如何使用flash存储器？如何写入数据？

任何flash器件的写入操作只能在空或已擦除的单元内进行,所以大多数情况下,在进行写入操作之前必须先执行擦除。

使用 Flash 存储器（闪存）需要了解其特性和操作步骤，以下是详细指南：

一、Flash 存储器的特性

先擦后写：写入前必须擦除目标区域（擦除后所有位为 1），写入操作将 1 改为 0。
块操作：
- 擦除以 扇区（Sector） 或 页（Page） 为单位（如 4KB、64KB）。
- 写入以 字（Word） 或 半字（Half-Word） 为单位（如 4字节）。
寿命限制：约 10万次擦写（具体查看芯片手册）。
安全保护：
- 写操作前需解锁。
- 禁止写入代码执行区域。

二、操作步骤（以嵌入式STM32为例）

1. 初始化与解锁

#include "stm32f4xx_hal.h"

void Flash_Init(void) {
  HAL_FLASH_Unlock();  // 解锁Flash控制寄存器
}

2. 擦除扇区

#include "stm32f4xx_hal_flash.h"

uint32_t SectorError = 0;
FLASH_EraseInitTypeDef EraseConfig;

// 配置擦除参数（以STM32F4的Sector 5为例）
EraseConfig.TypeErase = FLASH_TYPEERASE_SECTORS;
EraseConfig.Sector = FLASH_SECTOR_5;       // 选择扇区
EraseConfig.NbSectors = 1;                 // 擦除1个扇区
EraseConfig.VoltageRange = FLASH_VOLTAGE_RANGE_3; // 电压范围

// 执行擦除
if (HAL_FLASHEx_Erase(&EraseConfig, &SectorError) != HAL_OK) {
  // 错误处理（如SectorError包含失败扇区号）
}

3. 写入数据

#define FLASH_TARGET_ADDR 0x08020000  // Flash目标地址（例如Sector 5起始地址）

uint32_t data[] = {0x12345678, 0x87654321}; // 待写入数据（32位字）

// 逐个字写入
for (int i = 0; i < sizeof(data)/4; i++) {
  if (HAL_FLASH_Program(
        FLASH_TYPEPROGRAM_WORD,      // 按字(32位)写入
        FLASH_TARGET_ADDR + i*4,     // 目标地址
        data[i]) != HAL_OK) {
    // 写入失败处理
    break;
  }
}

4. 锁定Flash

HAL_FLASH_Lock();  // 重新上锁，防止误操作

5. 读取验证

uint32_t *read_addr = (uint32_t*)FLASH_TARGET_ADDR;
printf("Data: 0x%08X\n", *read_addr); // 输出0x12345678

三、关键注意事项

地址对齐：
- 写入地址必须是 4字节对齐（32位机）。
- 擦除地址必须对应扇区起始地址。
中断与超时：
- 擦写期间禁止中断（或确保代码在RAM中运行）。
- 添加超时检测（如STM32的 HAL_FLASH_WaitForLastOperation()）。
数据保护：
- 避免频繁擦写，可通过 磨损均衡算法 分散写入区域。
- 重要数据建议 冗余存储（如写入两份）。
连接外部Flash（如SPI Flash）：
- 使用厂商提供的指令集（如 Winbond W25Q）。
- 通过SPI发送 0x02（页编程）和 0x20（扇区擦除）命令。

四、常用工具

STM32CubeProgrammer：官方烧录工具，支持擦写和校验。
J-Flash：通过J-Link调试器操作Flash。
逻辑分析仪：调试SPI Flash通信时序。

五、典型场景代码（SPI Flash示例）

// W25Q128JV SPI Flash操作示例
void SPI_Flash_Write(uint32_t addr, uint8_t *data, uint16_t len) {
  SPI_CS_Low();                         // 片选使能
  SPI_SendByte(0x06);                   // 发送写使能命令（0x06）
  SPI_CS_High();

  SPI_CS_Low();
  SPI_SendByte(0x02);                   // 页编程命令（0x02）
  SPI_SendByte((addr >> 16) & 0xFF);    // 发送24位地址
  SPI_SendByte((addr >> 8) & 0xFF);
  SPI_SendByte(addr & 0xFF);

  for (int i = 0; i < len; i++) {
    SPI_SendByte(data[i]);              // 写入数据
  }
  SPI_CS_High();
}

总结：操作Flash需严格遵循先擦除后写入原则，注意地址对齐和寿命管理。不同厂家的Flash操作细节可能不同，务必查阅对应的数据手册（Datasheet） 和 参考手册（Reference Manual）。