中科芯CKS32F4xx系列MCU Flash模拟EEPROM的操作应用指南

时间： 2024-02-22 来源：中科芯MCU公众号

技术问答

CKS32F4xx系列芯片内部嵌入一个FLASH，若FLASH存储了用户的应用程序后仍留有空间，剩余空间可被当作EEPROM使用，这比访问外部FLASH速度优势更为明显。在本章节中，将会向大家简要介绍内部FLASH，并通过一个例程来演示FLASH模拟EEPROM的操作。

内部FLASH简介

FLASH结合了ROM和RAM的优点，不仅具备了EEPROM的可擦写性能，还类似于失性随机存储器（NVRAM），不会因断电而丢失数据，且能以较快的速度读取数据。对于CKS32F4xx系列的FLASH接口，它负责管理CPU通过AHB I-Code和D-Code总线对FLASH进行访问，这个接口可以执行擦除和编程操作，同时实施了一些读写保护机制，以确保数据的安全性。此外，FLASH接口还通过指令预取和缓存机制来提高代码执行的速度。下图为系统架构内的FLASH接口连接图：

针对不同型号的CKS32F4xx系列，其FLASH容量在128K至1024K字节之间。本章中以开发板上搭载的CKS32F407VGT6为例，它的FLASH容量为1024K字节，下图是CKS32F40xx/41xx的闪存模块组织图：

由上图可知，CKS32F4的存储区主要是由主存储器、系统存储器、OTP区域和选项字节构成，各存储区简述如下：

①主存储器：该部分用来存放代码和数据常数，分为12个大小不同的扇区，主存储器的起始地址是0x08000000；

②系统存储器：主要用来存放CKS32F4的bootloader代码，此代码是出厂的时候就固化在芯片内部了，例如用串口下载程序时的bootloader（ISP下载），它专门用来给主存储器下载代码；

③OTP区域：即一次性可编程区域，一次性的，写完一次，永远不能擦除；

④选项字节：用于配置读保护、BOR级别、软件/硬件看门狗以及器件处于待机或停止模式下的复位，相当于一些寄存器位。

内部FLASH读写操作

FLASH是以字节为最小单位进行操作，每个存储单元存放一个字节。以下是对内部FLASH读写操作的概述：

---内部FLASH指定地址读出数据

例如，从地址addr读取一个字节，可通过语句data = *(vu8*)addr来实现，若是读取一个半字或一个字，只将上面的vu8改vu16或vu32即可。

---内部FLASH的写入过程

（1）解锁：CKS32F4xx系列复位后，FLASH编程操作被写保护，只有向FLASH_KEYR寄存器写入特定序列0x45670123和0xCDEF89AB，方可解除写保护，进而操作其它相关寄存器；

（2）设置闪存操作位数：CKS32F4xx系列电源电压会影响数据的最大操作位数，由于本例中使用的开发板电压为3.3V，所以根据下述配置表，必须将FLASH_CR的PSIZE字段配置为10b，即32位并行位数，这也决定后续的擦除或编程操作必须以32位为基础进行。

（3）擦除扇区：在写入数据前，必须先擦除存储区域，CKS32标准库提供了扇区擦除和批量擦除的指令，批量擦除指令仅针对主存储区。

（4）写入数据：擦除完毕后才可写入数据，CKS32F4xx系列标准库提供了字节、半字、字和双字写入函数供用户调用，封装了对寄存器FLASH_CR和FLASH_SR的操作，具体步骤可查阅CKS32F4xx的嵌入式FLASH章节。

---其它注意事项：

①CPU时钟频率（HCLK）不能低于1MHz，不能在FLASH操作期间进行器件复位；

②FLASH执行写入或擦除操作期间，不能进行读操作，否则会导致总线阻塞。因此，FLASH写操作时，有必要写FLASH_DataCacheCmd(DISABLE)，来禁止数据缓存，写完后再打开；

③写入地址必须是用户代码区以外的地址，不能覆盖用户代码，否则程序会出错，可以查看map文件，选择合适的存储空间；

④由于数据是以32bit写入的，占用4个地址位，所以写入地址必须是是4的倍数。

采用内部FLASH模拟EEPROM实验

CKS32F4xx系列有关FLASH的函数分布在文件cks32f4xx_flash.c以及cks32F4xx_flash.h中，本例中通过cks_flash_test函数演示内部FLASH的读写，该函数的执行过程如下：

① 调用FLASH_Unlock 解锁；

② 调用FLASH_DataCacheCmd禁止数据缓存；

③ 调用FLASH_EraseSector擦除待写入地址所在扇区，可由上述闪存模块组织图得知，擦除时是按字为单位进行操作，并等待FLASH操作结束进入下一步；

④ 本例中是调用FLASH_ProgramWord函数向指定地址写入指定数据，并等待FLASH操作结束进入下一步，CKS32F4xx系列官方库提供FLASH_ProgramHalfWord、FLASH_ProgramByte函数，用户可根据需求选用；

⑤ 调用FLASH_DataCacheCmd开启数据缓存；

⑥ 调用FLASH_Lock 上锁。

代码如下：

int main(void)

{

cks_flash_test();

while (1)

{

}

void cks_flash_test(void)

{

FLASH_Unlock();

FLASH_DataCacheCmd(DISABLE);

if(FLASH_EraseSector(FLASH_Sector_1, VoltageRange_3) != FLASH_COMPLETE)

{

return;

}

if(FLASH_ProgramWord(0x08004000, 0x44332211) != FLASH_COMPLETE)

{

return;

}

FLASH_DataCacheCmd(ENABLE);

FLASH_Lock();

}

图1

图2

主函数对cks_flash_test函数调用，cks_flash_test函数实现对指定地址0x08004000进行擦除，写入操作。通过断点调试，如图1当程序运行至FLASH_EraseSector后，0x08004000起始处的四个字节先被擦除成0xFF；如图2，当程序运行运行至FLASH_ProgramWord之后，执行向0x08004000写入0x44332211后，0x08004000起始处数据变成0x11、0x22、0x33、0x44。

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