代码收藏家技术教程 2024-12-31

【STM32】RTT-Studio中HAL库开发教程九：FLASH中的OPT

文章目录

一、概要

二、内部FLASH排布

三、内部FLASH主要特色

四、OTP函数介绍

五、测试验证

一、概要

STM32系列是一款强大而灵活的微控制器，它的片内Flash存储器可以用来存储有关代码和数据，在实际应用中，我们也需要对这个存储器进行读写操作。

STM32的FLASH主存储块按页组织，有的产品每页1KB，有的能到2KB，页面典型的用途就是用于按页擦除FLASH，STM32F407的FLASH页大一点，能到16K，我们也叫做扇区。

二、内部FLASH排布

1. 根据用途，STM32片内的FLASH分成两部分：主存储块、信息块。
2. 主存储块：用于存储程序，我们写的程序一般存储在这里，用户还可以存储数据。信息块又分成两部分：系统存储器、OTP、选项字节。
3. 系统存储器存储用于存放在系统存储器自举模式下的启动程序(BootLoader)，当使用ISP方式加载程序时，就是由这个程序执行。这个区域由芯片厂写入BootLoader，然后锁死，用户是无法改变这个区域的。
4. OTP(One Time Program)区域，指的是只能写入一次的存储区域，容量为528字节，写入后数据就无法再更改，OTP常用于存储应用程序的加密密钥。
5. 选项字节存储芯片的配置信息及对主存储块的保护信息，主要有写保护字节，读保护字节等。

STM32F407产品主存储块512KB，每个扇区16KB~128K大小不等，一共有7个扇区

三、内部FLASH主要特色

容量大的芯片可以高达 1 MB 容量

128 位宽数据读取

字节、半字、字和双字数据写入

扇区擦除与批量擦除

存储器构成

Flash 结构如下:
— 主存储器块，含 4 个 16 KB 扇区、1 个 64 KB 扇区和 7 个 128 KB 扇区。
— 系统存储器，器件在系统存储器自举模式下从该存储器自举。此区域为意法半导体预留，其中包含自举程序，用以通过以下接口之一对 Flash 进行重新编程：USART1、USART3、CAN2、USB OTG FS 设备模式（DFU：设备固件升级）。自举程序由 ST 在器件制造期间编写，用于防止误写/误擦除操作。
— 512 OTP（一次性可编程）字节，用于存储用户数据。OTP 区域包含 16 个附加字节，用于锁定相应的 OTP 数据块。
— 选项字节：读写保护、BOR 级别、软件/硬件看门狗以及器件在待机或停机模式下的复位。

四、OTP函数介绍

1. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Unlock(void)；
作用：解锁FLASH控制寄存器访问
返回值：写寄存器的状态

2. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Lock(void)；
作用：锁定FLASH控制寄存器访问
返回值：写寄存器的状态

3. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_OB_Unlock(void)；
作用：解锁FLASH选项控制寄存器访问
返回值：写寄存器的状态

4. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_OB_Unlock(void)；
作用：锁定FLASH选项控制寄存器访问
返回值：写寄存器的状态

5. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_OB_Launch(void)
作用：启动选项字节加载
返回值：写寄存器的状态

6. HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Program(uint32_t TypeProgram, uint32_t Address, uint64_t Data)
作用通过选定的字节类型进行数据写入
返回值：写寄存器的状态

7. OPT数据读写过程代码：由于OPT是用户数据的一次性写入，所有需要确定写入的数据无误，不然存储的数据一旦写入，就无法再进行更改，但是可以进行无数次的读写。

// 定义OPT区域的起始地址和结束地址
#define OPT_START_ADDR 0x1FFF7800
#define OPT_END_ADDR   0x1FFF7A0F

/**
 * @brief 写入数据到OPT区域
 * @param data：需要写的用户数据
 * @param size：数据个数
 */
void write_to_opt(uint32_t *data, uint32_t size)
{
    uint32_t addr = OPT_START_ADDR;
    HAL_StatusTypeDef status;

    // 检查数据大小是否超过OPT区域的大小
    if ((size * 4) > (OPT_END_ADDR - OPT_START_ADDR))
    {
        return;
    }

    HAL_FLASH_Unlock();             // 解锁FLASH
    status = HAL_FLASH_OB_Unlock(); // 解锁选项字节区域
    HAL_FLASH_OB_Launch();          // 生效设置

    // 写入OPT数据
    for (uint32_t i = 0; i < size; i++)
    {
        // 按字写入数据
        status = HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_WORD, addr, data[i]);
        if (status != HAL_OK)
        {
            rt_kprintf("opt data write error!!!\n");
            break;
        }
        addr += 4;
    }

    // 锁定FLASH
    HAL_FLASH_OB_Lock();
    HAL_FLASH_Lock();
}

// 读取OPT区域的数据
void read_from_opt(uint32_t *data, uint32_t size)
{
    uint32_t addr = OPT_START_ADDR;

    for (uint32_t i = 0; i < size; i++)
    {
        data[i] = *(uint32_t*) addr;
        addr += 4;
    }
}

/**
 * @brief 设置OPT数据
 */
int write_opt_data(int argc, char **argv)
{
    if (argc != 2 && argc != 3)
    {
        return -RT_ERROR;
    }
    else
    {
        if (strcmp(argv[0], "opt") == 0)
        {
            if (argc == 3)
            {
                if (strcmp(argv[1], "w") == 0)
                {
                    int size = atoi(argv[2]);
                    uint32_t time[50] = {0};
                    if (atoi(argv[2]) <= 50)
                    {
                        read_from_opt(time, size);
                        for (int i = 0; i < size; ++i)
                        {
                            rt_kprintf("time[%d]:%u\n", i, time[i]);
                        }
                    }
                }
            }
            else
            {
                uint32_t time = (uint32_t)strtol(argv[1], NULL, 16);
                rt_kprintf("time:%u(0x%X)\n", time, time);
                write_to_opt(&time, 1);
            }
        }
        else
        {
            return -RT_ERROR;
        }
    }

    return RT_TRUE;
}
MSH_CMD_EXPORT_ALIAS(write_opt_data, opt, write_opt_data);