基于STM32F0芯片的代碼實(shí)現(xiàn)及幾點(diǎn)提醒

?STM32系列的芯片里都有個(gè)特別的存儲(chǔ)區(qū)---FLASH選項(xiàng)字區(qū)域，這里簡(jiǎn)單聊下該話題并順便給出基于STM32F0芯片的代碼實(shí)現(xiàn)及幾點(diǎn)提醒。

這塊特定的FLASH存儲(chǔ)區(qū)域，通常用來(lái)存放有關(guān)芯片內(nèi)部FLASH讀保護(hù)、寫保護(hù)、看門狗使能方式、芯片啟動(dòng)、RAM校驗(yàn)、電源監(jiān)控等配置信息。具體內(nèi)容以及格式因不同的STM32系列可能有差異。

一般來(lái)講，各個(gè)選項(xiàng)字由選項(xiàng)字節(jié)組成，各選項(xiàng)字節(jié)由原始字節(jié)項(xiàng)和互補(bǔ)字節(jié)項(xiàng)組成。如下圖存儲(chǔ)方式，?綠色欄為原始選項(xiàng)字節(jié)，黃色欄代碼互補(bǔ)選項(xiàng)字節(jié)。不同系列可能有差異?！鞠挛闹薪貓D如無(wú)特別說(shuō)明，均是來(lái)自STM32F0芯片的參考手冊(cè)。】

FLASH選項(xiàng)字一般安排在某固定地址起始的一塊連續(xù)的地址空間。下圖就是STM32FO芯片內(nèi)部FLASH選項(xiàng)字的地址及內(nèi)容結(jié)構(gòu)安排。這里包括讀保護(hù)選項(xiàng)字節(jié)、用戶選項(xiàng)字節(jié)、扇區(qū)寫保護(hù)選項(xiàng)字節(jié)。

對(duì)于出廠的芯片，F(xiàn)LASH選項(xiàng)字往往具有初始出廠值。下圖就是STM32F0芯片出廠時(shí)FLASH選項(xiàng)字的初始值。

但在我們的實(shí)際應(yīng)用中往往需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)FLASH選項(xiàng)字進(jìn)行重新配置。而對(duì)FLASH選項(xiàng)字進(jìn)行重新配置一般有兩種方式：

第一種，通過(guò)編程燒錄工具進(jìn)行選項(xiàng)字的配置并寫入。

比方使用STLinkUtiliy或STM32CubeProgrammer或其它類似編程工具來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種方式相對(duì)較為簡(jiǎn)單，一般對(duì)操作人員往往有些要求。尤其在有意或無(wú)意弄錯(cuò)配置選項(xiàng)的情況下，沒法快速發(fā)現(xiàn)并及時(shí)糾正。

另外一種方式就是用戶在應(yīng)用代碼里根據(jù)應(yīng)用需求做FLASH選項(xiàng)字的配置編程。

這種方式，對(duì)開發(fā)人員來(lái)講會(huì)增加了一些工作量。但燒錄時(shí)只管燒錄FLASH執(zhí)行代碼即可，關(guān)于芯片配置方面的信息在代碼里自行完成。即使燒錄時(shí)出現(xiàn)選項(xiàng)字的誤操作，用戶程序代碼也可以將其自動(dòng)糾正過(guò)來(lái)。

不論使用哪種方式修改FLASH選項(xiàng)字的配置,要想新的選項(xiàng)字信息真正起作用，還有個(gè)對(duì)FLASH選項(xiàng)字信息進(jìn)行加載的環(huán)節(jié)，即將FLASH選項(xiàng)字的配置信息加載到選項(xiàng)字寄存器，從而作用于芯片的相關(guān)功能，也就是上面提到過(guò)的讀保護(hù)、寫保護(hù)、看門狗使能、電源控制、啟動(dòng)選擇等功能信息。一般來(lái)說(shuō)，將FLASH選項(xiàng)字信息加載到選擇字寄存器需要借助系統(tǒng)復(fù)位或上電復(fù)位來(lái)完成。【當(dāng)在調(diào)試狀態(tài)下修改FLASH選項(xiàng)字時(shí)，它的加載需借助上電復(fù)位】

在進(jìn)行FLASH選項(xiàng)字加載之前，芯片硬件會(huì)先對(duì)選項(xiàng)字信息進(jìn)行基本地判斷與確認(rèn)，即將各個(gè)原始選項(xiàng)字節(jié)與互補(bǔ)選項(xiàng)字節(jié)的進(jìn)行匹配比對(duì)。如果比對(duì)失敗將產(chǎn)生出錯(cuò)事件，并將比對(duì)失敗的選項(xiàng)字節(jié)【原始字節(jié)和互補(bǔ)字節(jié)】強(qiáng)制修改為0xFF或其它指定值，視不同的STM32系列而定。

比方，下面就是STM32L4系列做選項(xiàng)字加載前發(fā)生原始項(xiàng)與互補(bǔ)項(xiàng)信息比對(duì)不匹配時(shí)的處理原則：

關(guān)于FLASH選項(xiàng)字信息地編程修改，這里特別提醒幾點(diǎn)：

第1點(diǎn)，當(dāng)準(zhǔn)備好要修改的選項(xiàng)字信息，在對(duì)FLASH選項(xiàng)字進(jìn)行編程修改之前，需先對(duì)FLASH選項(xiàng)字區(qū)域進(jìn)行擦除。發(fā)出擦除指令即可。擦除完畢之后再將新的選項(xiàng)字信息寫入選項(xiàng)字區(qū)域。

那么為了保障選項(xiàng)字正確有序的編程寫人，在做FLASH選項(xiàng)字的編程時(shí)，一定要保持電源的穩(wěn)定?！颈确秸f(shuō)，代碼里稍作延時(shí)等上電穩(wěn)定后再操作】如果正在做FLASH選項(xiàng)字編程時(shí)發(fā)生電源電壓劇烈波動(dòng)或重啟，很可能發(fā)生FLASH選項(xiàng)字區(qū)域被擦除了但又沒有正確寫入新的選項(xiàng)字信息的情況。而且，前面也提到了，如果選項(xiàng)字因?yàn)闆]有被完整地正確寫入，在做FLASH選項(xiàng)字加載前，還會(huì)由于原始項(xiàng)與互補(bǔ)項(xiàng)做信息比對(duì)失敗而被強(qiáng)行修改為OxFF或其它指定值。

下面兩幅截圖就是使用燒錄工具軟件【STM32CubeProgrammer】，在做flash選項(xiàng)字編程時(shí)通過(guò)模擬芯片被強(qiáng)行斷電所發(fā)生的情形。

本來(lái),開始做FLASH選項(xiàng)字編程時(shí),RDP保護(hù)配置都是選擇的LEVEL_0。在選項(xiàng)字編程時(shí)芯片被中途斷電重新后連接所看到結(jié)果卻是芯片被讀保護(hù)了,其它配置字也被擦除了。從截圖中可以看到，此時(shí)RDP=0xFF,既不是0xAA也不是0xCC，那么芯片的讀保護(hù)等級(jí)就相應(yīng)地變成了LEVEL_1讀保護(hù)狀態(tài)了。有人碰到此情形時(shí)往往感到納悶不解，明明自己沒有修改RDP的配置怎么RDP的保護(hù)等級(jí)變了呢？就是因?yàn)橹型緮嚯姡x項(xiàng)字區(qū)域剛被擦除又還沒來(lái)得及完整、正常寫入。

當(dāng)然，做FLASH選項(xiàng)字編程時(shí)除了要求電源穩(wěn)定外，編程時(shí)序也需遵照手冊(cè)介紹的來(lái)操作，以保證選項(xiàng)字編程的正確性。

第2點(diǎn)?，對(duì)于某些雙BANK的STM32芯片，比如STM32L4，STM32F42X等系列，在做選項(xiàng)字編程調(diào)整時(shí)，也是先將兩個(gè)BANK的用戶選項(xiàng)頁(yè)的內(nèi)容進(jìn)行擦除，然后依據(jù)用戶準(zhǔn)備好的選項(xiàng)寄存器的內(nèi)容對(duì)所有選項(xiàng)字內(nèi)容重新編程更新。

這里要注意的是，我們不能只是單獨(dú)地針對(duì)雙BANK其中的某一個(gè)BANK進(jìn)行用戶選項(xiàng)字調(diào)整，而是需要將BANK1和BANK2的配置信息都準(zhǔn)備好并寫入相應(yīng)的選項(xiàng)字寄存器，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)BANK的選項(xiàng)字信息的編程修改。

第3點(diǎn)?，在做選項(xiàng)字編程過(guò)程中，如果修改讀保護(hù)選項(xiàng)時(shí)，一定要清楚-----如果是從LEVEL_1調(diào)整為L(zhǎng)EVEL_0將會(huì)發(fā)生整個(gè)芯片內(nèi)部的FLASH內(nèi)容被全部擦除的情況。另外，很多STM32系列支持LEVEL_2讀保護(hù)，該保護(hù)等級(jí)具有不可逆性。如果選擇該等級(jí)，除非你自己在芯片內(nèi)部準(zhǔn)備好了升級(jí)引導(dǎo)代碼，否則你是不能再對(duì)片內(nèi)代碼內(nèi)容做任何更新，更不可能基于該芯片再做調(diào)試了。

好，關(guān)于STM32芯片的選項(xiàng)字的編程提醒就聊到這里。感覺上內(nèi)容應(yīng)該不多，但由于STM32家族擁有眾多系列，同時(shí)各個(gè)系列間在選項(xiàng)字這部分內(nèi)容又或多或少存在著差異，讓內(nèi)容突然龐雜了很多。這里只能拋磚引玉似地給些提醒，具體應(yīng)用時(shí)請(qǐng)參考各個(gè)STM32系列的參考手冊(cè)及編程手冊(cè)。

下面就以STM32F072芯片為核心的Nucleo板，給出一個(gè)實(shí)現(xiàn)用戶選項(xiàng)字編程的示例。

先看看STM32F072片內(nèi)選項(xiàng)字區(qū)域的基本內(nèi)容框架，如下圖：

一、選項(xiàng)字內(nèi)容的規(guī)劃與準(zhǔn)備：

這里我將RDP選項(xiàng)字節(jié)配置為0xbb,即LEVEL_1,則其互補(bǔ)選項(xiàng)字節(jié)內(nèi)容就是0x44；將USER選項(xiàng)字節(jié)下面紅色方框內(nèi)的三個(gè)選項(xiàng)置1，另外兩個(gè)保留位置1，那么USER選項(xiàng)字節(jié)的內(nèi)容就是OxEA,它的互補(bǔ)字節(jié)就是0x15.

選項(xiàng)域中的Data0字節(jié)配置為0x99,則其互補(bǔ)字節(jié)nData0則為0x66;

選項(xiàng)域中的Data1字節(jié)配置為0x88,則其互補(bǔ)字節(jié)nData0則為0x77;

按照上面規(guī)劃準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)，如下圖所示。各選項(xiàng)數(shù)據(jù)按原項(xiàng)和互補(bǔ)項(xiàng)組成半字寫入。

【順便說(shuō)下，這里沒有對(duì)扇區(qū)寫保護(hù)做配置。當(dāng)然要做也是完全可以的】

二、編寫相應(yīng)程序代碼，編譯后下載到芯片：

相關(guān)代碼不長(zhǎng)，較為簡(jiǎn)單。按照手冊(cè)描述的來(lái)編寫。我將上述代碼分成6部分。

第1部分，做有關(guān)選項(xiàng)字節(jié)內(nèi)容的判斷，是否均為預(yù)期的選項(xiàng)配置內(nèi)容。

第2部分，對(duì)FLASH、OPTION編程做開鎖操作。

第3部分，對(duì)選項(xiàng)域進(jìn)行擦除，然后退出擦除狀態(tài)。

第4部分，對(duì)欲修改的選項(xiàng)字節(jié)進(jìn)行編程修改。

第5部分，完成選項(xiàng)字的修改與編程后，上鎖并退出。

第6部分，觸發(fā)系統(tǒng)復(fù)位，將新的選擇域內(nèi)容加載到選項(xiàng)控制寄存器。

三、運(yùn)行程序，驗(yàn)證結(jié)果

運(yùn)行用戶程序?qū)崿F(xiàn)選項(xiàng)域的編程修改操作?？蛇B接到STLINK Utlity之類的工具查看選項(xiàng)配置結(jié)果，看看是否跟預(yù)期規(guī)劃的一致。

上圖是通過(guò)STLINK Utility工具查看到的STM32F072芯片運(yùn)行用戶程序后的選項(xiàng)域的結(jié)果。不難看出，跟我們預(yù)期的結(jié)果一樣【打勾的選項(xiàng)表示置1的選項(xiàng)】。我們還可以基于STLINK_Utility工具隨意修改RDP選項(xiàng)字以外的其它選項(xiàng)內(nèi)容，通過(guò)它做選項(xiàng)字的修改編程。然后再次運(yùn)行用戶程序，可以發(fā)現(xiàn)各個(gè)選項(xiàng)字內(nèi)容又會(huì)回歸到用戶預(yù)設(shè)的配置內(nèi)容。