Flash编程的基础梳理

前言

最近拿到了一块APM32F103VC的MINI开发板，在学习了一段时间后发现其有非常丰富的外设资源，主频能达到96Mhz。最近在项目中使用到了IAP(In Application Programming)功能，特来评估一下APM32F103的IAP实现方式。

在应用编程IAP(In-Application Programming)是应用在Flash程序存储器的一种编程模式。它可以在应用程序正常运行的情况下，通过调用特定的IAP程序对另外一段程序Flash空间进行读/写操作，甚至可以控制对某段、某页甚至某个字节的读/写操作，这为数据存储和固件的现场升级带来了更大的灵活性。

话接上回，我们提及到了 程序跳转运行就是修改PC指针至我们的APP程序，然后修改我们的中断向量寄存器以使得我们的APP程序能够正确相应中断。

那我们本章节就在IAP实现的第三部分内容，Flash编程的基础进行梳理。

1 为什么要编程Flash？

众所周知，MCU的Flash保存着我们的程序，一般情况下我们在生产或者调试的时候是通过我们的烧录器或者仿真器对MCU的Flash进行编程。在这个过程中我们无需关系Flash的编程流程，仅需要通过工具即可完成对Flash的编程操作。

那为什么做IAP需要关心Flash编程呢？因为IAP的一个关键因素就能够通过BootLoader去编程我们的APP区域的内容。

即我们需要实现对MCU的Flash编程操作。

2 Flash的编程流程

在APM32F103的手册，我们可以看到Flash编程一共分为解锁，擦除，编程，上锁的四个步骤。下面我们一步步看一下我们需要完成哪些操作。

2.1 Flash解锁与上锁

Flash是我们程序保存的地方，需要编程FLash必须是“确定的”，而不是我们“一时兴起”。所以涉及较为繁琐的“解锁”步骤，以防我们重要的程序内容被改动。

APM32F1的标准库函数如下所示：

/*!

* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Unlocks the FMC Program Erase Controller

*

* @param None

*

* @retval None

*/

void FMC_Unlock(void)

{

FMC->KEY = 0x45670123;

FMC->KEY = 0xCDEF89AB;

}

/*!

* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] Locks the FMC Program Erase Controller.

*

* @param None

*

* @retval None

*/

void FMC_Lock(void)

{

FMC->CTRL2_B.LOCK = BIT_SET;

}

2.2 Flash的擦除

由于APM32F1 的Flash的特性，对Flash写入数据的地址内容必须是0xFFFF，打个比方来说，我们要在一张纸上画一幅精彩的画作，那我们的纸张必须要是空白的，这样子才能不受纸张上的污渍影响我们。

那对于APM32F1的Flash来说，0xFFFF是“空白”状态，这个状态下我们才能尽情的“书写”内容。

那Flash的擦除操作，便是把Flash变回“空白”的操作。

擦除有分“全擦除”和“页擦除”，由于我们的BootLoader也是存储于Flash中的，我们若是使用“全擦除”操作我们的BootLoader程序也会被擦除掉，使得MCU处于“空片”状态。所以我们会使用“页擦除”完成对APP存储的区域进行擦除操作。

APM32F1的标准库函数如下所示：

/*!

* @brief Erases a specified FMC page.

*

* @param pageAddr: The page address to be erased.

*

* @retval Returns the flash state.It can be one of value:

* [url=home.php?mod=space&uid=2817080]@ARG[/url] FMC_STATUS_BUSY

* [url=home.php?mod=space&uid=2817080]@ARG[/url] FMC_STATUS_ERROR_PG

* @arg FMC_STATUS_ERROR_WRP

* @arg FMC_STATUS_COMPLETE

* @arg FMC_STATUS_TIMEOUT

*/

FMC_STATUS_T FMC_ErasePage(uint32_t pageAddr)

{

FMC_STATUS_T status = FMC_STATUS_COMPLETE;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

if(status == FMC_STATUS_COMPLETE)

{

FMC->CTRL2_B.PAGEERA = BIT_SET;

FMC->ADDR = pageAddr;

FMC->CTRL2_B.STA = BIT_SET;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

FMC->CTRL2_B.PAGEERA = BIT_RESET;

}

return status;

}

/*!

* @brief Erases all FMC pages.

*

* @param None

*

* @retval Returns the flash state.It can be one of value:

* @arg FMC_STATUS_ERROR_PG

* @arg FMC_STATUS_ERROR_WRP

* @arg FMC_STATUS_COMPLETE

* @arg FMC_STATUS_TIMEOUT

*/

FMC_STATUS_T FMC_EraseAllPage(void)

{

FMC_STATUS_T status = FMC_STATUS_COMPLETE;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

if(status == FMC_STATUS_COMPLETE)

{

FMC->CTRL2_B.MASSERA = BIT_SET;

FMC->CTRL2_B.STA = BIT_SET;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

FMC->CTRL2_B.MASSERA = BIT_RESET;

}

return status;

}

2.3 Flash的编程

在上面我们完成对目标区域的擦除操作后，便可以对Flash进行编程操作了。

在APM32F1的标准库函数中给我们提供了字编程与半字编程操作。

/*!

* @brief Programs a word at a specified address.

*

* @param address:the address to be programmed.

*

* @param data: the data to be programmed.

*

* @retval Returns the flash state.It can be one of value:

* @arg FMC_STATUS_ERROR_PG

* @arg FMC_STATUS_ERROR_WRP

* @arg FMC_STATUS_COMPLETE

* @arg FMC_STATUS_TIMEOUT

*/

FMC_STATUS_T FMC_ProgramWord(uint32_t address, uint32_t data)

{

FMC_STATUS_T status = FMC_STATUS_COMPLETE;

__IOM uint32_t temp = 0;

#ifdef APM32F10X_HD

__set_PRIMASK(1);

#endif

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

if(status == FMC_STATUS_COMPLETE)

{

FMC->CTRL2_B.PG = BIT_SET;

*(__IOM uint16_t *)address = data;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

if(status == FMC_STATUS_COMPLETE)

{

temp = address + 2;

*(__IOM uint16_t*) temp = data >> 16;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

FMC->CTRL2_B.PG = BIT_RESET;

}

else

{

FMC->CTRL2_B.PG = BIT_RESET;

}

}

#ifdef APM32F10X_HD

__set_PRIMASK(0);

#endif

return status;

}

/*!

* @brief Programs a half word at a specified address.

*

* @param address:the address to be programmed.

*

* @param data: the data to be programmed.

*

* @retval Returns the flash state.It can be one of value:

* @arg FMC_STATUS_ERROR_PG

* @arg FMC_STATUS_ERROR_WRP

* @arg FMC_STATUS_COMPLETE

* @arg FMC_STATUS_TIMEOUT

*/

FMC_STATUS_T FMC_ProgramHalfWord(uint32_t address, uint16_t data)

{

FMC_STATUS_T status = FMC_STATUS_COMPLETE;

#ifdef APM32F10X_HD

__set_PRIMASK(1);

#endif

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

if(status == FMC_STATUS_COMPLETE)

{

FMC->CTRL2_B.PG = BIT_SET;

*(__IOM uint16_t *)address = data;

status = FMC_WaitForLastOperation(0x000B0000);

FMC->CTRL2_B.PG = BIT_RESET;

}

#ifdef APM32F10X_HD

__set_PRIMASK(0);

#endif

return status;

}

3 Flash的读取

完成对目标区域的Flash的编程后，我们一般情况下都需要进行校验，校验我们写入到Flash的实际内容与我们的期望内容是否一致。

我们可以使用直接读取比较，或者CRC校验的方式进行校验。校验的方法多种多样，但是都离不开Flash的读取。APM32F1的Flash读取较为简单，可以直接使用地址指针直接读取相应地址的内容。

data = *(__IOM uint16_t *)address;

data = *(__IOM uint32_t *)address;

审核编辑 ：李倩