[STM32 – 野火] – – – 固件库学习笔记 – – – 十五.设置FLASH的读写保护及解除

一、选项字节与读写保护

1.1 为什么要设置读写保护

防止内部FLASH中的程序被非法读取。

在实际发布的产品中，STM32芯片的内部FLASH存储了控制程序。然而，如果不对内部FLASH采取任何保护措施，用户可以使用下载器直接读取其内容，并将其导出为bin或hex文件格式的代码副本。这可能导致别有用心的厂商利用该方法复制产品。为了防止这种情况，STM32芯片提供了多种方式来保护内部FLASH中的程序，防止其被非法读取。但在默认情况下，这些保护功能是未开启的。若要启用这些保护功能，需要修改内部FLASH选项字节（Option Bytes）中的相关配置。

1.2 选项字节的内容

选项字节是一段特殊的 FLASH 空间， STM32 芯片会根据它的内容进行读写保护配置，选项字节的构成如下图：

STM32F103 系列芯片的选项字节有 8 个配置项，即上表中的 USER、 RDP、 DATA0/1 及 WRP0/1/2/3，而表中带 n 的同类项是该项的反码，即 nUSER 的值等于 (~USER)、 nRDP 的值等于 (~RDP)， STM32利用反码来确保选项字节内容的正确性。

选项字节的 8 个配置项具体的数据位配置说明如下：

当nRST_STDBY设置为0时：只要成功执行进入待机模式指令，器件就会复位，而非进入待机模式。

1.2.1 RDP

设置读保护：修改选项字节的 RDP 位的值可设置内部 FLASH 为以下保护级别：

当STM32芯片被设置为读保护后，内部FLASH的前4KB空间会被强制加上写保护。这意味着，即使是从FLASH启动的程序，也无法对这4KB空间进行擦除或写入操作。然而，对于前4KB以外的FLASH空间，读保护不会限制对其的擦除或写入操作。利用这一特性，可以编写IAP（In-Application Programming，应用程序内编程）代码来更新FLASH中的程序。

IAP的工作原理是通过某种通信接口（如UART、I2C、SPI等）接收外部设备发送的程序更新数据，然后利用内部FLASH的擦写功能将这些数据烧录到FLASH的指定区域（通常是前4KB之外的区域），从而实现应用程序的更新。这种原理类似于串口ISP（In-System Programming，系统内编程）程序下载功能。不过，ISP的接收数据和更新代码由ST公司提供，并存放在系统的存储区域；而IAP代码由用户自行编写，存放在用户自定义的FLASH区域，并且通信方式可以根据用户需求定制，只要能够接收数据即可。

解除读保护：当需要解除芯片的读保护时，要把选项字节的 RDP 位重新设置为 0xA5。

当解除读保护时，芯片会自动触发擦除主FLASH存储器的全部内容。这意味着解除保护后，原内部FLASH中的代码会丢失，从而防止降级后原内容被读取。
这种机制是为了确保在解除保护后，原有的程序代码不会被非法读取或复制。

如果设置了读保护后在代码中没有解除读保护，可以通过把（解除读保护的）代码写入到RAM中，在RAM中运行代码，进而解除读保护。

芯片被配置成读保护后根据不同的使用情况，访问权限如下图：

RAM自举：程序存储在STM32的内部SRAM中，并从SRAM中启动执行；
ROM自举：程序存储在STM32的系统存储器（System Memory）中，并从该区域启动。

1.2.2 Datax

Data字段是供用户自定义使用的存储区域，主要用于存储一些需要在掉电后仍能保留的配置信息或状态标志。

作用：

1.2.3 WRP

使用选项字节的 WRP0/1/2/3 可以设置主 FLASH 的写保护，防止它存储的程序内容被修改。

设置写保护：

写保护的配置通常以4KB为单位进行设置。除了WRP3的最后一位较为特殊外，每个WRP选项字节的每一位都对应一个4KB的FLASH区域，用于控制该区域的写访问权限。

将对应的WRP位设置为0，即可对该4KB区域启用写保护。启用写保护后，被保护的主FLASH区域中的内容将无法通过任何方式被擦除或写入。

例如WRP0设置为11111110，那么页0、页1就不能写；为11111101，那么页2、页3就不能写。

需要注意的是，写保护仅限制写操作，不影响读操作的权限，读操作的权限则由前面介绍的读保护设置决定。

设置写保护：

解除写保护的过程是写保护设置的逆操作。将对应的WRP位设置为1，即可解除对应4KB区域的写保护。

解除写保护后，主FLASH中的内容不会像解除读保护那样丢失，而是会保持原样，不会发生任何改变。

二、修改选项字节的过程

根据前面的说明，修改选项字节的内容可以修改读写保护的配置。然而，选项字节复位后的默认状态是==可读但被写保护==的。这与FLASH_CR寄存器的访问限制类似。

因此，要修改选项字节，需要先对FLASH_OPTKEYR寄存器写入解锁编码。由于修改选项字节时也需要访问FLASH_CR寄存器，因此还需要对FLASH_KEYR寄存器写入解锁编码。

修改选项字节的整个过程总结如下：

三、实验：设置读写保护及解除

// flash_rdprotect.c文件
#include "flash_rdprotect.h"

void Write_Protect(void)
{
	FLASH_Unlock();
	
	FLASH_EraseOptionBytes();	// 写之前要先擦除
	
	FLASH_EnableWriteProtection(FLASH_WRProt_AllPages);
	
	NVIC_SystemReset();			// 产生系统复位
}

void Write_Protect_Disable(void)
{
	FLASH_Unlock();
	
	FLASH_EraseOptionBytes();
	
	FLASH_EnableWriteProtection(0x00000000);
	
	NVIC_SystemReset();			// 产生系统复位
}

void Read_Protect(void)
{
	FLASH_Unlock();
	
	FLASH_EraseOptionBytes();
	
	FLASH_ReadOutProtection(ENABLE);
}

void Read_Protect_Disable(void)
{
	FLASH_Unlock();
	
	FLASH_EraseOptionBytes();
	
	FLASH_ReadOutProtection(DISABLE);
}

// flash_rdprotect.h文件
#ifndef __FLASH_RDPROTECT_H
#define __FLASH_RDPROTECT_H

#include "stm32f10x.h"

#define WRITE_PROTECT

void Write_Protect(void);
void Write_Protect_Disable(void);
void Read_Protect(void);
void Read_Protect_Disable(void);
	
#endif /* __FLASH_RDPROTECT_H */								

// main.c文件
#include "stm32f10x.h"
#include "bsp_key.h"
#include "usart.h"
#include "flash_rdprotect.h"

int main(void)
{
	KEY1_GPIO_Config();
	KEY2_GPIO_Config();
	
	USART_Config();
	
	#ifdef WRITE_PROTECT
	printf("写保护状态：0x%08x \r\n", FLASH_GetWriteProtectionOptionByte());
	#else
	printf("写保护状态：0x%x \r\n", FLASH_GetReadOutProtectionStatus());
	#endif
	
	
	while(1)
	{
		if(KEY_Scan(KEY1_PROT, KEY1_Pin) == KEY_ON)
		{
			#ifdef WRITE_PROTECT
			printf("即将实施写保护 \r\n");
			
			Write_Protect();
			#else
			printf("即将实施读保护 \r\n");
			
			Read_Protect();
			#endif
		}
		
		if(KEY_Scan(KEY2_PROT, KEY2_Pin) == KEY_ON)
		{
			#ifdef WRITE_PROTECT
			printf("即将解除写保护 \r\n");
			
			Write_Protect_Disable();
			#else
			printf("即将解除读保护 \r\n");
			
			Read_Protect_Disable();
			#endif
		}
	}
	
}

作者：CSDN_PBB