STM32 Flash驱动开发：程序存储与数据持久化的权威指南

# 1. STM32 Flash概述**

STM32微控制器配备了片上Flash存储器，用于存储程序代码和数据。Flash存储器是一种非易失性存储器，即使在断电后也能保留数据。

STM32 Flash存储器通常划分为多个扇区，每个扇区具有特定的大小和地址范围。扇区是Flash编程和擦除操作的基本单位。Flash编程操作涉及将数据写入特定的Flash地址，而Flash擦除操作涉及擦除整个扇区的内容。

STM32 Flash存储器具有有限的写入/擦除寿命，因此在设计和开发嵌入式系统时需要考虑这一点。在某些情况下，使用EEPROM或FRAM等其他非易失性存储器类型可能更合适。

# 2. Flash编程基础

### 2.1 Flash存储结构和寻址方式

STM32微控制器中的Flash存储器是一种非易失性存储器，用于存储程序代码和数据。它由多个扇区组成，每个扇区进一步划分为页。扇区和页的大小因不同的STM32型号而异。

Flash存储器采用线性寻址方式，这意味着每个存储单元都有一个唯一的地址。地址范围从0x0000 0000开始，并以页大小的增量递增。

### 2.2 Flash编程操作原理

Flash编程涉及两个主要操作：擦除和写入。

**擦除：**

* 擦除操作将扇区或页中的所有位重置为1。
* 擦除操作是不可逆的，并且擦除后无法恢复数据。

**写入：**

* 写入操作将数据写入特定地址的Flash存储器。
* 写入操作只能将位从1变为0，不能将位从0变为1。
* 要写入1位，必须先擦除包含该位的扇区或页。

**编程流程：**

1. 擦除包含要写入数据的扇区或页。
2. 将数据写入特定地址。
3. 验证写入操作是否成功。

### 代码示例：HAL库中的Flash编程函数

/* 擦除一个扇区 */
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Erase(FLASH_BankTypeDef Bank, uint32_t Sector, uint32_t NbSectors);

/* 写入数据到指定地址 */
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Program(FLASH_TypeTypeDef Type, uint32_t Address, uint64_t Data);

/* 验证写入操作是否成功 */
HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Verify(FLASH_TypeTypeDef Type, uint32_t Address, uint64_t Data);

**参数说明：**

* **Bank：**Flash存储器组（例如，FLASH_BANK_1）
* **Sector：**要擦除的扇区号
* **NbSectors：**要擦除的扇区数量
* **Type：**Flash存储器类型（例如，FLASH_TYPE_DATA）
* **Address：**要写入数据的地址
* **Data：**要写入的数据

**代码逻辑分析：**

* **HAL_FLASH_Erase()：**擦除指定扇区或页中的所有位。
* **HAL_FLASH_Program()：**将数据写入指定地址。
* **HAL_FLASH_Verify()：**验证写入操作是否成功，通过比较写入的数据和从Flash存储器中读取的数据。

# 3. Flash编程接口**

**3.1 HAL库中的Flash编程函数**

HAL库提供了丰富的Flash编程函数，简化了Flash操作的开发。主要函数包括：

| 函数 | 描述 |
|---|---|
| `HAL_FLASH_Unlock()` | 解锁Flash |
| `HAL_FLASH_Lock()` | 锁定Flash |
| `HAL_FLASH_Program()` | 编程单个字 |
| `HAL_FLASH_Program_Burst()` | 突发编程 |
| `HAL_FLASH_Erase_Sector()` | 擦除扇区 |
| `HAL_FLASH_Erase_MassErase()` | 擦除整个Flash |

**3.1.1 `HAL_FLASH_Program()`**

`HAL_FLASH_Program()`函数用于编程单个字。其参数如下：

HAL_StatusTypeDef HAL_FLASH_Program(uint32_t TypeProgram, uint32_t Address, uint64_t Data);

| 参数 | 描述 |
|---|---|
| `TypeProgram` | 编程类型，可以是`FLASH_TYPEPROGRAM_WORD`或`FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD` |
| `Address` | 要编程的地址 |
| `Data` | 要编程的数据 |

**逻辑分析：**

该函数首先解锁Flash，然后根据`T