博客分享：单片机内部FLASH的字节操作

由 cathy 提交于周一, 7 十二月 2020 - 16:52

一般32位单片机的内部FALSH是不支持字节操作的，有的可以按字节读取，但是不能按字节写入。

而且，一般单片机内部FALSH擦除的最小单位都是页，如果向某页中的某个位置写入数据，恰好这个位置的前面存了其他数据，那么就必须把这页擦除，存的其他数据也会丢失。

实际上就是说内部的FALSH不好做改写的操作，如果有很多数据需要存放，最好是分页存储。这也是FALSH与E2PROM最大的区别，后者支持按字节操作且无需擦除，即使某一个地址写坏了，也不影响其他地址。

下面介绍一种方法让内部FLASH"支持"字节操作，且同一页的其他数据不受影响。

方法原理很简单，下面简单介绍下原理：

1.根据要写入地址，计算出该地址位于哪一页；

2.读出整个页，存入缓存BUF；

3.将要写入的数据按位置更新到BUF中；

4.擦除该页；

5.写入整个BUF。

可以看出这种方法弊端很明显：

1.耗时长每次写都要读整个BUF，然后还要先把数据存到BUF里，然后再写入整个BUF；

2.FALSH擦写次数增加，降低使用寿命；

下面给出测试代码：

<pre>#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>//C语言标准库
#include "flash.h"

#define USER_FLASH_START_ADDR 0x01070000 //FLASH最后两个扇区供用户使用

u32tou8 u32data;//定义一个联合体

//==================================================================================
// 获取某个地址所在的页首地址
// addr:FLASH地址
// 返回:该地址所在的页共128页（0~127）
//==================================================================================
unsigned int FLASH_GetFlashPage(unsigned int addr)
{
if (IS_FLASH_ADDRESS(addr))
{
return (addr&(~0xFFF));//清0低12位就是该页的起始地址
}
}
//==================================================================================
// 从FLASH中读取一个字（32位）
// addr:读取地址
// 返回：读到的字数据
//备注：地址为4字节对齐
//==================================================================================
unsigned int FLSAH_ReadWord(unsigned int addr)
{
return (*(unsigned int *)addr);
}

//==================================================================================
//从FLASH指定地址读取数据
//备注：读取数据类型为32位读取地址为4字节对齐
//==================================================================================
void FLASH_Read(unsigned int ReadAddr,unsigned char *pBuffer,unsigned int NumToRead)
{
unsigned int i;
u32tobyte cache;
for(i=0; i<NumToRead; i+=4)
{
cache.u32data=FLSAH_ReadWord(ReadAddr+i);
pBuffer[i]=cache.buf[0];
pBuffer[i+1]=cache.buf[1];
pBuffer[i+2]=cache.buf[2];
pBuffer[i+3]=cache.buf[3];
}
}

//==================================================================================
// 向FLASH指定地址写入大量数据
// WriteAddr:写入首地址
// pBuffer:数据首地址
// NumToWrite:需要写入数据的大小
// 返回： 4=成功 1,2,3,5=失败
// 备注：
//==================================================================================
FLASH_Status FLASH_Write(unsigned int WriteAddr,unsigned char *pBuffer,unsigned int NumToWrite)
{

FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
u32tobyte cache;//联合体定义
unsigned int startaddr,endaddr,pageaddr=0;
unsigned char buffer[4096];//4K缓冲区对应FALSH 1页
unsigned int i;
unsigned int index,remain;
startaddr = WriteAddr;
endaddr = startaddr+NumToWrite;//结束地址

FLASH_Unlock();
FCU->RO = 0;//去掉所有扇区写保护
//==================================================================================
// 判断写入地址是否非法起始地址或者结束地址不在FALSH范围内则退出
//==================================================================================
if(!(IS_FLASH_ADDRESS(startaddr)&& IS_FLASH_ADDRESS(endaddr))) return FLASH_ERROR_PG;

while(startaddr <endaddr)
{

//==================================================================================
//1.计算起始地址在FALSH哪一页，并获取该页的首地址
//2.计算起始地址在该页的偏移量
//3.计算该页还剩余多少字节没写入数据
//==================================================================================
pageaddr = FLASH_GetFlashPage(startaddr);//获取起始地址所在页的页首地址
index = startaddr-pageaddr;//4K缓冲区内偏移地址
remain=4096-index;//缓存区剩余大小
//==================================================================================
// 将该页数据读入4K缓冲数组，后面读写都是对该缓冲数组操作
//==================================================================================
for(i=0;i<4096;i+=4)//读取一页到缓冲buff
{
cache.u32data=FLSAH_ReadWord(pageaddr+i);
buffer[i]=cache.buf[0];
buffer[i+1]=cache.buf[1];
buffer[i+2]=cache.buf[2];
buffer[i+3]=cache.buf[3];
}
//==================================================================================
// 擦除FALSH对应的页，FLASH只能按页擦除,
// 这一页数据已经被读到缓冲数组中了之前的数据也保留下来了
//==================================================================================
status = FLASH_ErasePage(startaddr);
if(status != FLASH_COMPLETE) return status;//擦除1页 4K字节
//==================================================================================
//1.判断要写入的数据是否大于该页剩余容量(即计算写入的数据长度是否跨多页)
//2.将需要写入的数据转存到缓冲数据
//==================================================================================
if(NumToWrite > remain)//需要写入的数据量大于缓冲buf剩余字节数
{
for(i=index;i<4096;i++)//将需要写入FALSH的数据写入缓冲buff
{
buffer[i]=*(pBuffer++);
}
NumToWrite-=remain;//需要写入的数据长度-本次已经写入的数据长度
startaddr+=remain;//地址向后偏移本次写入的字节数
}
else
{
for(i=index;i<NumToWrite+index;i++)//将需要写入FALSH的数据写入缓冲buff
{
buffer[i]=*(pBuffer++);
}
startaddr+=NumToWrite;//地址向后偏移本次写入的字节数
}
//==================================================================================
// 将缓冲数组（4K）写入FLASH 对应的页
// 此处必须从页首写入，因为缓冲数组正好4K,对应FALSH 1页
//==================================================================================
for(i=0;i<4096;i+=4)//将缓冲buffer写入 FALSH
{
cache.buf[0]=buffer[i];
cache.buf[1]=buffer[i+1];
cache.buf[2]=buffer[i+2];
cache.buf[3]=buffer[i+3];

if((status=FLASH_ProgramWord(pageaddr+i,cache.u32data))!= FLASH_COMPLETE)
{
FLASH_Lock();
return status;//写入失败 FLASH上锁
}
}
}
FLASH_Lock();
}</pre>

其中还有个联合体的定义：

<pre>typedef union
{
unsigned int data;
unsigned char buf[4];
}
u32tou8;</pre>

FLASH_ErasePage、FLASH_ProgramWord、IS_FLASH_ADDRESS 这三个都是单片机FLASH的库函数

各家单片机不同，但功能基本相同，这里不再提供源码。

最后提供以下两个FLASH接口即可：

<pre>FLASH_Write(unsigned int WriteAddr,unsigned char *pBuffer,unsigned int NumToWrite);

FLASH_Read(unsigned int ReadAddr,unsigned char *pBuffer,unsigned int NumToRead)</pre>

演示：

1.为方便查看结果，测试从0x1070FFC的位置开始写入数据，FLASH地址分布如下图所示：

这里展示了FLASH连续两页的地址，首先将这两页全部擦除。

2.接着从1070FFC的位置开始写入56个1，这样就保证了数据跨越了1页。

<pre>unsigned char write[]= {"1111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111"};
FLASH_Write(0x01070FFC,write,sizeof(write));</pre>

注意：最后的00是因为字符串的结尾字符是“\0”

3.紧接着，在0x1070FFE位置写入新的字符串，也要保证写入长度跨越1页。

<pre>unsigned char write2[]={"23456789"};
FLASH_Write(0x01070FFE,write2,sizeof(write2));</pre>

可以看出，0x1070FFE~0x1071006的位置被写入了新的字节，但这两页的其他位置数据保持不变。

总结：

1、实际使用时，如果不是受限于成本或者FLASH大小，不建议这样读写内部FLASH，以为stm32内部FLASH也就

10W次寿命，这样频繁擦写会大大降低FLASH寿命。

2、如果保存的数据不多，建议每个数据都单独存1页，这样不用考虑擦除时会把其他数据也一并擦除。

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