第二十三章：CH32V103应用教程——读写内部FLASH

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本章教程将通过程序代码进行内部FLASH读写操作。


1、CH32V103内部FLASH简介及相关函数介绍

CH32V103芯片含有一个内部FLASH，其存储数据在掉电后不会丢失，主要用于存储程序代码。芯片在重新上电并复位后，可通过加载读取内部FLASH中程序代码运行。

通常，我们可通过两种方式对内部FLASH进行读写：一是通过下载器等外部工具读写内部FLASH，二是通过芯片运行程序代码读取自身内部FLASH。本章即通过第二种方法进行内部FLASH读写。此外，就读写速度而言，读写内部FLASH比外部FLASH快的多，且由于内部FLASH掉电后数据不会丢失，因此内部FLASH剩余空间可用于存储重要数据和关键记录。

由于内部FLASH可被通过外部工具或程序代码读写，为了防止内部FLASH中存储数据被获取，某些应用会禁止读写内部FLASH内容，或在第一次运行时计算加密信息并记录到某些区域，然后删除自身的部分加密代码，这些应用都涉及到内部FLASH的操作。

CH32V103内部FLASH主要包含主存储器和信息块两块区域，其中信息块又可被分为两块系统引导代码存储区域、用户选择字和厂商配置字区域。其中，主存储器区域主要用于用户的应用程序存储，以4K字节（32 页）单位进行写保护划分；除了“厂商配置字”区域出厂锁定，用户不可访问，其他区域在一定条件下用户可操作。

CH32V103内部FLASH具有2种编程/擦除方式，具体如下：

• 标准编程：此方式是默认编程方式（兼容方式）。这种模式下CPU以单次2字节方式执行编程，单次1K字节执行擦除及整片擦除操作。
• 快速编程：此方式采用页操作方式（推荐）。经过特定序列解锁后，执行单次128字节的编程及128字节擦除。
  

关于CH32V103内部FLASH具体信息，可参考CH32V103应用手册。CH32V103内部FLASH标准库函数具体内容如下：

1. /*Functions used for all CH32V10x devices*/
   
2. void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency);
   
3. void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess);
   
4. void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer);
   
5. void FLASH_Unlock(void);
   
6. void FLASH_Lock(void);
   
7. FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address);
   
8. FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void);
   
9. FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void);
   
10. FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data);
    
11. FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data);
    
12. FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data);
    
13. FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages);
    
14. FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState);
    
15. FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY);
    
16. uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void);
    
17. uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void);
    
18. FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void);
    
19. FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void);
    
20. void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState);
    
21. FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG);
    
22. void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG);
    
23. FLASH_Status FLASH_GetStatus(void);
    
24. FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout);
    
25. void FLASH_Unlock_Fast(void);
    
26. void FLASH_Lock_Fast(void);
    
27. void FLASH_BufReset(void);
    
28. void FLASH_BufLoad(uint32_t Address, uint32_t Data0, uint32_t Data1, uint32_t Data2, uint32_t Data3);
    
29. void FLASH_ErasePage_Fast(uint32_t Page_Address);
    
30. void FLASH_ProgramPage_Fast(uint32_t Page_Address);
    
31. 
    
32. /* New function used for all CH32V10x devices */
    
33. void FLASH_UnlockBank1(void);
    
34. void FLASH_LockBank1(void);
    
35. FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void);
    
36. FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void);
    
37. FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout);

复制代码

1.1、void FLASH_SetLatency(uint32_t FLASH_Latency)
功  能：设置代码延迟值。
输  入：FLASH_Latency：指定FLASH延迟值。

1.2、void FLASH_HalfCycleAccessCmd(uint32_t FLASH_HalfCycleAccess)
功  能：启用或禁用半周期闪存访问。
输  入：FLASH_HalfCycleAccess：指定闪存半周期访问模式。

1.3、void FLASH_PrefetchBufferCmd(uint32_t FLASH_PrefetchBuffer)
功  能：启用或禁用预取缓冲区。
输  入：FLASH_PrefetchBuffer：指定预取缓冲区的状态。

1.4、void FLASH_Unlock(void)
功  能：解锁闪存程序擦除控制器。
输  入：无

1.5、void FLASH_UnlockBank1(void)
功  能：解锁闪存组1程序擦除控制器。
输  入：无

1.6、void FLASH_Lock(void)
功  能：锁定闪存程序擦除控制器。
输  入：无

1.7、void FLASH_LockBank1(void)
功  能：锁定闪存组1程序擦除控制器。
输  入：无

1.8、FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
功  能：擦除指定的闪存页。
输  入：Page_Address：要删除的页面地址。

1.9、FLASH_Status FLASH_EraseAllPages(void)
功  能：清除所有闪存页。
输  入：无

1.10、FLASH_Status FLASH_EraseAllBank1Pages(void)
功  能：清除所有Bank1闪存页。
输  入：无

1.11、FLASH_Status FLASH_EraseOptionBytes(void)
功  能：擦除闪存选项字节。
输  入：无

1.12、FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
功  能：在指定的地址编程一个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.13、FLASH_Status FLASH_ProgramHalfWord(uint32_t Address, uint16_t Data)
功  能：在指定地址编程半个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.14、FLASH_Status FLASH_ProgramOptionByteData(uint32_t Address, uint8_t Data)
功  能：在指定的选项字节数据地址编程半个字。
输  入：Address：指定要编程的地址。Data：指定要编程的数据。

1.15、FLASH_Status FLASH_EnableWriteProtection(uint32_t FLASH_Pages)
功  能：所需页面写保护。
输  入：FLASH_Pages：指定要写保护的页的地址。

1.16、FLASH_Status FLASH_ReadOutProtection(FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用读取保护。
输  入：Newstate：读出保护的新状态（启用或禁用）。

1.17、FLASH_Status FLASH_UserOptionByteConfig(uint16_t OB_IWDG, uint16_t OB_STOP, uint16_t OB_STDBY)
功  能：编程闪存用户选项字节：IWDG_SW/RST_STOP/RST_STDBY。
输  入：OB_IWDG：选择IWDG模式。OB_IWDG_SW:选择软件IWDG；OB_IWDG_HW：已选择硬件IWDG。
OB_STOP：进入停止模式时重置事件。OB_STOP_NoRST：进入STOP时不生成重置；OB_u STOP_RST：进入STOP时生成重置。
OB _STDBY：进入待机状态时重置事件。OB_STDBY_NoRST：进入待机状态时不生成复位；OB STDBY_RST：进入停机位时生成复位。

1.18、uint32_t FLASH_GetUserOptionByte(void)
功  能：返回闪存用户选项字节值。
输  入：无

1.19、uint32_t FLASH_GetWriteProtectionOptionByte(void)
功  能：返回闪存写入保护选项字节寄存器值。
输  入：无

1.20、FlagStatus FLASH_GetReadOutProtectionStatus(void)
功  能：检查闪存读取保护状态是否设置。
输  入：无

1.21、FlagStatus FLASH_GetPrefetchBufferStatus(void)
功  能：检查是否设置了闪存预取缓冲区状态。
输  入：无

1.22、void FLASH_ITConfig(uint32_t FLASH_IT, FunctionalState NewState)
功  能：启用或禁用指定的闪存中断。
输  入：FLASH_IT：指定要启用或禁用的闪存中断源。NewState：指定的Flash中断的新状态（启用或禁用）。

1.23、FlagStatus FLASH_GetFlagStatus(uint32_t FLASH_FLAG)
功  能：检查是否设置了指定的闪存标志。
输  入：FLASH_FLAG：指定要检查的FLASH标志。

1.24、void FLASH_ClearFlag(uint32_t FLASH_FLAG)
功  能：清除闪存的挂起标志。
输  入：FLASH_FLAG：指定要清除的FLASH标志。

1.25、FLASH_Status FLASH_GetStatus(void)
功  能：返回闪存状态。
输  入：无

1.26、FLASH_Status FLASH_GetBank1Status(void)
功  能：返回闪存组1状态。
输  入：无

1.27、FLASH_Status FLASH_WaitForLastOperation(uint32_t Timeout)
功  能：等待闪存操作完成或超时。
输  入：Timeout：闪存编程超时

1.28、FLASH_Status FLASH_WaitForLastBank1Operation(uint32_t Timeout)
功  能：等待Bank1上的闪存操作完成或超时。
输  入：Timeout：闪存编程超时

1.29、void FLASH_Unlock_Fast(void)
功  能：解锁快速程序擦除模式。
输  入：无

1.30、void FLASH_Lock_Fast(void)
功  能：锁定快速程序擦除模式。
输  入：无

1.31、void FLASH_BufReset(void)
功  能：闪存缓冲复位。
输  入：无

1.32、void FLASH_BufLoad(uint32_t Address, uint32_t Data0, uint32_t Data1, uint32_t Data2, uint32_t Data3)
功  能：闪存缓冲加载（128位）。
输  入：无

1.33、void FLASH_ErasePage_Fast(uint32_t Page_Address)
功  能：擦除指定的闪存页（1页=128字节）。
输  入：Page_Address：要删除的页面地址。

1.34、void FLASH_ProgramPage_Fast(uint32_t Page_Address)
功  能：编程指定的闪存页（1页=128字节）。
输  入：Page_Address：要编程的页面地址。

使用以上函数时，直接在程序中进行调用即可。


2、硬件设计

本章教程主要通过程序代码进行内部FLASH读写操作，使用CH32V103内部资源，无需进行硬件连接。


3、软件设计

CH32V103内部FLASH编程/擦除方式有两种，一种是标准编程，一种是快速编程，本章即使用上述这两种方式分别进行内部FLASH读写操作，程序编程主要分3个步骤：

1、对内部FLASH进行解锁；
2、对内部FLASH进行页擦除；
3、对内部FLASH进行读写操作。

根据上述操作步骤，编写具体程序，具体程序如下：

flash.h文件

1. #ifndef __FLASH_H
   
2. #define __FLASH_H
   
3. 
   
4. #include "ch32v10x_conf.h"
   
5. 
   
6. typedef enum {FAILED = 0, PASSED = !FAILED} TestStatus;
   
7. #define PAGE_WRITE_START_ADDR  ((uint32_t)0x0800F000) /* Start from 60K */
   
8. #define PAGE_WRITE_END_ADDR    ((uint32_t)0x08010000) /* End at 63K */
   
9. #define FLASH_PAGE_SIZE         1024
   
10. 
    
11. int Flash_Test(void);
    
12. int Flash_Test_Fast(void);
    
13. 
    
14. #endif

复制代码

flash.h文件主要包含相关定义和函数声明；

flash.c文件

1. #include "flash.h"
   
2. 
   
3. /* Global Variable */
   
4. uint32_t EraseCounter = 0x00; //记录要擦除多少页
   
5. uint32_t Address = 0x00;      //记录写入的地址
   
6. uint16_t Data = 0xAAAA;       //记录写入的数据
   
7. uint32_t NbrOfPage;           //记录写入多少页
   
8. 
   
9. volatile FLASH_Status FLASHStatus = FLASH_COMPLETE; //记录每次擦除的结果
   
10. volatile TestStatus MemoryProgramStatus = PASSED;   //记录整个测试结果
    
11. 
    
12. /*******************************************************************************
    
13. * Function Name  : Flash_Test
    
14. * Description    : Flash Program Test.
    
15. * Input          : None
    
16. * Return         : None
    
17. *******************************************************************************/
    
18. int Flash_Test(void)
    
19. {
    
20.     FLASH_Unlock(); //解锁
    
21. 
    
22.     NbrOfPage = (PAGE_WRITE_END_ADDR - PAGE_WRITE_START_ADDR) / FLASH_PAGE_SIZE; //计算要擦除多少页
    
23. 
    
24.     //FLASH_FLAG_BSY:指示忙状态标志；FLASH_FLAG_EOP：指示操作结束标志；FLASH_FLAG_PGERR：闪存程序错误标志；FLASH_FLAG_WRPRTERR：指示写保护错误标志
    
25.     FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_BSY | FLASH_FLAG_EOP|FLASH_FLAG_PGERR |FLASH_FLAG_WRPRTERR); //清空所有标志位
    
26. 
    
27.     for(EraseCounter = 0; (EraseCounter < NbrOfPage) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE); EraseCounter++) //按页擦除
    
28.     {
    
29.       FLASHStatus = FLASH_ErasePage(PAGE_WRITE_START_ADDR + (FLASH_PAGE_SIZE * EraseCounter));
    
30.     }
    
31. 
    
32.     Address = PAGE_WRITE_START_ADDR; //向内部FLASH写入数据起始地址
    
33. 
    
34.     while((Address < PAGE_WRITE_END_ADDR) && (FLASHStatus == FLASH_COMPLETE))
    
35.     {
    
36.       FLASHStatus = FLASH_ProgramHalfWord(Address, Data); //向指定地址写入半字
    
37.       Address = Address + 2;
    
38.     }
    
39. 
    
40.     FLASH_Lock(); //上锁
    
41. 
    
42.     Address = PAGE_WRITE_START_ADDR;
    
43. 
    
44.     while((Address < PAGE_WRITE_END_ADDR) && (MemoryProgramStatus != FAILED))
    
45.     {
    
46.       if((*(__IO uint16_t*) Address) != Data)
    
47.       {
    
48.         MemoryProgramStatus = FAILED;
    
49.       }
    
50.         Address += 2;
    
51.     }
    
52.     return MemoryProgramStatus;
    
53. 
    
54. }
    
55. 
    
56. /*******************************************************************************
    
57. * Function Name  : Flash_Test_Fast
    
58. * Description    : Flash Fast Program Test.(128Byte)
    
59. * Input          : None
    
60. * Return         : None
    
61. *******************************************************************************/
    
62. int Flash_Test_Fast(void)
    
63. {
    
64.     u8 i, Verity_Flag=0;
    
65.     u32 buf[32];
    
66. 
    
67.     for(i=0; i<32; i++)
    
68.     {
    
69.         buf[i] = i;
    
70.     }
    
71. 
    
72.     FLASH_Unlock_Fast(); //快速编程模式解锁
    
73. 
    
74.     FLASH_ErasePage_Fast(0x0800E000); //擦除指定闪存页，此处擦除0x0800E000这个地址所指定页
    
75. 
    
76.     printf("128Byte Page Erase Sucess\r\n");
    
77. 
    
78.     FLASH_BufReset(); //复位闪存缓冲区，即执行清除内部128字节缓存区操作
    
79. 
    
80.     FLASH_BufLoad(0x0800E000, buf[0], buf[1], buf[2], buf[3]); //向指定地址开始连续写入16字节数据（4字节/次操作，写的地址每次偏移量为4），然后执行加载到缓冲区
    
81.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x10, buf[4], buf[5], buf[6], buf[7]);
    
82.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x20, buf[8], buf[9], buf[10], buf[11]);
    
83.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x30, buf[12], buf[13], buf[14], buf[15]);
    
84.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x40, buf[16], buf[17], buf[18], buf[19]);
    
85.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x50, buf[20], buf[21], buf[22], buf[23]);
    
86.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x60, buf[24], buf[25], buf[26], buf[27]);
    
87.     FLASH_BufLoad(0x0800E000 + 0x70, buf[28], buf[29], buf[30], buf[31]);
    
88. 
    
89.     FLASH_ProgramPage_Fast(0x0800E000); //启动一次快速页编程动作，编程指定的闪存页
    
90. 
    
91.     printf("128Byte Page Program Sucess\r\n");
    
92. 
    
93.     FLASH_Lock_Fast();
    
94. 
    
95.     for(i=0; i<32; i++) //读编程地址数据校验
    
96.     {
    
97.         if(buf[i] == *(u32*)(0x0800E000 + 4*i))
    
98.         {
    
99.             Verity_Flag = 0;
    
100.         }
     
101.         else
     
102.         {
     
103.             Verity_Flag = 1;
     
104.             break;
     
105.         }
     
106.     }
     
107.     return Verity_Flag;
     
108. }
     

复制代码

flash.c文件主要包含两个函数，一个是内部FLASH标准编程函数Flash_Test，一个是内部FLASH快速编程函数Flash_Test_Fast，这两个函数具体执行过程如下：

内部FLASH标准编程函数Flash_Test执行过程：

(1)调用FLASH_Unlock函数进行解锁；
(2) 根据起始地址及结束地址计算需要擦除页数；
(3) 调用FLASH_ClearFlag函数清除各种标志位；
(4) 使用for循环以及调用FLASH_ErasePage函数擦除页数，每次擦除一页；
(5) 使用while循环并调用FLASH_ProgramWord函数向起始地址至结束地址的存储区域都写入变量“Data”存储的数值数值；
(6) 调用FLASH_Lock函数进行上锁；
(7) 使用指针读取写入的数据内容并校验。

内部FLASH快速编程函数Flash_Test_Fast执行过程与标准编程执行过程类似，具体如下：

(1)调用FLASH_Unlock_Fast函数进行解锁；
(2) 调用FLASH_ErasePage_Fast函数擦除指定闪存页；
(3) 调用FLASH_BufReset函数复位闪存缓冲区，执行清除内部128字节缓存区操作；
(4) 调用FLASH_BufLoad函数向指定地址开始连续写入16字节数据（4字节/次操作，写的地址每次偏移量为4），然后执行加载到缓冲区；
(5) 调用FLASH_ProgramPage_Fast函数启动一次快速页编程动作，编程指定的闪存页；
(6) 调用FLASH_Lock_Fast函数进行上锁；
(7) 使用for循环读取编程地址进行数据校验并返回校验值。

以上两个函数执行过程可对照CH32V103应用手册第24章闪存操作流程进行程序编写，更有助于理解编程。

main.c函数

1. int main(void)
   
2. {
   
3.         Delay_Init();
   
4.         USART_Printf_Init(115200);
   
5. 
   
6.         printf("SystemClk:%d\r\n",SystemCoreClock);
   
7.         printf("This is flash example\r\n");
   
8. 
   
9.         if(Flash_Test()== PASSED)
   
10.          {
    
11.            printf("读写内部 FLASH 标准编程测试成功\r\n");
    
12.          }
    
13.         else
    
14.          {
    
15.            printf("读写内部 FLASH 标准编程测试失败\r\n");
    
16.          }
    
17. 
    
18.     if(Flash_Test_Fast())
    
19.     {
    
20.      printf("128Byte Page Verity Fail，快速编程失败\r\n");
    
21.     }
    
22.     else
    
23.     {
    
24.      printf("128Byte Page Verity Sucess，快速编程成功\r\n");
    
25.     }
    
26. 
    
27.       while(1)
    
28.       {
    
29.       }
    
30. }

复制代码

main.c函数主要进行函数初始化以及根据flash.c文件两个函数返回值输出相应信息。


4、下载验证

将编译好的程序下载到开发板并复位，串口打印情况具体如下：

根据串口打印信息可知，内部FLASH标准编程和快速编程测试成功。

读写内部FLASH.rar附件下载
22、读写内部FLASH.rar (474.98 KB, 下载次数: 14)

2021-9-10 17:06 上传

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完