STM32F2技术培训_片上闪存Flash

STM32F2片上闪存2培训内容片上闪存特性和系统框图存储空间组织架构用户闪存系统闪存OTP选项字节闪存读接口等待周期指令预取指令高速缓存数据高速缓存擦除和编程操作读保护和写保护STM32F2和STM32F1的闪存特性比较3培训内容片上闪存特性和系统框图存储空间组织架构用户闪存系统闪存OTP选项字节闪存读接口等待周期指令预取指令高速缓存数据高速缓存擦除和编程操作读保护和写保护STM32F2和STM32F1的闪存特性比较4片上闪存主要特性STM32F2系列产品中最高容量可达1M字节片上闪存宽度：128位（16个字节）独创的自适应闪存加速器预取址指令队列I-Code总线上的指令高速缓存（STM32F2新增）D-Code总线上的数据高速缓存（STM32F2新增）单独的编程供电引脚（STM32F2新增）编程宽度可高达64位增强的读保护级别（STM32F2新增）JTAG引脚熔断512字节OTP区域（STM32F2新增）5在系统架构中的闪存接口1MB128位宽度6培训内容片上闪存特性和系统框图存储空间组织架构用户闪存系统闪存OTP选项字节闪存读接口等待周期指令预取指令高速缓存数据高速缓存擦除和编程操作读保护和写保护STM32F2和STM32F1的闪存特性比较7片上闪存的组织结构最高1M字节用户闪存12个扇区容量不均匀4个16K字节的扇区1个64K字节的扇区7个128K字节的扇区30K字节系统闪存出厂前存放bootloaderUSART1/3CAN2USBOTGFS512字节OTP一次性编程区域选项字节读、写保护使能和控制BOR电平设置低功耗模式下，软、硬件看门狗的行为8一次性编程区域（OTP）528字节OTP区域528=32*16+16*116个数据Block，每个Block有32个字节1个上锁Block，包含16字节LOCKBi(0=i=15)以上内容都不能被擦除上锁Block中的每个字节用来给数据Block上锁上锁字节被写入0x00之后，对应数据Block不能再被修改上锁字节的值只能是0x00或者0xFFOTP区域的编程和用户闪存的编程流程一样（后详述）数据Block上锁Block块号01……15起始地址0x1FFF,78000x1FFF,78200x1FFF,79E00x1FFF,7A00容量大小32字节32字节32字节16字节OTP起始地址0x1FFF,78009选项字节16字节空间的选项字节目前只有4字节有应用意义其余空间保留地址描述位域描述功能0x1FFF,C000读保护控制15:8RDP0xAA表示没有保护；0xCC表示高级别保护；其他值表示普通保护用户选项字节7nRST_STDBY置位表示进入待机模式就产生复位6nRST_STOP置位表示进入停止模式就产生复位5WDG_SW选择硬件还是软件开启独立看门狗4设置BOR电平；四个值对应四个供电电压范围下的BOR电平3:2BOR_LEV1:00x1FFF,C00815:12写保护控制i(0=i=11)nWRP每个bit对应一个闪存扇区的写保护控制，低电平表示写保护有效10选项字节的访问控制修改和擦除之前，必须先解锁通过往选项字节键值寄存器写入正确的字节序列来解锁FLASH_OPTKEY1=0x08192A3BFLASH_OPTKEY2=0x4C5D6E7F以上序列完成后，解锁位被硬件清零OPTLOCK@FLASH_OPTCR选项字节修改流程确认闪存空闲：BSY@FLASH_SR更新选项字节内容：FLASH_OPTCR启动内部写逻辑：OPTSTRT@FLASH_OPTCR等待写操作完成：BSY@FLASH_SR用户可置位OPTLOCK来对更新的内容加上写保护11选项字节相关寄存器选项字节控制寄存器选项位的值在复位后从闪存的选项字节区域拷贝OPTSTAT：软件置位(开启写过程)，硬件清零OPTLOCK：软件置位(上锁)，解锁序列后硬件清零选项字节键值寄存器往此寄存器写入解锁序列OPTKEYR=0x08192A3BOPTKEYR=0x4C5D6E7F12选项字节和闪存接口寄存器中的OPTCR512MBBlock2Periphrals512MBBlock1SRAM512MBBlock0Code0x0000,00000x1FFF,FFFF0x2000,00000x4000,00000x3FFF,FFFF别名区(用户闪存/系统闪存/用户SRAM)Size=1MB0x0000,0000~0x000F,FFFF片上用户闪存(size=1MB)0x0800,0000~0x080F,FFFF系统闪存(size=30KB)0x1FFF,0000~0x1FFF,77FFOTP(size=528B)0x1FFF,7800~0x1FFF,77FF选项字节(size=16B)……Flash接口寄存器组@AHBBKPSRAM(size=4KB)RCC接口寄存器组@AHB0x1FFF,C000RDP&USRnWRP……0x4002,3C0015：0偏移0x14处1315：0RDP&USRnWRP修改选项字节上电装载选项字节信息修改Flash_OPTCR，置位OPTSTRT来启动选项字节写逻辑：先擦除选项字节区域再把寄存器中的值更新过去复位后，从选项字节区域装载信息到闪存接口寄存器Flash_OPTCR中14培训内容片上闪存特性和系统框图存储空间组织架构用户闪存系统闪存OTP选项字节闪存读接口等待周期指令预取指令高速缓存数据高速缓存擦除和编程操作读保护和写保护STM32F2和STM32F1的闪存特性比较15闪存读接口的等待周期快速CPU和相对慢速闪存之间的平衡等待周期LATENCY@FLASH_ACR等待周期与HCLK以及供电范围的关系片上闪存属于VDD域VDD的电压范围影响闪存的工作性能复位后CPU频率默认16MHz等待周期(WS)LATENCYHCLK(MHz)电压范围：2.7V~3.6V电压范围：2.4V~2.7V电压范围：2.1V~2.4V电压范围：1.8V~2.1V0WS(1CPU周期)0HCLK=300HCLK=240HCLK=180HCLK=161WS(2CPU周期)30HCLK=6024HCLK=4818HCLK=3616HCLK=322WS(3CPU周期)60HCLK=9048HCLK=7236HCLK=5432HCLK=483WS(4CPU周期)90HCLK=12072HCLK=9654HCLK=7248HCLK=644WS(5CPU周期)96HCLK=12072HCLK=9064HCLK=805WS(6CPU周期)90HCLK=10880HCLK=966WS(7CPU周期)108HCLK=12096HCLK=1127WS(8CPU周期)112HCLK=12016读接口等待周期的动态调整复位后CPU默认跑在16MHz提升CPU频率，必须修改等待周期的个数写入更多的等待周期：LATENCY@FLASH_ACR读出LATENCY以确定写入成功提高CPU频率SW@RCC_CFGR(选择系统时钟源：HSI、HSE、PLL)HPRE@RCC_CFGR(AHB时钟分频因子：1~512)读出以上修改后的域以确保修改成功降低CPU频率，也应该修改等待周期的个数降低CPU频率SW@RCC_CFGRHPRE@RCC_CFGR读出以上修改后的域以确保修改成功写入更少的等待周期读出LATENCY以确定写入成功注意：对等待周期以及CPU时钟的配置不一定会马上生效。需要通过读取修改后的域来由用户确认已经修改成功17片上闪存读接口（1）假设等待周期设置LATENCY=3在120MHz的CPU频率下，需要4个周期读取闪存但是在要求第5条指令时，CPU又需要4个周期才能获得FETCH-M3withMPU120MHzI-32-bitFLASHI1-32-bitI2-32-bitI3-32-bitI4-32-bitI5-32-bit128-bit假设顺序读取都是32位的指令18没有预取指令的示意图假设顺序读取都是32位的指令假设等待周期设置LATENCY=3读出的4条指令放在currentinstructionline只要流水线空闲就可以执行相应的F操作，无须等待指令从闪存读取出来，因为它们对应的指令2/3/4都已经在currentinstructionline了读出的4条指令放在currentinstructionlineCPU第一次读片上闪存CPU第二次读片上闪存19片上闪存读接口（2）假设顺序读取都是32位的指令FETCH-M3withMPU120MHzI-32-bitPFQclk4x32-bit/8x16-bitbufferPFQ128-bitFLASHI1-32-bitI2-32-bitI3-32-bitI4-32-bitCPUclk使能预取指PFQ：PRFEN@FLASH_ACR当CPU通过I-Bus从currentins.Line获得数据时，PFQ可以提前从闪存中读取下一个128位的数据放在prefechedins.line在执行顺序代码的情况下，CPU之后就无需等待了20带预取指令功能的示意图假设顺序读取都是32位的指令假设等待周期设置LATENCY=3读出的4条指令放在currentinstructionlineCPU第一次读片上闪存闪存加速器把下4个指令预先读取出来读出的4条指令放在prefetchedinstructionline21片上闪存读接口（3）如果指令发生跳转FETCH-M3withMPU120MHzFLASHI1-32-bitI2-32-bitI3-32-bitI4-32-bitI-32-bit128-bit储存经常用到的指令，跳转发生又缓存击中的情况下，无需任何延迟地执行代码4x32-bitbuffer8x16-bitbufferPFQ8*128bitBC储存经常用到的literalpoolD-32-bit64*128bitBC22片上闪存读接口寄存器FLASH_ACR等待周期的配置：LATENCY@FLASH_CR预取指使能：PRFEN@FLASH_CR指令高速缓存复位：ICRST使能：ICEN数据高速缓存复位：DCRST使能：DCEN23培训内容片上闪存特性和系统框图存储空间组织架构用户闪存系统闪存OTP选项字节闪存读接口等待周期指令预取指令高速缓存数据高速缓存擦除和编程操作读保护和写保护STM32F2和STM32F1的闪存特性比较24片上闪存写接口特性擦除和编程操作要求HCLKMIN=1MHz擦除和编程操作之前需要解锁FLASH_KEYR=0x45670123FLASH_KEYR=0xCDEF89AB擦除和编程操作的并行宽度取决于VDD范围以及是否有外部编程电压VPP需要在PSIZE@FLASH_CR中由用户指明PSIZE设置和外部电压条件不符，擦除或编程操作会导致不能预料的错误，即使读出来正确也不能保证VPP：8~9V，最好只用于生产线上最初的编程引脚上供电不能超过1个小时，否则损坏片上闪存VDD2.7~3.6V&VPP2.7~3.6V2.4~2.7V2.1~2.4V1.8~2.1V最大并行宽度64位32位16位8位PSIZE[1:0]1110010025片上闪存写接口特性（2）擦除操作以扇区为单位（16KB、64KB和128KB）全部擦除不影响OTP和选项字节擦除之后最好清空高速缓存disablecacheresetcacheenablecache编程操作编程单位取决于PSIZE（8b、16