
    

  40.                 if(write_start_addr<0x08080000)
    

  41.                 {
    

  42.                         /* 首先擦除BANK0部分所需页 */
    

  43.                         for(;erase_addr<0x08080000;)
    

  44.                         {
    

  45.                                         fmc_page_erase(erase_addr);
    

  46.                             erase_addr+=2048;
    

  47.                         }
    

  48.                         /* 然后擦除BANK1部分所需页 */
    

  49.                         erase_addr = 0x08080000;
    

  50.                         for(;erase_addr<=write_start_addr+data_lengh*2;)
    

  51.                         {
    

  52.                                         fmc_page_erase(erase_addr);
    

  53.                             erase_addr+=4096;
    

  54.                         }
    

  55.                 }else{
    

  56.                         /*若写入地址大于等于0x08080000,说明均在BANK1，页大小为4K/页*/
    

  57.                 if(write_start_addr%4096 == 0)  /* 若写入地址为页起始地址 */
    

  58.                 {
    

  59.                   for(;data_earse_num>0;)
    

  60.                   {
    

  61.                           fmc_page_erase(erase_addr);
    

  62.                           erase_addr+=4096;
    

  63.                           data_earse_num-=2048;
    

  64.                   }
    

  65.                 }else{
    

  66.                           /*若写入地址不是页起始地址*/
    

  67.         for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh*2);)
    

  68.                     {
    

  69.                             fmc_page_erase(erase_addr);
    

  70.                             erase_addr+=4096;
    

  71.                             data_earse_num-=2048;
    

  72.                     }
    

  73.                         }
    

  74.                 }
    

  75.         }
    

  76.         
    

  77.         /* 写入数据 */
    

  78.         write_addr = write_start_addr;
    

  79.         for(data_write_num = 0; data_write_num<data_lengh;data_write_num++)
    

  80.         {
    

  81.                 fmc_halfword_program(write_addr, data_buf[data_write_num]);
    

  82.                 write_addr += 2;
    

  83.         }
    

  84.         fmc_lock();
    

  85. }
5.4.2 Flash读取数据函数
Flash读取数据函数如下所示，采用直接寻址的方式，读取双字节数据。
复制
  1. C
    

  2. uint16_t fmc_read_data_16b(uint32_t write_read_addr)
    

  3. {
    

  4.         return *(uint16_t *)write_read_addr;
    

  5. }
5.4.3 主函数
主函数如下所示，通过该函数实现对flash起始地址为0x08001000的前20个字节擦写以及读取的验证。
复制
  1. C
    

  2. int main(void)
    

  3. {
    

  4.         uint16_t read_num =0;
    

  5.         uint8_t i_num;
    

  6.         bsp_led_group_init();    
    

  7.         fmc_write_data_16b(WRITE_START_ADDR,write_data,10);
    

  8.         for(read_num=0;read_num<10;read_num++)
    

  9.         {
    

  10.                 read_data[read_num] = fmc_read_data_16b(WRITE_START_ADDR+read_num*2);
    

  11.         }
    

  12.         for(i_num=0;i_num<10;i_num++)
    

  13.         {
    

  14.                 if(read_data[i_num]!=write_data[i_num])
    

  15.                 {
    

  16.                         bsp_led_on(&LED0);
    

  17.                 }else{
    

  18.                         bsp_led_on(&LED1);
    

  19.                 }
    

  20.         }
    

  21.         
    

  22.         while (1)
    

  23.         {
    

  24.         }
    

  25. }
5.5 实验结果
将本实验烧录到红枫派实验板中，运行后可以观察到LED1常亮，表明擦写以及读取实验正常。
图片4.png
本教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原创发布，了解更多GD32 MCU教程，关注聚沃科技官网，GD32MCU技术交流群：859440462



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