STM32 的 Flash 存储操作与数据保存

只看该作者 · 2024-12-9 14:34

STM32 的内部 Flash 是一种非易失性存储器，可以用来存储程序代码、配置数据和日志记录。以下内容涵盖 Flash 存储的基本操作（擦除、写入、读取）和在 Flash 中保存数据的实现方法。

1. Flash 存储概述
1.1 Flash 特性
分块存储：STM32 的 Flash 被划分为多个页（Page）或扇区（Sector）。
擦除机制：Flash 必须按页或扇区擦除，不能逐字节擦除。
写入限制：在擦除之前不能直接覆盖写入，只能将 1 改为 0。
1.2 操作流程
解锁 Flash：解除写保护。
擦除页/扇区：准备写入数据。
写入数据：按字（32 位）或双字（64 位）写入。
读取数据：按地址读取。
2. Flash 操作实现
2.1 Flash 擦除
擦除规则
擦除按页或扇区进行，具体大小根据芯片系列不同而变化。
STM32 HAL 提供统一的擦除接口。
代码示例：擦除扇区
使用 HAL 库擦除 Flash：

c
复制代码
FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
uint32_t PageError;

// 配置擦除参数
EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES; // 页擦除
EraseInitStruct.PageAddress = FLASH_USER_START_ADDR; // 用户区起始地址
EraseInitStruct.NbPages = 1; // 擦除 1 页

// 解锁 Flash
HAL_FLASH_Unlock();

// 擦除 Flash
if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError) != HAL_OK) {
// 擦除失败，处理错误
}

// 锁定 Flash
HAL_FLASH_Lock();

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Flash 写入
写入规则
Flash 数据写入按字（32 位）或双字（64 位）操作。
写入前需先擦除目标页或扇区。
代码示例：写入数据
c
复制代码
uint32_t address = FLASH_USER_START_ADDR; // 用户区起始地址
uint32_t data = 0x12345678; // 要写入的数据

// 解锁 Flash
HAL_FLASH_Unlock();

// 写入数据
if (HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, address, data) != HAL_OK) {
// 写入失败，处理错误
}

// 锁定 Flash
HAL_FLASH_Lock();

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Flash 读取
读取规则
Flash 是可直接寻址的存储器，读取数据无需特殊配置。
使用指针按地址访问 Flash 数据。
代码示例：读取数据
c
复制代码
uint32_t address = FLASH_USER_START_ADDR;
uint32_t readData;

// 读取 Flash 数据
readData = *(__IO uint32_t *)address;

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在 Flash 中保存配置数据
Flash 常用于存储设备的配置信息（如校准参数）。以下是保存与读取配置数据的步骤：

3.1 配置 Flash 地址
定义 Flash 用户区地址：

c
复制代码
#define FLASH_USER_START_ADDR ((uint32_t)0x0801F800) // 自定义区域（末尾页）
#define FLASH_USER_END_ADDR ((uint32_t)0x0801FFFF) // 自定义区域结束

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数据保存示例
将一组配置数据保存到 Flash：

c
复制代码
typedef struct {
uint32_t parameter1;
uint32_t parameter2;
float parameter3;
} ConfigData;

ConfigData config = {0xAABBCCDD, 0x11223344, 3.14159};

void SaveConfigToFlash(ConfigData *config) {
FLASH_EraseInitTypeDef EraseInitStruct;
uint32_t PageError;

// 解锁 Flash
HAL_FLASH_Unlock();

// 擦除目标页
EraseInitStruct.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES;
EraseInitStruct.PageAddress = FLASH_USER_START_ADDR;
EraseInitStruct.NbPages = 1;
HAL_FLASHEx_Erase(&EraseInitStruct, &PageError);

// 写入配置数据
uint32_t address = FLASH_USER_START_ADDR;
uint32_t *data = (uint32_t *)config;

for (int i = 0; i < sizeof(ConfigData) / 4; i++) {
HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, address, data[i]);
address += 4;
}

// 锁定 Flash
HAL_FLASH_Lock();
}

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数据读取示例
从 Flash 中读取配置数据：

c
复制代码
void LoadConfigFromFlash(ConfigData *config) {
uint32_t *flashData = (uint32_t *)FLASH_USER_START_ADDR;
uint32_t *ramData = (uint32_t *)config;

for (int i = 0; i < sizeof(ConfigData) / 4; i++) {
ramData[i] = flashData[i];
}
}

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在 Flash 中记录日志
Flash 也可用于保存设备运行日志（如错误码、状态信息）。由于日志是追加模式，需特别注意 Flash 的写入和擦除机制。

4.1 定义日志区域与结构
c
复制代码
#define FLASH_LOG_START_ADDR ((uint32_t)0x0801E800) // 日志存储起始地址
#define FLASH_LOG_END_ADDR ((uint32_t)0x0801F7FF) // 日志存储结束地址

typedef struct {
uint32_t timestamp;
uint32_t eventCode;
uint32_t value;
} LogEntry;

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追加日志记录
找到下一个可写地址： Flash 不支持直接覆盖写入，需要找到未使用的地址。
代码实现
c
复制代码
uint32_t FindNextLogAddress() {
uint32_t address = FLASH_LOG_START_ADDR;

while (address < FLASH_LOG_END_ADDR) {
      if (*(__IO uint32_t *)address == 0xFFFFFFFF) { // 空白地址
         break;
      }
      address += sizeof(LogEntry);
}

return address;
}

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写入日志记录：
c
复制代码
void AddLogEntry(LogEntry *entry) {
uint32_t address = FindNextLogAddress();

if (address < FLASH_LOG_END_ADDR) {
      HAL_FLASH_Unlock();

      for (int i = 0; i < sizeof(LogEntry) / 4; i++) {
         HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, address, ((uint32_t *)entry)[i]);
         address += 4;
      }

      HAL_FLASH_Lock();
}
}

只看该作者 · 2024-12-9 14:36

读取日志
逐条读取日志数据：

c
复制代码
void ReadLogs() {
uint32_t address = FLASH_LOG_START_ADDR;

while (address < FLASH_LOG_END_ADDR) {
      LogEntry *entry = (LogEntry *)address;

      if (entry->timestamp == 0xFFFFFFFF) { // 未使用地址
         break;
      }

      // 处理日志
      ProcessLogEntry(entry);

      address += sizeof(LogEntry);
}
}

只看该作者 · 2024-12-9 14:36

Flash 操作注意事项
擦除操作耗时：

Flash 擦除需要一定时间，应避免频繁操作。
可以在低功耗模式或非关键任务中执行。
生命周期限制：

Flash 的写入/擦除次数有限（通常为 10,000~100,000 次）。
可通过分区轮换机制延长使用寿命。
断电保护：

在 Flash 写入过程中断电可能导致数据损坏，可通过校验机制检测并修复。