第二十九章 读写内部FLASH

单芯片解决方案，开启全新体验——W55MH32 高性能以太网单片机

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太网单片机，它为用户带来前所未有的集成化体验。这颗芯片将强大的组件集于一身，具体来说，一颗W55MH32内置高性能Arm® Cortex-M3核心，其主频最高可达216MHz；配备1024KB FLASH与96KB SRAM，满足存储与数据处理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP协议栈、内置MAC以及PHY，拥有独立的32KB以太网收发缓存，可供8个独立硬件socket使用。如此配置，真正实现了All-in-One解决方案，为开发者提供极大便利。

在封装规格上，W55MH32 提供了两种选择：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封装版本，尺寸为12x12mm，其资源丰富，专为各种复杂工控场景设计。它拥有66个GPIO、3个ADC、12通道DMA、17个定时器、2个I2C、5个串口、2个SPI接口（其中1个带I2S接口复用）、1个CAN、1个USB2.0以及1个SDIO接口。如此丰富的外设资源，能够轻松应对工业控制中多样化的连接需求，无论是与各类传感器、执行器的通信，还是对复杂工业协议的支持，都能游刃有余，成为复杂工控领域的理想选择。 同系列还有QFN68封装的W55MH32Q版本，该版本体积更小，仅为8x8mm，成本低，适合集成度高的网关模组等场景，软件使用方法一致。更多信息和资料请进入网站或者私信获取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法单元，WIZnet还推出TOE+SSL应用，涵盖TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，为网络通信安全再添保障。

为助力开发者快速上手与深入开发，基于W55MH32L这颗芯片，WIZnet精心打造了配套开发板。开发板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口数据线，就能轻松实现调试、下载以及串口打印日志等功能。开发板将所有外设全部引出，拓展功能也大幅提升，便于开发者全面评估芯片性能。

若您想获取芯片和开发板的更多详细信息，包括产品特性、技术参数以及价格等，欢迎访问官方网页，我们期待与您共同探索W55MH32的无限可能。

第二十九章 读写内部FLASH

1 W55MH32的内部FLASH简介

在W55MH32芯片内部有一个FLASH存储器，它主要用于存储代码，我们在电脑上编写好应用程序后，使用下载器把编译后的代码文件烧录到该内部FLASH中， 由于FLASH存储器的内容在掉电后不会丢失，芯片重新上电复位后，内核可从内部FLASH中加载代码并运行， 见下图，W55MH32的内部框架图：

除了使用外部的工具（如下载器）读写内部FLASH外，W55MH32芯片在运行的时候，也能对自身的内部FLASH进行读写，因此， 若内部FLASH存储了应用程序后还有剩余的空间，我们可以把它像外部SPI-FLASH那样利用起来，存储一些程序运行时产生的需要掉电保存的数据。

由于访问内部FLASH的速度要比外部的SPI-FLASH快得多，所以在紧急状态下常常会使用内部FLASH存储关键记录；为了防止应用程序被抄袭， 有的应用会禁止读写内部FLASH中的内容，或者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。

1.1 内部FLASH的构成

W55MH32的内部FLASH包含主存储器、系统存储器以及选项字节区域， 它们的地址分布及大小见下表，W55MH32大容量产品内部FLASH的构成：

主存储

系统存储区

系统存储区是用户不能访问的区域，它在芯片出厂时已经固化了启动代码，它负责实现串口、USB以及CAN等ISP烧录功能。

选项字节

选项字节用于配置FLASH的读写保护、待机/停机复位、软件/硬件看门狗等功能，这部分共16字节。可以通过修改FLASH的选项控制寄存器修改。

2 对内部FLASH的写入过程

2.1 解锁

由于内部FLASH空间主要存储的是应用程序，是非常关键的数据，为了防止误操作修改了这些内容，芯片复位后默认会给控制寄存器FLASH_CR上锁， 这个时候不允许设置FLASH的控制寄存器，从而不能修改FLASH中的内容。

2.2 页擦除

在写入新的数据前，需要先擦除存储区域，W55MH32提供了页（扇区）擦除指令和整个FLASH擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令仅针对主存储区。

页擦除的过程如下：

检查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以确认当前未执行任何 Flash 操作；

在 FLASH_CR 寄存器中，将“激活页擦除寄存器位PER ”置 1；

用FLASH_AR寄存器选择要擦除的页；

将 FLASH_CR 寄存器中的“开始擦除寄存器位 STRT ”置 1，开始擦除；

等待 BSY 位被清零时，表示擦除完成。

2.3 写入数据

擦除完毕后即可写入数据，写入数据的过程并不是仅仅使用指针向地址赋值，赋值前还还需要配置一系列的寄存器，步骤如下：

检查 FLASH_SR 中的 BSY 位，以确认当前未执行任何其它的内部 Flash 操作；

将 FLASH_CR 寄存器中的 “激活编程寄存器位PG” 置 1；

向指定的FLASH存储器地址执行数据写入操作，每次只能以16位的方式写入；

等待 BSY 位被清零时，表示写入完成。

3 查看工程的空间分布

由于内部FLASH本身存储有程序数据，若不是有意删除某段程序代码，一般不应修改程序空间的内容， 所以在使用内部FLASH存储其它数据前需要了解哪一些空间已经写入了程序代码，存储了程序代码的扇区都不应作任何修改。 通过查询应用程序编译时产生的“*.map”后缀文件，可以了解程序存储到了哪些区域， 它在工程中的打开方式见下图，打开工程的map文件 ， 也可以到工程目录中的“Listing”文件夹中找到，关于map文件的详细说明可参考《MDK的编译过程及文件类型》章节。

3.1 程序ROM的加载与执行空间

上述说明中有两段分别以“Load Region LR_ROM1”及“Execution Region ER_IROM1”开头的内容， 它们分别描述程序的加载及执行空间。 在芯片刚上电运行时，会加载程序及数据，例如它会从程序的存储区域加载到程序的执行区域，还把一些已初始化的全局变量从ROM复制到RAM空间， 以便程序运行时可以修改变量的内容。加载完成后，程序开始从执行区域开始执行。

在上面map文件的描述中，我们了解到加载及执行空间的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是W55MH32内部FLASH的首地址， 即W55MH32的程序存储空间就直接是执行空间；它们的大小(Size)分别为0x000017a8及0x0000177c， 执行空间的ROM比较小的原因就是因为部分RW-data类型的变量被拷贝到RAM空间了； 它们的最大空间(Max)均为0x00080000，即512K字节，它指的是内部FLASH的最大空间。

计算程序占用的空间时，需要使用加载区域的大小进行计算，本例子中应用程序使用的内部FLASH是从0x08000000至(0x08000000+0x000017a8)地址的空间区域。

3.2 ROM空间分布表

在加载及执行空间总体描述之后，紧接着一个ROM详细地址分布表，它列出了工程中的各个段(如函数、常量数据)所在的地址BaseAddr及占用的空间Size， 列表中的Type说明了该段的类型，CODE表示代码，DATA表示数据，而PAD表示段之间的填充区域，它是无效的内容， PAD区域往往是为了解决地址对齐的问题。

观察表中的最后一项，它的基地址是0x0800175c，大小为0x00000020，可知它占用的最高的地址空间为0x0800177c，跟执行区域的最高地址0x0000177c一样， 但它们比加载区域说明中的最高地址0x80017a8要小，所以我们以加载区域的大小为准。 对比表 W55MH32大容量产品内部FLASH的构成 的内部FLASH页地址分布表， 可知仅使用页0至页2就可以完全存储本应用程序，所以从页3(地址0x08001800)后的存储空间都可以作其它用途，使用这些存储空间时不会篡改应用程序空间的数据。

4 操作内部FLASH的库函数

为简化编程，W55MH32标准库提供了一些库函数，它们封装了对内部FLASH写入数据操作寄存器的过程。

4.1 FLASH解锁、上锁函数

对内部FLASH解锁、上锁的函数见代码清单:FLASH-2：

代码清单:FLASH-2 FLASH解锁、上锁

#define FLASH_KEY1               ((uint32_t)0x45670123)
#define FLASH_KEY2               ((uint32_t)0xCDEF89AB)
/**
* @brief  对FLASH控制寄存器解锁，使能访问
* @param  None
* @retval None
*/
void FLASH_Unlock(void)
{
    if ((FLASH->CR & FLASH_CR_LOCK) != RESET) {
        /* 写入确认验证码 */
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;
    }
}

/**
* @brief  对FLASH控制寄存器上锁，禁止访问
* @param  None
* @retval None
*/
void FLASH_Lock(void)
{
    /* 设置FLASH寄存器的LOCK位 */
    FLASH->CR |= FLASH_CR_LOCK;
}

解锁的时候，它对FLASH_KEYR寄存器写入两个解锁参数，上锁的时候，对FLASH_CR寄存器的FLASH_CR_LOCK位置1。

4.2 设置操作位数及页擦除

解锁后擦除扇区时可调用FLASH_EraseSector完成，见代码清单:FLASH-3：

代码清单:FLASH-3 擦除扇区

/**
* @brief  擦除指定的页
* @param  Page_Address: 要擦除的页地址.
* @retval FLASH Status:
            可能的返回值: FLASH_BUSY, FLASH_ERROR_PG,
*           FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
*/
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
{
    FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
    /* 检查参数 */
    assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Page_Address));
    /*...此处省略XL超大容量芯片的控制部分*/
    /* 等待上一次操作完成 */
    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if (status == FLASH_COMPLETE) {
        /* 若上次操作完成，则开始页擦除 */
        FLASH->CR|= CR_PER_Set;
        FLASH->AR = Page_Address;
        FLASH->CR|= CR_STRT_Set;

        /* 等待操作完成 */
        status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

        /* 复位 PER 位 */
        FLASH->CR &= CR_PER_Reset;
    }

    /* 返回擦除结果 */
    return status;
}

本函数包含一个输入参数用于设置要擦除的页地址，即目标页的在内部FALSH的首地址，函数获取地址后，根据前面的流程检查状态位、 向控制寄存器FLASH_CR及地址寄存器FLASH_AR写入参数，配置开始擦除后，需要等待一段时间，函数中使用使用FLASH_WaitForLastOperation()等待， 擦除完成的时候才会退出FLASH_EraseSector()函数。

4.3 写入数据

对内部FLASH写入数据不像对SDRAM操作那样直接指针操作就完成了，还要设置一系列的寄存器， 利用FLASH_ProgramWord()和FLASH_ProgramHalfWord()函数可按字、半字的单位单位写入数据， 见代码清单:FLASH-4：

代码清单:FLASH-4 写入数据

/**
* @brief  向指定的地址写入一个字的数据（32位）
* @param  Address: 要写入的地址
* @param  Data: 要写入的数据
* @retval FLASH Status:
        可能的返回值: FLASH_ERROR_PG,
*           FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
*/
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
    FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
    __IO uint32_t tmp = 0;

    /* 检查参数 */
    assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));
    /*...此处省略XL超大容量芯片的控制部分*/
    /* Wait for last operation to be completed */
    status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    if (status == FLASH_COMPLETE) {
        /* 若上次操作完成，则开始页入低16位的数据（输入参数的第1部分） */
        FLASH->CR |= CR_PG_Set;

        *(__IO uint16_t*)Address = (uint16_t)Data;
        /* 等待上一次操作完成 */
        status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

        if (status == FLASH_COMPLETE) {
            /* 若上次操作完成，则开始页入高16位的数据（输入参数的第2部分） */
            tmp = Address + 2;

            *(__IO uint16_t*) tmp = Data >> 16;

            /* 等待操作完成 */
            status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

            /* 复位 PG 位  */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        } else {
            /* 复位 PG 位 */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        }
    }

    /* 返回写入结果 */
    return status;
}

从函数代码可了解到，它设置FLASH->CR 寄存器的PG位允许写入后，使用16位的指针往指定的地址写入数据，由于每次只能按16位写入， 所以这个按字写入的过程使用了两次指针赋值，分别写入指定数据的低16位和高16位，每次赋值操作后，调用FLASH_WaitForLastOperation()函数等待写操作完毕。 标准库里还提供了FLASH_ProgramHalfWord()函数用于每次写入半个字，即16位，该函数内部的执行过程类似。

5 读写内部FLASH

5.1 代码分析

1.宏定义

#define FLASH_TEST_ADDR (0x0800F400) // 测试用Flash地址（32KB处）

地址选择：需确保该地址未被程序代码占用，且属于可擦写区域。

2.主函数逻辑

int main(void)
{
    // 初始化系统时钟、串口等
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    printf("系统时钟信息...");

    while (1)
    {
        FLASH_EraseProgram(number++); // 执行擦除编程测试
        if (number == 0xFFFFFFFF)    // 防止溢出，结束测试
        {
            printf("Test Endn");
            while (1);
        }
    }
}

无限循环：持续测试，直到number溢出。

3.FLASH 擦除与编程函数

void FLASH_EraseProgram(uint32_t number)
{
    // 1. 擦除页测试
    SYSTICK_Reset();
    FLASH_ErasePage(FLASH_TEST_ADDR);
    if (擦除成功)
        printf("擦除时间：%d msn", 计算时间);
    else
        进入死循环;

    // 2. 编程半字测试
    SYSTICK_Reset();
    for (i = 0; i < 512; i++)
        FLASH_ProgramHalfWord(地址+i*2, 0x5A5A);
    if (编程成功)
        printf("编程时间：%d msn", 计算时间);
    else
        进入死循环;
}

擦除操作：使用FLASH_ErasePage擦除整页（通常为 2KB）。

编程操作：逐个半字写入0x5A5A，验证写入正确性。

4.时间测量函数

void SYSTICK_Reset(void)
{
    SysTick->CTRL = 0;          // 停止定时器
    SysTick->LOAD = 0xFFFFFF;   // 最大计数值
    SysTick->VAL = 0;           // 清零当前值
    SysTick->CTRL = 0x05;       // 使能定时器，选择HCLK时钟
}

时间计算：通过0xFFFFFF - SysTick->VAL得到操作耗时（单位：时钟周期）。

5. 串口配置函数

void UART_Configuration(uint32_t bound)
{
    // 使能USART1和GPIOA时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置TX引脚（PA9）为复用推挽输出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 初始化USART1参数（波特率、数据位等）
    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

功能：配置 USART1 为 115200 波特率，用于调试输出。

5.2 下载验证

6 FLASH_Eeprom

6.1 代码分析

1.主函数 main()

int main(void) {
    uint8_t datatemp[SIZE], i;
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    // 打印系统时钟信息
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz...n", ...);
    printf("FLASH EEPROM Tset.n");
    // 循环读写FLASH
    while (1) {
        WIZFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)TEXT_Buffer, SIZE); // 写入数据
        WIZFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)datatemp, SIZE);    // 读取数据
        // 打印错误（应逐个字符处理）
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            printf("%sn", datatemp);         }
        memset(datatemp, 0x00, sizeof(datatemp)); // 清空数组
        delay_ms(1000); // 延时
    }
}

2.串口配置 UART_Configuration

void UART_Configuration(uint32_t bound) {
    // 使能时钟
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 配置串口引脚
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // PA9（发送）复用推挽，PA10（接收）浮空输入
    // 配置串口参数：115200波特率、8位数据等
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能串口
}

配置 USART1，用于输出调试信息。

3.串口重定向

int SER_PutChar(int ch) {
    while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)); // 等待发送完成
    USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);
    return ch;
}
int fputc(int c, FILE *f) {
    if (c == 'n') SER_PutChar('r'); // 换行处理
    return SER_PutChar(c); // 实现printf通过串口输出
}

4. FLASH 操作

依赖eeprom.h的WIZFLASH_Write和WIZFLASH_Read，需确保其实现 FLASH 底层操作（擦除、读写等）。

地址：FLASH_SAVE_ADDR 0X08008000，需在可用 FLASH 空间内。

6.2 下载验证