【GD32H757Z海棠派开发板使用手册】第四讲 FMC-片内Flash擦写读实验

 

4.1 实验内容

通过本实验主要学习以下内容：

• FMC控制器原理；
• FMC擦写读操作；

4.2 实验原理

4.2.1 FMC控制器原理

FMC即Flash控制器，其提供了片上Flash操作所需要的所有功能，在GD32H7XX系列MCU中，具有高达3840KB字节的片上闪存可用于存储指令或数据。FMC也提供了扇区擦除和整片擦除操作以及编程操作。

Flash读取可以支持64字节双字、32位整字、16位半字或字节读操作；Flash编程可以支持64位双字、32位整字编程；Flash擦除支持扇区擦除和整片擦除操作。

Flash具有仅执行的专用代码读保护区域，便于芯片代码保护以及二次合作开发。

FMC框图如下所示，FMC 支持用以访问代码或数据的 64 位 AXI 接口以及用以访问寄存器的 32 位 AHB 从机接口。

闪存包括3840KB字节主闪存，分为960个扇区，扇区大小为4KB，和64KB用于引导加载程序的信息块。主存储闪存的每个扇区都可以单独擦除 。

有关Flash擦写操作均需要先解锁Flash，然后进行擦写操作，擦写完成后再进行锁Flash，注意Flash特性只能由1写0，也就是Flash需要先擦除才能写入新的数据，如果确保写入地址的数据为全0xFF，也可以直接写入。读取Flash数据可以采取直接寻址的方式进行读取。

下面为各位读者介绍Flash擦写读的相关操作。

4.2.2 Flash擦除操作原理

Flash擦除可分为块擦除以及整片擦除，如下图所示，扇区擦除时间典型值为100ms，整片擦除也根据容量大小会有差异。

有关Flash的相关操作均在gd32h7xx_fmc.c中实现，下面介绍下擦除实现的函数，如下表所示。

4.2.3 Flash写入编程操作原理

GD32H7系列MCU可支持64位双字/32位整字编程，如下图所示，Flash 32位整字编程时间典型值为1us。

 

有关Flash编程实现函数如下表所示。

 

4.2.4 Flash读取操作原理

Flash读取可以采用直接寻址的方式进行操作，具体可参考以下示例代码。

C
uint32_t read_data;
read_data = *(uint32_t *)0x08001000;

注意：有关Flash有以下参数读者需要了解，GD32H7xx系列MCU的内部Flash具有至少10万次的擦写次数以及20年的数据保持能力，但需注意，随着擦写次数的增加数据保持时间会下降。

4.3 硬件设计

本例程不涉及硬件电路。

4.4 代码解析

4.4.1 Flash写入多字节函数

Flash写入多字节操作函数如下所示，写入的过程主要分为擦写两个操作，由于Flash特有特性，需要先擦除才可以写入，因而需要确保写入地址的初识数据为0xFF。本函数可以实现根据地址识别对应页并进行擦除的功能，使用上非常方便，使用者只需要关心擦写的起始地址以及数据和长度即可，擦写的位置函数中会进行实现。

C
void fmc_write_data(uint32_t write_start_addr, uint8_t *data_buf, uint16_t data_lengh)
{
                uint32_t write_addr,erase_addr;
                uint16_t data_write_num=0,data_lengh_word=data_lengh/4;
                int32_t data_earse_num;
        uint32_t* pbuff=(uint32_t*)data_buf;
    
        if(data_lengh%4 !=0)
        {
            data_lengh_word++;        
        }
        
        
                fmc_unlock();                                                                                                        /* 解锁FMC */
                /* 清除错误标志 */
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_WPERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGSERR);                
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RPERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RSERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCCOR);
        fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCDET);
        fmc_flag_clear(FMC_FLAG_OBMERR);
        
                erase_addr = write_start_addr;
                data_earse_num = data_lengh;

        if(write_start_addr%FLAG_PAGE_SIZE == 0)  /* 若写入地址为页起始地址 */
        {
            for(;data_earse_num>0;)
            {
                fmc_sector_erase(erase_addr);
                /* 清除错误标志 */
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_WPERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGSERR);                
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RPERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RSERR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCCOR);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCDET);
                fmc_flag_clear(FMC_FLAG_OBMERR);
                erase_addr+=FLAG_PAGE_SIZE;
                data_earse_num-=FLAG_PAGE_SIZE;
            }
        }else{
                /*若写入地址不是页起始地址*/
                for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh);)
                {
                    fmc_sector_erase(erase_addr);
                    /* 清除错误标志 */
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_WPERR);
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGSERR);                
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RPERR);
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RSERR);
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCCOR);
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCDET);
                    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_OBMERR);
                    erase_addr+=FLAG_PAGE_SIZE;
                    data_earse_num-=FLAG_PAGE_SIZE;
                }
        }
                
                /* 写入数据 */
                write_addr = write_start_addr;

                for(data_write_num = 0; data_write_num                {
                        fmc_word_program(write_addr, pbuff[data_write_num]);
            /* 清除错误标志 */
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_WPERR);
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_PGSERR);                
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RPERR);
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_RSERR);
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCCOR);
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_ECCDET);
            fmc_flag_clear(FMC_FLAG_OBMERR);
                       
                        write_addr+=4;
                }
                fmc_lock();
}

4.4.2 Flash读取数据函数

Flash读取数据函数如下所示，采用直接寻址的方式，读取字节数据。

C
uint8_t fmc_read_data(uint32_t write_read_addr)
{
                return *(uint8_t *)write_read_addr;
}
 

4.4.3 主函数

主函数如下所示，通过该函数实现对flash起始地址为0x080A0000的前10个字节擦写以及读取的验证。

C
int main(void)
{
    uint16_t read_num =0;
    uint8_t i_num;
    driver_init();    
    bsp_led_group_init();    
    bsp_uart_init(&BOARD_UART);                                                                   /* 板载UART初始化 */
    printf_log("Example of internal Flash read-write demo.\r\n");
    printf_log("Write data to internal Flash.\r\n");
    fmc_write_data(WRITE_START_ADDR,write_data,sizeof(write_data));    /* 向WRITE_START_ADDR地址写入10个双字节数据 */
    printf_log("Read data from internal Flash.\r\n");
    for(read_num=0;read_num    {
        read_data[read_num] = fmc_read_data(WRITE_START_ADDR+read_num); /* 从WRITE_START_ADDR读取10个双字节数据 */
    }
    printf_log("Verify the written and read data.\r\n");
    for(i_num=0;i_num    {
        /* 校验数据 */
        if(read_data[i_num]!=write_data[i_num])
        {
            /* 校验数据出错 */
            printf_log("Error in verifying data.\r\n");
            printf_log("Turn on LED1.\r\n");
            bsp_led_on(&LED1);
            while(1);
        }else{
        }
    }
    /* 校验数据成功 */
    printf_log("Turn on LED1.\r\n");
    bsp_led_on(&LED1);
    printf_log("Verify that the data is correct and that the written and read data are consistent.\r\n");
    
    while (1)
    {
    }
}
 

4.5 实验结果

将本实验烧录到海棠派实验板中，运行后可以观察到LED1常亮，表明擦写以及读取实验正常。

 

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