STM32F429内部FLASH读写擦除操作流程和寄存器配置要点_read-while-write

一、STM32F429 FLASH总体介绍

1. 双bank架构，容量高达2 Mbytes，支持read-while-write边读边写（RWW）
2. 支持128位宽的数据读取
3. Byte、half-word、word 、 double word 写入
4. sector, bank, and mass erase （两个bank）
   Dual bank memory organization
   对于2M产品，一个bank（1 MB）分为4个16 KB的扇区，1个64 KB的扇区和7个128 KB的扇区。
   2Mbytes是两个完整的BANK。对1M产品，可以通过选项字配置为2个512K大小的bank。具体是将sector8-11，4个128K大小的扇区的重新划分为bank2。1Mbytes可以单独作为1个bank使用，也可以分成2个512K的bank使用。DB1M 选项位置1时，为Dual bank模式。如果启用双BANK模式，原来的扇区sector 8-11不再存在，擦除、编程和读取需要注意，此时使用 sector 12-19。
   

二、Read interface 读接口

要从FLASH中正确读取数据，必须根据CPU时钟（HCLK）频率和电源电压值，正确设置FLASH访问控制寄存器（FLASH_ACR）中等待状态数（LATENCY）。 当电源电压低于2.1 V时，必须禁用预取缓冲器。等待状态与CPU时钟频率之间的对应关系在见下表。
MCU复位后，时钟频率为16 MHz，并在FLASH_ACR寄存器中配置了0个等待状态（WS）。用户需要使用软件来调整通过CPU访问闪存所需的等待状态数。

Unlocking the Flash control register
复位后，不允许在闪存控制寄存器（FLASH_CR）中进行写操作，以保护闪存免于因电干扰等可能引起的不良操作。 以下序列用于解锁该寄存器：

任何错误的顺序都会返回总线错误并锁定FLASH CR寄存器， 直到下一次复位为止 。通过将FLASH_CR寄存器中的LOCK位置1，可以通过软件再次锁定FLASH CR寄存器。
注意：当FLASH_SR寄存器中的BSY位置1时，无法在写模式下访问FLASH_CR寄存器。 尝试将BSY位置1进行写操作将导致AHB总线停顿，直到BSY位被清除为止。
Program/erase parallelism
编程和擦除的数据位宽是是通过FLASH_CR寄存器中的PSIZE字段配置的。 它表示每次对闪存进行写操作时要编程的字节数。 PSIZE受电源电压以及是否使用外部VPP电源限制。 因此，在进行任何编程/擦除操作之前，必须在FLASH_CR寄存器中对其进行正确配置。 闪存擦除操作只能按扇区，存储区或整个闪存（批量擦除）执行。 擦除时间取决于PSIZE编程值。 正确的PSIZE值见表12。
注意：

1. 任何以不一致的程序并行性/电压范围设置开始的编程或擦除操作都可能导致无法预料的结果。 即使随后的读取操作表明逻辑值已有效写入存储器，也可能不会保留该值。
2. 要使用VPP，必须将外部高压电源（8至9 V之间）施加到VPPpad。
3. 即使DC消耗超过10 mA，外部电源也必须能够维持该电压范围。
4. 建议将VPP的使用限制为在工厂生产线上进行初始编程。
5. VPP电源的使用时间不能超过一个小时，否则可能会损坏闪存

三、Erase 擦除

Sector Erase

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。
2. 将SER位置1，并在FLASH_CR中要擦除的主存储块（SNB）中从24个扇区（对于STM32F42xxx和STM32F43xxx）中选择扇区。
3. 将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1。
4. 等待BSY位被清除。

Bank erase

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。
2. 相应地将FLASH_CR寄存器中的MER 或 MER1位置1。
3. 将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1。
4. 等待BSY位被重置。

Mass Erase

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。
2. 设置FLASH_CR寄存器中的MER 和 MER1位（STM32F42xxx、STM32F43xxx）。
3. 将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1。
4. 等待BSY位被清除。

注意：

1. 如果将FLASH_CR寄存器中的MERx和SER位置1，则执行批量擦除。
2. 如果MERx和SER均被复位并且STRT位置1，则可能发生不可预料的行为，且不会产生任何错误标志。 这种情况应该从程序上禁止发生。

四、Programming 编程

Standard programming

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。
2. 将FLASH_CR寄存器中的PG位置1。
3. 对所需的存储器地址（在主存储器块或OTP区域内）执行数据写入操作：
   ––––如果是x8并行，则为字节访问
   ––––如果是x16并行，则为半字访问
   ––––如果是x32，则为字访问
   ––––在x64并行度的情况下双字访问（必须VPP加8-9V电压）。
4. 等待BSY位被清除。

注意：

1. 将位从“ 1”更改为“ 0”时，无需擦除操作即可进行成功的写操作。
2. 写入“ 1”需要执行闪存擦除操作。如果同时需要擦除和编程操作，则需要先执行擦除操作。
   也即是说：闪存擦除后值全部为FFFF，如果想要改为0，则需要写操作。如果要将0改为1，必须先擦除再写。

Programming errors

1. 不允许将数据越过128位行边界编程到Flash存储器中。 在这种情况下，不执行写操作，并且在FLASH_SR寄存器中设置了程序对齐错误标志（PGAERR）。
2. 写访问类型（字节，半字，字或双字）必须与并行类型相对应 选择（x8，x16，x32或x64）。 如果没有，则不执行写操作，并且在FLASH_SR寄存器中设置程序并行错误标志（PGPERR）。
3. 如果不遵守标准的编程顺序（例如，如果在以下情况下尝试写入Flash地址） （PG位未设置），操作将中止，并且FLASH_SR寄存器中的程序序列错误标志（PGSERR）被置位。

Programming and caches
如果闪存写入访问涉及数据缓存中的某些数据，则闪存写入访问会修改闪存中的数据和缓存中的数据。如果闪存中的擦除操作也涉及数据或指令缓存中的数据，则可以 必须确保在代码执行期间访问这些数据之前将其重写。 如果不能安全地完成此操作，建议通过将FLASH_CR寄存器中的DCRST和ICRST位置1来刷新高速缓存。注：仅当禁用I / D高速缓存（I / DCEN = 0）时，才应刷新I / D高速缓存。

Read-While-Write (RWW)
在STM32F42xxx和STM32F43xxx器件中，闪存分为两个存储区，允许同时读写操作。 此功能允许从一个存储体执行读取操作，同时对另一存储体执行擦除或编程操作。 注意：不允许边写边写操作。 例如，对一个存储体进行编程时不可对另一存储体执行擦除操作。

Read from bank 1 while erasing bank 2
在从bank1执行程序代码时，可以在bank2上执行擦除操作（反之亦然）。 请按照以下步骤操作：

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。（在bank1或bank2上进行擦除/编程操作时，BSY位为1）
2. 将FLASH_CR寄存器中的MER或MER1位置1。
3. 将FLASH_CR寄存器中的STRT位置1。
4. 等待BSY位被复位（或使用EOP中断）。

Read from bank 1 while programming bank 2
从bank1执行程序代码（通过I代码总线）时，可以对bank2执行编程操作（反之亦然）。 请按照以下步骤操作：

1. 通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。（在bank1或bank2上进行擦除/编程操作时，BSY位为1）
2. 将FLASH_CR寄存器中的PG位置1。
3. 对主存储块或OTP区域内的所需存储地址执行数据写入操作。
4. 等待BSY位被重置

Interrupts

1. 设置FLASH_CR寄存器中的操作结束中断允许位（EOPIE）可以在擦除或编程操作结束时，即FLASH_SR寄存器中的忙位（BSY）被清除（操作完成，是否正确）时产生中断。在这种情况下，FLASH_SR寄存器中的操作结束（EOP）位置1。
2. 如果在编程、擦除或读取操作请求期间发生错误，则FLASH_SR寄存器中将设置以下错误标志之一：
   ------PGAERR，PGPERR，PGSERR（程序错误标志）
   ------WRPERR（写保护错误标志）
   ------RDERR（读保护错误标志）。（仅用于STM32F42xxx和STM32F43xxx器件）
   在这种情况下，如果FLASH_CR中的错误中断允许位（ERRIE）被置位，将产生一个中断并将FLASH_SR寄存器中的操作错误位（OPERR）置为1。
   注意：
   如果检测到多个连续错误（例如，如果将DMA传输到闪存），则无法清除错误标志直到连续的写请求结束。

五、Programming user option bytes

选项字节由最终用户根据应用程序来配置。 表14显示了这些字节在用户配置扇区内的组织。
要对该扇区执行任何操作，必须清除Flash选项控制寄存器（FLASH_OPTCR）中的选项锁定位（OPTLOCK）。 要允许清除该位，必须执行以下顺序：

1. 在Flash选项密钥寄存器（FLASH_OPTKEYR）2中写入OPTKEY1 = 0x0819 2A3B。
2. 在Flash选项密钥寄存器（FLASH_OPTKEYR）中写入OPTKEY2 = 0x4C5D 6E7F
   通过软件将OPTLOCK位置1，可以保护用户选项字节免受不必要的擦除/编程操作。

Modifying user option bytes on STM32F42xxx and STM32F43xxx

bank 1和bank 2的用户选项字节不能单独修改， 它们必须同时更新。 要修改用户选项字节值，需遵循以下顺序：
1.通过检查FLASH_SR寄存器中的BSY位，确保没有正在进行的闪存操作。
2.将bank2选项字节值写入 FLASH_OPTCR1 寄存器
3.将bank 1选项字节值写入 FLASH_OPTCR 寄存器。
4.设置FLASH_OPTCR寄存器中的选项起始位（OPTSTRT）
5.等待BSY位被清除
注意：通过首先擦除用户配置扇区（存储区1和2），然后使用FLASH_OPTCR和FLASH_OPTCR1寄存器中包含的值对所有选项字节进行编程，将自动修改选项字节的值。

Write protections
最多可以保护24个用户扇区免受不必要的意外写操作。当FLASH_OPTCR或FLASH_OPTCR1寄存器中的非写保护nWRPi位（0≤i≤11）为低时，无法擦除或编程相应的扇区。因此，如果其中一个扇区被写保护，则无法执行MASS擦除。如果尝试对FLASH的写保护部分进行擦除/编程操作（该扇区受写保护位保护，OTP部分被锁定或对于永远无法像ICP一样写入的闪存，则在FLASH_SR寄存器中设置了写保护错误标志（WRPERR）。在STM32F42xxx和STM32F43xxx器件上，当设置了PCROP模式时，nWRPi的有效电平为高，并且当nWRPi为高时，相应的扇区i被写保护。 PCROP扇区是自动写保护的。
注意：选择FLASH读保护级别（RDP级别= 1）时，如果连接了CPU调试功能（JTAG或单线）或正在从RAM执行引导代码，则无法编程或擦除闪存扇区i，即使nWRPi = 1。
如果对闪存的写保护区域执行了擦除/编程操作，则FLASH_SR寄存器中的写保护错误标志（WRPERR）被置位;如果请求擦除操作，则在以下情况下WRPERR位置1：

1. 配置了mass，bank，sector擦除（MER或MER / MER1和SER = 1）
2. 请求擦除扇区，并且扇区编号SNB字段无效
3. 在写入至少一个用户扇区时请求批量擦除 由选项位保护（MER或MER / MER1 = 1且FLASH_OPTCRx寄存器中的0≤i≤11位的nWRPi =0。
4. 在写保护的扇区上请求扇区擦除。（SER = 1，SNB = i，nWRPi = 0，FLASH_OPTCRx寄存器中的0≤i≤11位）
5. Flash存储器受读出保护，并检测到入侵。

如果请求编程操作，则在以下情况下将WRPERR位置1：

1. 在系统内存或用户特定扇区的保留部分上执行写操作。
2. 对用户配置扇区执行写操作。
3. 对受选项位保护的扇区写操作执行写操作。
4. 在已经锁定的OTP区域上请求写操作。
5. 闪存受到读保护，并检测到入侵。

Proprietary code readout protection (PCROP)
专有的读取保护（PCROP）仅在STM32F42xxx和STM32F43xxx器件上可用。 使用专有的读取保护（PCROP），可以保护闪存用户扇区（0至23）免受D总线读取访问。 通过FLASH_OPTCR寄存器中的SPRMOD选项位来选择PCROP保护。

当扇区被读出保护（激活PCROP模式）时，只能通过Flash接口上的ICODE总线对其进行访问以获取代码。


仅当RDP级别从1更改为0时，才可以禁用SPRMOD和/或对PCROPed用户扇区进行保护。
如果不遵守此条件，则取消用户选项字节修改，并设置写错误WRPERR标志。
允许修改用户选项字节（BOR_LEV，RST_STDBY，…），因为没有激活的nWRPi位被复位并且SPRMOD保持激活状态。
注意：当PCROP模式有效（SPRMOD = 1）时，nWRPi位的有效值反转。如果SPRMOD = 1并且nWRPi = 1，则bank1的用户扇区i（bank2类似）受到读/写保护（PCROP）。

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六、Flash interface registers 接口寄存器

flash access control register (FLASH_ACR)
闪存访问控制寄存器用于启用/禁用加速功能，并根据CPU频率控制闪存访问时间。因为主频较高，所以LANTENCY多了1bit，从7个CPU周期等待时间延长到15个CPU周期等待时间。
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Flash key registe（FLASH_KEYR）
闪存密钥寄存器用于允许访问闪存控制寄存器，因此可以进行编程和擦除操作。
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Flash option key register（FLASH_OPTKEYR）
Flash选项密钥寄存器用于允许用户配置扇区中的编程和擦除操作。

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Flash status register (FLASH_SR) for STM32F42xxx and STM32F43xxx
闪存状态寄存器提供有关正在进行的编程和擦除操作的信息。
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Flash control register (FLASH_CR) for STM32F42xxx and STM32F43xxx

闪存控制寄存器用于配置和启动闪存操作。

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Flash option control register (FLASH_OPTCR)
FLASH_OPTCR寄存器用于修改用户选项字节。
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**Flash option control register (FLASH_OPTCR1)for STM32F42xxx and STM32F43xxx **
该寄存器仅在STM32F42xxx和TM32F43xxx上可用。FLASH_OPTCR1寄存器用于修改bank2的用户选项字节。
PCROP 为Proprietary code readout protection 的缩写，也就是说这是一个专有代码读出保护的功能。与RDP 对整片Flash读保护不同的是，它只是针对Flash 的某些特定区域进行代码的读写保护。所以它可以被用来保护一些IP代码，方便进行二次开发。它存在于多个STM32系列中，比如STM32F4，STM32L4，STM32F7等。
Write protectionon sector i和PCROP protection on sector i不同时存在，通过FLASH_OPTCR的SPRMOD位进行选择，置0为选择Write protectionon ，置1为选择PCROP protection 。该位影响FLASH_OPTCR和FLASH_OPTCR1两个寄存器的第16-27位配置的0-11扇区保护方式。
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FLASH寄存器map和复位值