【GD32F303红枫派使用手册】第五讲 FMC-片内Flash擦写读实验

只看该作者 · 2024-6-1 10:24

本帖最后由聚沃科技于 2024-6-4 11:02 编辑

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。

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。

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。

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。

有关Flash编程实现函数如下表所示。

• 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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C

uint32_t read_data;

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。

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C

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

{

        uint32_t write_addr,erase_addr;

        uint16_t data_write_num=0;

        int16_t data_earse_num;

        /* 解锁FMC */

        fmc_unlock();

        /* 清除BANK0和BANK1的错误标志 */

        fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR|FMC_FLAG_BANK0_WPERR|FMC_FLAG_BANK0_END);

        fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK1_PGERR|FMC_FLAG_BANK1_WPERR|FMC_FLAG_BANK1_END);

        

        

        erase_addr = write_start_addr;

        data_earse_num = data_lengh;

        /* 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 */

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

        {

                /* 若写入地址为页起始地址 */

                if(write_start_addr%2048 == 0)

                {

                  for(;data_earse_num>0;)

                  {

                          fmc_page_erase(erase_addr);

                          erase_addr+=2048;

                          data_earse_num-=1024;

                  }

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

          }else{

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

                    {

                            fmc_page_erase(erase_addr);

                            erase_addr+=2048;

                            data_earse_num-=1024;

                    }

            }

                /* 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 */

  }else{

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

                if(write_start_addr<0x08080000)

                {

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

                        for(;erase_addr<0x08080000;)

                        {

                                        fmc_page_erase(erase_addr);

                            erase_addr+=2048;

                        }

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

                        erase_addr = 0x08080000;

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

                        {

                                        fmc_page_erase(erase_addr);

                            erase_addr+=4096;

                        }

                }else{

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

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

                {

                  for(;data_earse_num>0;)

                  {

                          fmc_page_erase(erase_addr);

                          erase_addr+=4096;

                          data_earse_num-=2048;

                  }

                }else{

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

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

                    {

                            fmc_page_erase(erase_addr);

                            erase_addr+=4096;

                            data_earse_num-=2048;

                    }

                        }

                }

        }

        

        /* 写入数据 */

        write_addr = write_start_addr;

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

        {

                fmc_halfword_program(write_addr, data_buf[data_write_num]);

                write_addr += 2;

        }

        fmc_lock();

}

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。

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C

uint16_t fmc_read_data_16b(uint32_t write_read_addr)

{

        return *(uint16_t *)write_read_addr;

}

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。

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C

int main(void)

{

        uint16_t read_num =0;

        uint8_t i_num;

        bsp_led_group_init();    

        fmc_write_data_16b(WRITE_START_ADDR,write_data,10);

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

        {

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

        }

        for(i_num=0;i_num<10;i_num++)

        {

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

                {

                        bsp_led_on(&LED0);

                }else{

                        bsp_led_on(&LED1);

                }

        }

        

        while (1)

        {

        }

}

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。

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