GD32開發(fā)實(shí)戰(zhàn)指南(基礎(chǔ)篇) 第20章 GD32的存儲結(jié)構(gòu)
開發(fā)環(huán)境：
MDK：Keil 5.30
開發(fā)板：GD32F207I-EVAL
MCU：GD32F207IK
1 GD32存儲結(jié)構(gòu)的工作原理
1.1 Cortex-M內(nèi)核的存儲器映射
存儲器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外設(shè)，BOOTBLOCK等進(jìn)行統(tǒng)一編址。即用地址來表示對象。這個地址絕大多數(shù)是由廠家規(guī)定好的，用戶只能用而不能改。用戶只能在掛外部RAM或FLASH的情況下可進(jìn)行自定義。
如下圖，是Cortex-M3存儲器映射結(jié)構(gòu)圖。
Cortex-M3是32位的內(nèi)核，因此其PC指針可以指向2^32=4G的地址空間，也就是0x0000_0000 - 0xFFFF_FFFF這一大塊空間。根據(jù)圖中描述，Cortex-M3內(nèi)核將0x0000_0000 - 0xFFFF_FFFF這塊4G大小的空間分成8大塊：代碼、SRAM、外設(shè)、外部RAM、外部設(shè)備、專用外設(shè)總線-內(nèi)部、專用外設(shè)總線-外部、特定廠商等，因此使用該內(nèi)核的設(shè)計者必須按照這個進(jìn)行各自芯片的存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計。
1.2 GD32存儲器結(jié)構(gòu)
首先，我們對比一下Cortex-M3存儲器結(jié)構(gòu)和GD32存儲器結(jié)構(gòu)：
圖中可以很清晰的看到，GD32的存儲器結(jié)構(gòu)和Cortex-M3的很相似，不同的是，GD32加入了很多實(shí)際的東西，如：Flash、SRAM等。只有加入了這些東西，才能成為一個擁有實(shí)際意義的、可以工作的處理芯片-GD32。
GD32的存儲器地址空間被劃分為大小相等的8塊區(qū)域，每塊區(qū)域大小為512MB。
對GD32存儲器知識的掌握，實(shí)際上就是對Flash和SRAM這兩個區(qū)域知識的掌握。
2 FLASH讀寫數(shù)據(jù)
2.1 GD32的Flash
GD32的Flash，嚴(yán)格說，應(yīng)該是Flash模塊。該Flash模塊包括：Flash主存儲區(qū)（Main memory）、Flash信息區(qū)（Information block），以及Flash存儲接口寄存器區(qū)（Flash memory interface）。三個組成部分分別在0x0000 0000 - 0xFFFF FFFF不同的區(qū)域，GD32F2的Flash結(jié)構(gòu)如下表所示。
【注】信息塊存儲了boot loader，不能被用戶編程或擦除。
GD32的閃存模塊由：主存儲閃存塊、信息塊和選項(xiàng)字節(jié)塊3部分組成。
主存儲器 ，該部分用來存放代碼和數(shù)據(jù)常數(shù)（如加const類型的數(shù)據(jù)）。對于主存儲閃存容量不多于512KB的GD32F20x_CL，閃存頁大小為2KB。對于主存儲閃存容量不少于768KB的GD32F20x_CL，使用了兩片閃存；前512KB容量在第一片閃存（bank0）中，后續(xù)的容量在第二片閃存（bank1）中。其中bank0的閃存頁大小為2KB， bank1的閃存頁大小為4KB。主存儲閃存的每頁都可以單獨(dú)擦除。
__信息__塊，是用來存儲GD自帶的啟動程序，用于串口下載，當(dāng)B0接3.3V，B1接GND時，運(yùn)行的就這部分代碼，用戶選擇字節(jié)，則一般用于配置保護(hù)等功能。
選項(xiàng)字節(jié)塊 ，該部分用于控制閃存儲器讀取等，是整個閃存儲器的控制機(jī)構(gòu)。
對于主存儲器和信息塊的寫入有內(nèi)嵌的閃存編程管理；編程與擦除的高壓由內(nèi)部產(chǎn)生。
在執(zhí)行閃存寫操作時，任何對閃存的讀操作都會鎖定總線，在寫完成后才能正確進(jìn)行，在進(jìn)行讀取或擦除操作時，不能進(jìn)行代碼或者數(shù)據(jù)的讀取操作。
下面對GD32的存儲器進(jìn)行總結(jié)。
圖中淡藍(lán)色就是你需要知道的。
- Peripherals：外設(shè)的存儲器映射，對該區(qū)域操作，就是對相應(yīng)的外設(shè)進(jìn)行操作；
- SRAM：運(yùn)行時臨時存放代碼的地方；
- Flash：存放代碼的地方；
- System Memory：GD32出廠時自帶的你只能使用，不能寫或擦除；
- Option Bytes：可以按照用戶的需要進(jìn)行配置（如配置看門狗為硬件實(shí)現(xiàn)還是軟件實(shí)現(xiàn)）；
今后，你的編寫代碼、程序運(yùn)行、寄存器設(shè)置、ICP、IAP都依靠這些東西。
2.2 FLASH讀寫實(shí)現(xiàn)
GD32F20x 系列產(chǎn)品的片上 Flash 起始地址時 0x0800 0000，最大容量可達(dá) 3072 KB。讀操作為 0 等待，可支持字節(jié)、半字(16 bits)和字(32 bits)訪問。 Flash 編程以半字(16 bits)或字(32bits)為單位。擦除可以以頁(page)為單位，也可以進(jìn)行全片擦除（information blocks 除外）。
Flash的寄存器有很多，當(dāng)時GD的工程師已經(jīng)封裝好了，直接用就可以，我這里就不在貼出來了。
Flash操作很簡單，我們將數(shù)據(jù)寫入到Flash中，再將其讀出來。主要有以下步驟：
1.Flash解鎖操作
2.清除Flash標(biāo)志
3.頁擦除
4.讀寫操作
5.鎖定
核心代碼如下：
#define FLASH_ADR 0x0807F800
/**
* @brief flash test
* @param WriteAddr, InData
* @retval OutData
*/
uint32_t flash_test(uint32_t WriteAddr, uint32_t InData)
{
uint32_t OutData = 0;
//解鎖
fmc_unlock();
//清除標(biāo)志位
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR | FMC_FLAG_BANK0_WPERR | FMC_FLAG_BANK0_END | FMC_FLAG_BANK1_PGERR | FMC_FLAG_BANK1_WPERR |
FMC_FLAG_BANK1_END);
//要擦出頁的起始地址
fmc_page_erase(WriteAddr);
//寫數(shù)據(jù)
fmc_word_program(WriteAddr, InData);
//鎖定
fmc_lock();
OutData=(*(__IO uint32_t*)(WriteAddr));
return OutData;
}
程序就不講了，這里需要注意一個C語言的知識點(diǎn)。
OutData=(*(__IO uint32_t*)(WriteAddr));
這一句很多新手很懵逼，也就是從一個地址中讀取數(shù)據(jù)，多看看指針相關(guān)的知識就好理解了。
主函數(shù)如下：
/*
brief main function
param[in] none
param[out] none
retval none
*/
int main(void)
{
uint32_t InData = 12345678;
uint32_t OutData;
// systick init
sysTick_init();
//usart init 115200 8-N-1
com_init(COM1, 115200, 0, 1);
// led1 init
led_init(LED1);
printf("InData = %d\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n",InData);
// flash test
OutData= flash_test(FLASH_ADR, InData);
printf("OutData = %d\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n",OutData);
if(OutData == InData)
{
printf("Flash test success !\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n");
}