--- title: Flash categories: STM32F4 ... 1.Flash 簡介 ============ 1.1 簡介 ------------- - 記憶體RAM?ROM? - RAM: 隨機存取記憶體(Random Access Memory) - 屬於volatile memory(揮發性記憶體)，需要保持通電才能儲存資料 - 內部資料可以任意讀寫，用來存放由硬碟載入的程式或資料供CPU處理運算 - EX:main memory - 分成DRAM、SRAM - DRAM(Dynamic Random Access Memory)：所儲存的數據需要週期性地更新 - SRAM(Static Random Access Memory)：只要保持通電，裡面儲存的資料就可以恆常保持 - ROM: 唯讀記憶體(Read Only Memory) - 屬於非揮發性記憶體（non-volatile memory，縮寫NVRAM)，不須保持通電就能儲存資料 - 但資料一但寫入就無法修改，除非透過特殊的方式(例如EPROM用紫外光照射)才能達成 - 適合放重要且不能被刪除的資料 - 細分為PROM、EPROM、EEPROM(EPROM的改良版) - EX:BIOS早期放在ROM中，但隨著BIOS大小和複雜程度增加，硬體更新的速度快，以至於BIOS也必須更新以支援新硬體，於是BIOS就改成存在EEPROM或快閃記憶體中讓使用者可以更新 .. image:: /EPROM.jpg - EPROM: 可抹除可編程唯讀記憶體（Erasable Programmable Read Only Memory，EPROM） - 利用高電壓將資料編程寫入，但抹除時需將線路曝光於紫外線下一段時間，資料始可被清空。 - 封裝外殼上會留一個石英玻璃所製的透明窗以便進行紫外線曝光。 - 寫入程式後通常會用貼紙遮蓋透明窗，以防日久不慎曝光過量影響資料。 .. image:: /EEPROM.jpg - EEPROM: 電子抹除式可複寫唯讀記憶體(Electrically-Erasable Programmable Read-Only Memory) - 是一種可以通過電子方式多次複寫的半導體存儲設備。相比EPROM，EEPROM不需要用紫外線照射，也不需取下，就可以用特定的電壓，來抹除晶片上的訊息，以便寫入新的資料。 - EEPROM有兩種種類：序列式(serial)、並列式(parallel)，其中並列式通常會以Flash來稱呼。 - 除電源線外，串列式通訊口只使用1~4隻接線來傳遞訊號，所需接腳較並列式少 - 1線：1-Wire(型號以93為開頭) 、UNI/O(型號以11為開頭) - 2線：I2C(型號以24為開頭) - 3線：Microwire(型號以93為開頭) 、SPI(型號以25為開頭) - 資料更新方式:以位元組為單位 .. image:: /FLASH.png - Flash Memory: - 於1984年發表，Intel之後於1988年發表第一款商業型的NOR Flash晶片 - 以價格便宜、位元密度接手EEPROM的市場位置 - 主要用於一般性資料儲存，以及在電腦及其他數位產品間交換傳輸資料 - EX:記憶卡、隨身碟的儲存媒介 - 快閃記憶體是一種特殊的、以大區塊(blocks)抹寫的EEPROM，寫入大小取決於記憶體控制器本身，介於256KB~20MB不等 - EEPROM只允許單執行緒重寫資料，但快閃記憶體卻可支援多執行緒同時在多個地方寫資料 - 目前主機板的BIOS幾乎都是透過Flash memory儲存 1.2 Flash原理介紹 ------------- .. image:: /Flash_Construction_1.jpg - 當給予電晶體(MOSFET)的Gate端正電壓後，通道會呈現導通狀態，意即電流會從Source端流到Drain端 - Flash的基本架構則是在原本電晶體的Gate端上加入一層特殊氧化層，使得電子可以在沒電壓供應的情況下，持續儲存在Floating Gate - 清除(Erase)的方式是在Control Gate給予大約-9~-12V的電壓，並且Source給予大約6V的電壓，清除後的Cell的狀態為bit 1 - 寫入(Write) bit 0的方式是在Control Gate給予大約12V的電壓，並且Drain給予大約7V的電壓 - 讀取(Read)的方式是在Control Gate給予大約5V的電壓，如此一來通道會依據Floating Gate的狀態，出現電流，之後再依據電流大小來判斷是1還是0 .. image:: /Flash_Construction_2.jpg - Bit Line: Drain - Word Line: Gate - Source Line: Source 1.3 NOR/NAND Flash介紹 ----------------------------------------- .. image:: /NORNAND.png - **NOR Flash** - Intel於1988年發表 - 支援**隨機存取**，讀資料的方式跟RAM接近，給address，data就能讀出 - NOR的特點是**原地執行**(XIP, eXecute In Place)，這樣應用程序可以直接在flash memory內運行，不必再把資料讀到系統RAM中 - 每次寫入/擦除都是以1 block為單位;1 block = 16~128 KBytes - **小容量**(1~4MB)時具有很高的成本效益，但是很低的寫入和擦除速度大大影響了它的性能 - NOR flash佔據了容量為1～16MB閃存市場的大部分，因隨機存取快，應用在手機中 - NOR的擦寫週期壽命是一萬~十萬次 - 適合用於**儲存不需經常更新的程式**，例如BIOS或韌體 - **NAND Flash** - Toshiba於1989年發表 - 適用於**大容量**，更低的寫入和擦除時間，高密度(單元尺寸是NOR Flash的一半)，高壽命(10倍左右)，低製造成本 - I/O pin只有8個，**只允許連續讀取**，所以不適合用於電腦主記憶體(不支援隨機存取) - 讀寫操作以1 page為單位，擦除(Erase)以1 block為單位 - 1 block = 32 pages;每個block的單位依照廠商製造的不同有區別，介於8~32 KBytes之間 - NAND擦除單元更小，因此**擦除速度**(4ms)比NOR的(5s)**快** - 適合於**資料儲存**，例如:MMC、固態硬碟(SSD)、USB 3.0隨身碟、手機、數位相機 - 甚至手機、MP3撥放器用NAND Flash當作存放多媒體檔案的媒介，原因在於成本、空間、還有寫入資料的速度 - NAND閃存中每個區塊的最大擦寫次數是一百萬次 1.4 NOR/NAND比較 ------------------ +-------------+--------+--------+--------+--------+--------+----------------+ | |讀取速度|寫入速度|擦除速度| 容量 | 成本 | 市佔率 | +=============+========+========+========+========+========+================+ | NOR Flash | 快 | 慢 | 慢 | 小 | 高 | 減少 | +-------------+--------+--------+--------+--------+--------+----------------+----------------+ | NAND Flash | 中 | 快 | 快 | 大 | 低 | 上升 | +-------------+--------+--------+--------+--------+--------+----------------+ - **關於NAND Flash 與 NOR Flash的比較可參考** http://www.8051faq.com.cn/manager/download/20077633203664115781250.PDF 2.Flash 記憶體架構介紹 ====================== 2.1 In memory architecture ----------------------------------------- Bus Matrix:(利用round-robin演算法來仲裁) 上方為master，右方為slave，bus matrix提供master可concurrent並有效率進行存取slave。 .. image:: /bus_matrix.png DM00031020-referenceManual P.62 - **AHB(Advanced High-performance Bus)**: AMBA的一部分，負責連接高性能高頻寬的模組，例如processor, DMA controller, memory - **APB(Advanced Peripheral Bus)**: AMBA的一部分，負責連接低頻寬的周邊，例如UART - **AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)**: ARM架構下系統晶片(SoC)設計中的一種匯流排架構 - **DMA(Direct Memory Access)**: 允許介面裝置與記憶體之間直接轉移資料，而不需經由CPU的參與 - **FMC(Flexible memory controller)**: 用來連接擴充記憶裝置的控制器，比起FSMC(Flexible Static memory controller)，增加了The Synchronous DRAM (SDRAM) controller ，允許存許DRAM，以及SRAM, Flash, PSRAM, SDRAM等記憶體。 - **Internal SRAM總容量** = 256KB = 64KB CCM data RAM + SRAM 112KB + SRAM 16KB + SRAM 64KB。 - **I-Bus(Instruction Bus)**: 用來傳遞指令 - **D-Bus(Data Bus)**: 用來傳遞資料 - **S-Bus(System Bus)**: 用來傳遞周邊或是SRAM的系統資料 - SRAM連接至I-bus，可用來加快程式的速度；並且連接至D-bus，加快存取data的速度。 - **CCM(Core Coupled Memory)**：是給CPU專用的64KB RAM，不會經過上圖的Bus Matrix，而是透過D-Bus直接與CPU相連，當SRAM被其他硬體使用時，CPU可以使用CCM以達到零等待。記憶體位址在 0x1000 0000 - 0x1000FFFF，與一般的SRAM不連續，而且DMA和周邊也無法直接使用他們，所以一般user的程式完全無法感覺有這64KB的CCM，可用於stack, heap, global variables, critical OS data或做高速運算緩衝(例如JPEG编解碼等)；此外也可以直接拿來當做額外的記憶體使用。 - **Flash memory**: CPU透過AHB I-Code及D-Code來存取Flash，另外可透過ACCEL加速程式執行。 - **ACCEL** : Adaptive real-time memory accelerator (ART Accelerator)，可以執行Instruction Prefetch, Instruction cache memory和Data management來加速執行指令的速度。 - **Instruction Prefetch**: 因為Flash的存取速度比起Cortex-M4(180MHz)要慢取多，因此需要一塊記憶體來做Instruction Prefetch來達到0 Wait Sate，每個flash memory的讀取動作可以讀取128-bits的指令(4個32bits指令或8個16bits指令)，所以在循序讀取code的時候，至少需要四個CPU cycles來執行上一串指令。而Instruction Prefetch可以事先讀取下一串指令，不需要Wait State。設定**FLASH_ACR register**裡的**PRFTEN bit**可以開啟Prefetch功能。 .. image:: /ACCEL.png - **Instruction cache memory**: 為了減少Jump指令的執行時間，有必有保留一塊64條128-bit的Cache Memory，只要開啟**FLASH_ACR register**的**ICEN bit**就可以開啟這個功能。每次要求的資料假使不在Cache裡，就會將它放進Cache，若有，CPU就可以直接從Cache讀取，避免延遲的時間。當Cache滿時，則根據LRU(least recently used)原則，將最近最少用的資料清掉。 - **Data management**: 在CPU Pipeline執行階段時，需要從定字池(Literal pools)透過D-Bus取得定字(Literal)，而這個動作會使CPU暫時陷入停頓的狀態，為了減少浪費的時間，必須將存取D-code的優先權調高過I-code的，如果有些特定定字池是很常用的，可以透過設定**FLASH_ACR register**的**DCEN bit**，這個功能有些類似instruction cache memory，但它的大小只有8條128-bit。(LDR r0, =0 的 =0就是一個literal，編譯器會在記憶體放一個0，放0的位址則會用一個literal來代表，因此當取得這個literal時需要到literal pool找尋它代表的位址) 2.2 Flash interface in system architecture --------------------------------------------- .. image:: /Flash_system_architecture.png DM00031020-referenceManual P.74 2.3 Flash模組的組成 ------------------------------------------------- - Main memory : 由兩個bank組成,每個bank各有4個16Kbytes Sector、1個64Kbytes Sector及7個128Kbytes Sector，一共2048Kbytes(2Mbytes). - System memory : bootloader code 放置的地方，30Kbytes. - OTP (One-Time Programmable) : 一次性寫入的空間，共528bytes(512+16)，如放軟體version，硬體version，key…等 for user data，可參考(http://forum.eepw.com.cn/thread/120354/1) - Option byte : 用來設定讀寫保護、電壓level、軟硬體看門狗與Standby or Stop模式下的重置，每個bank各一個，共32(16+16)bytes. .. image:: /flash module organization.png DM00031020-referenceManual P.77 STM32F429中的Flash有以下特性： - 容量2Mbytes，雙bank架構，支援read-while-write(RWW) - 單次讀取data為128bits - 單次寫入可以byte, half-word, word以及double word為單位 - 抹除可以sector為單位或是bank以及mass(全部)操作 3 Flash 操作 ============ 3.1 Read interface(讀取) ---------------------------------- - 為了要正確的從Flash中讀取data，必須在Flash access control register(FLASH_ACR)中，依據CPU clock frequency(HCLK)與device供應的電壓，來設定正確的wait states(LATENCY)值。 - 因為CPU的運行速度遠比Flash快得多，依下表來看，STM32F407的Flash最快access速度為<=30MHZ，如果CPU frequency超過此速度，那就必須增加等待時間。wait states與CPU clock freqency的關係如下表所示 : .. image:: /embedded/number_of_wait_states.png DM00031020-referenceManual P.81 - 在Reset之後，CPU clock frequency為16MHz，並且FLASH_ACR中的wait states值被設為0。 - 官方文件建議若要調整wait states值(當加快/減慢CPU frequency時)，依據CPU frequency調試存取Flash所需的ws數。 **當加快CPU frequency時** 1. 在FLASH_ACR register中的LATENCY bits設定新的wait states值。 :: 000: 0ws(1 CPU cycle) 001: 1ws(2 CPU cycle) 010: 2ws(3 CPU cycle) 011: 3ws(4 CPU cycle) 100: 4ws(5 CPU cycle) 101: 5ws(6 CPU cycle) 110: 6ws(7 CPU cycle) 111: 7ws(8 CPU cycle) 2. 透過讀取FLASH_ACR register，確認新的wait states值有被無設定成功。 3. 再透過寫入RCC_CFGR(Reset and Clock Control Configuration Register)中的SW(System clock switch) bits來修改 CPU clock source. :: sw : 00 : HSI (High Speed Internal) 01 : HSE (High Speed External) 10 : PLL (Phase Lock Loop) 11 : not allowed - 當離開Stop或Standby模式時，或者當HSE Failure時，將由硬體強制轉為HSI。可參考(http://blog.csdn.net/joji_h/article/details/5581340) 4. 如果需要，可透過寫入RCC_CFGR register中的HPRE(AHB Prescaler) bits來修改CPU clock prescaler以調整clock freqency. :: HPRE bits: 0xxx : System clock not divided 1000 : System clock divided by 2 1001 : System clock divided by 4 1010 : System clock divided by 8 ... 1111 : System clock divided by 512 5. 透過讀取RCC_CFGR register中的SWS(System clock switch status) bits 來確認新的SW(System clock switch) bits有無被設定成功；透過讀取RCC_CFGR register中的來確定新的HPRE(AHB Prescaler) bits有無被設定成功。 **當減慢CPU frequency時** 1. 透過寫入RCC_CFGR(Reset and Clock Control Configuration Register)中的SW(System clock switch) bits來修改 CPU clock source. 2. 如果需要，可透過寫入RCC_CFGR register中的HPRE(AHB Prescaler) bits來修改CPU clock prescaler以調整clock freqency. 3. 透過讀取讀取RCC_CFGR register中的SWS(System clock switch status) bits 來確認新的SW(System clock switch) bits有無被設定成功；透過讀取RCC_CFGR register中的來確定新的HPRE(AHB Prescaler) bits有無被設定成功。 4. 在FLASH_ACR register中的LATENCY bits設定新的wait states值。 5. 透過讀取FLASH_ACR register，確認新的wait states值有被無設定成功。 p.s. 加快cpu freqency的step 1~2等於減慢cpu freqency的step4~5；加快cpu freqency的step 3~5等於減慢cpu freqency的step1~3。 3.2 Erase and program operations --------------------------------------- **操作前需知** - CPU clock frequency必須至少要在1MHZ以上，Flash才能做erase及program的操作，若在操作的途中發生reset，則不保證Flash中內容正確。 - Flash在program/erase操作時，任何欲read Flash的操作會被暫停，需直到program操作完成後，read操作才會被正確的執行。這也代表當program/erase操作正在執行中，code or data fetch(即read)無法執行。 - 在STM32F42xxx和 STM32F43xxx板子上，有兩個bank。故可以支援一bank讀，另一bank寫/抹除。 在做抹除與寫入動作之前，必須先設定Flash control register(FLASH_CR)，然而在Reset之後，FLASH_CR是不可寫入的。因此必須透過以下方法解鎖： 1. 在Flash key register(FLASH_KEYR)中寫入0x45670123。 2. 在Flash key register(FLASH_KEYR)中寫入0xCDEF89AB。 **必須連續執行1與2才會解鎖** - 若步驟錯誤一樣會鎖住FLASH_CR，直到reset後才能用以上方式解鎖。 - 若解鎖後要再次鎖住，只要在FLASH_CR中設定LOCK bit即可。 此外，FLASH_CR在FLASH_SR的BSY值為1時是同樣不可寫入的。 3.3 Program/erase parallelism (寫入/抹除並行) ---------------------------------------------------- - Parallelism為在操作program或erase時，最大能夠寫幾bit的0。 - PSIZE是在FLASH_CR register中，此值必須在programming/erasing前正確的被寫入。對應表如下表： .. image:: /parallelism.JPG DM00031020-referenceManual P.85 - 以下是各種型態單次寫入時所需的大小 - **Byte : x8** - **Half-word : x16** - **Word : x32** - **Double-word : x64** 3.4 Erase (抹除) ----------------- Flash memory erase的操作以sector，bank，Mass(整個flash memory)為單位。 - **區塊抹除(Sector Erase)**: 1. 檢查Flash status register(FLASH_SR)中BSY(Busy) bit是否為0。(0代表目前沒有其他的Flash操作，1代表有其他Flash操作正在進行中) 2. 設定FLASH_CR register中SER(Sector Erase) bit告知啟用區塊抹除，並設定SNB(Sector number) bit告知欲抹除的區塊。 :: SER sector 00000 sector 0 00001 sector 1 ... 10111 sector 23 不得超過此範圍。 3. 設定FLASH_CR register中的STRT(Start) bit。 4. 等待FLASH_SR register中的BSY bit清空。(或使用EOP中斷) - **bank抹除(Bank Erase)**: 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0。 2. 設定FLASH_CR register中MER(Mass Erase of bank 1)或MER1(Mass Erase of bank 2)bit，告知啟用bank抹除。 3. 設定FLASH_CR register中的STRT bit。 4. 等待FLASH_SR register中的BSY bit清空。(或使用EOP中斷) - **大量抹除(Mass Erase)**: 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0。 2. 設定FLASH_CR register中的MER和MER1 bit。 3. 設定FLASH_CR register中的STRT bit。 4. 等待FLASH_SR register中的BSY bit清空。(或使用EOP中斷) - **注意** - 如果MERx和SER同時被設定，則會執行bank(或mass) erase。 - 如果MERx和SER皆沒被設定，但STRT被設定，此為未定義行為，無法預測後果。 - Mass Erase並不會影響OTP sector或是設定區的sector。 3.5 Program (寫入) ----------------------------------- - **基本觀念：** - Flash的每個cell在寫的時候只能1->0，不能從0->1；而erase後，該sector中所有的cell值皆為1。 - 基於上述，當同時需要erase和write的動作時，會先執行erase(0->1)，再執行write(1 -> 0) - **寫入步驟：** 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0。 2. 設定FLASH_CR中的PG(Programming) bit。 3. 在指定的位置(main memory block或OTP area)執行資料寫入的動作。 4. 等待FLASH_SR中的BSY bit清空。 - **寫入錯誤：** - 在寫入的過程中，如果出現錯誤，則register FLASH_SR中的Programming errors Flags會被設定。 - PGAERR: 超過128bits的限制 - PGPERR: PSIZE設定錯誤(參考3.3) - PGSERR: 沒按照標準寫入程序(例: 在寫入Flash memory之前忘記設定PG) 3.6 Read-while-write (RWW) ----------------------------------- - **基本觀念: ** - 與一般寫入，抹除的方法相同(參考3.4, 3.5) - Write-while-write 並不允許。因為當有任一bank正在寫入、抹除時，FLASH_SR的BSY bit為1。 - **讀bank1 抹除bank2 ** 當bank1 正在讀取的時候，可以抹除bank2的資料(反之亦然)。操作方法如下 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0。 2. 設定FLASH_CR register中MER或MER1 bit，告知啟用bank抹除。 3. 設定FLASH_CR register中的STRT bit。 4. 等待FLASH_SR register中的BSY bit清空。(或使用EOP中斷) - **讀bank1 寫bank2 ** 當bank1 正在讀取的時候，可以寫入bank2的資料(反之亦然)。操作方法如下 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0。 2. 設定FLASH_CR中的PG(Programming) bit。 3. 在指定的位置(main memory block或OTP area)執行資料寫入的動作。 4. 等待FLASH_SR中的BSY bit清空。(或使用EOP中斷) 3.7 Interrupt ---------------------------------------------------------------- - **在erase或program結束時發出中斷 ** - 設定FLASH_CR register中的end of operation interrupt enable(EOPIE) bit。 - 結束時，FLASH_SR register中的BSY bit為0，而end of operation(EOP) bit為1。 - **在錯誤時發出中斷 ** - 在program或erase操作過程中有錯誤發生時，FLASH_SR register中的某些flag會被設定 - PGAERR, PGPERR, PGSERR (Program error flags) - WRPERR (Protection error flag) - RDERR (Read protection error flag) - 此時，若FLASH_CR register中的error interrupt enable bit(ERRIE)為1，則FLASH_SR register中的operation error bit(OPERR)會在錯誤發生時被設定。 .. image:: /embedded/flash_interrupt_request.jpg DM00031020-referenceManual P.88 3.8 Option bytes ---------------------------------- - **操作步驟 ** - 在更改option bytes之前，必須先清除FLASH_OPTCR register中的option lock bit(OPTLOCK) - 但是此bit是受到保護的，要解鎖必須先依序 1. 寫入 OPTKEY1 = 0x0819 2A3B 到 Flash option key register (FLASH_OPTKEYR) 2. 寫入 OPTKEY2 = 0x4C5D 6E7F 到 Flash option key register (FLASH_OPTKEYR) - 開始更改時，必須同時更改bank1及bank2的user option bytes，無法單獨更改。步驟如下 1. 檢查FLASH_SR register中BSY bit是否為0 2. 將bank2 option bytes的值寫入FLASH_OPTCR1 register 3. 將bank1 option bytes的值寫入FLASH_OPTCR register 4. 設定FLASH_OPTCR register中的OPTSTRT bit 5. 等待FLASH_SR register中的BSY bit清空 - **Read Protections(讀取保護) ** 有三種Read Protections levels: - Level 0: 無讀取保護 - 將 0xAA 寫入FLASH_OPTCR中的RDP(Read Protection) bit - 表示Read protection not active。 - Level 1: 開啟讀取保護 - 預設模式，將除了 0xAA 以及 0xCC 以外的值寫入FLASH_OPTCR中的RDP bit - 由system memory和SRAM啟動且執行的processes無法對Flash memory做存取。 - 由flash memory啟動的程式依然可以存取(讀、寫、抹除)flash memory。 - 若想要降級為level 0，會引發mass erase - Level 2: 開啟讀取保護，禁用debug/chip - 將 0xCC 寫入FLASH_OPTCR中的RDP bit - 所有level 1 的限制皆開啟。 - 不得由 system memory和SRAM執行程式。 - JTAG, SWV (single-wire viewer), ETM, boundary scan皆無法使用。 - User option bytes不能再被更改。 - 由flash memory啟動的程式依然可以存取(讀、寫、抹除)flash memory。 - 一旦設定成level 2以後就無法再更改為level 1 和2。 .. image:: /embedded/access_versus_read_protection_level.jpg DM00031020-referenceManual P.94 .. image:: /embedded/RDP_levels.jpg DM00031020-referenceManual P.94 - **Write Protections(寫入保護) ** - 在24個User Sector中(請見5.Flash記憶體架構介紹)，Flash memory可以設為保護狀態來避免非預期的寫入操作造成的數據遺失問題。 - 當FLASH_OPTCR或FLASH_OPTCR1 中的nWRPi(non-write protection) bit (0 <= i <= 11)為0時，i所對應的sector就不能夠被寫入或抹除。 - 同樣地，在大量抹除中，只要在抹除範圍內有任何一個Sector是寫入保護的狀態，就不能夠進行抹除。 - 若嘗試在寫入保護的區域中進行寫入/抹除的行為，將會在FLASH_SR中設置WRPERR(Write protection error flag)。 - **Proprietary code readout protection (PCROP) ** - 使用 proprietary readout protection (PCROP)可以保護 Flash memory user sectors (0到23)不被 D-bus 存取。也就是說，只能夠由I-Bus 抓取指令。 - 可以在FLASH_CR暫存器中的SPRMOD bit 設定PCROP。 - SPRMOD = 0: 關閉PCROP，nWRPi僅控制寫入保護。 - SPRMOD = 1: 開啟PCROP，nWRPi 控制讀寫保護。 - 當PCROP被設置時 - 任何來自D-Bus的讀取會使RDERR(Proprietary readout protection error) flag被設立. - 任何寫入及抹除的動作會使WRPERR(Write protection error) flag被設立。 .. image:: /embedded/PCROP_levels.jpg DM00031020-referenceManual P.96 3.9 One-time programmable (OTP) ------------------------------------------------------------- - 一次性可編程唯讀記憶體（One Time Programmable Read Only Memory，OTPROM）之寫入原理同EPROM，但是為了節省成本，編程寫入之後就不再抹除，因此不設置透明窗(不能被抹除)。 - 總共528 bytes - OTP bytes(512 bytes) - OTP lock bytes(16 bytes) - OTP bytes:16個block，每個block有32bytes(總共512 bytes)--for user data - OTP lock bytes:有16 bytes LOCKBi (0 ≤ i ≤ 15)分別控制相對應的16個block--for locking the correspaonding OTP - 在OTP lock byte 為 0x00 的時候，OTP 才可以被寫入資料(原本為0xFF)；而OTP block byte只能為0x00或是0xFF，否則OTP可能會讀不到正確的值 .. image:: http://3.bp.blogspot.com/-F9ULpiVgyY8/Uqkt_At7hMI/AAAAAAAAAD0/0px2QSGozeI/s1600/OTP.png DM00031020-referenceManual P.97 4 Flash interface registers ================================================ - read/write (rw) :Software can read and write to these bits. - read-only (r) :Software can only read these bits. - write-only (w) :Software can only write to this bit. Reading the bit returns the reset value. - read/clear (rc_w1) :Software can read as well as clear this bit by writing 1. Writing ‘0’ has no effect on the bit value. - read/clear (rc_w0) :Software can read as well as clear this bit by writing 0. Writing ‘1’ has no effect on the bit value. - read/set (rs) :Software can read as well as set this bit. Writing ‘0’ has no effect on the bit value. - 4.1 Flash access control register (FLASH_ACR) ------------------------------------------------------------- - 用來控制Flash memory的存取速度(根據CPU的頻率)、開啟關閉加速功能 - Address offset: 0x00 - Reset value: 0x0000 0000 .. image:: /embedded/1.png - stm32f429_reference P.99 - Bits 31:13 保留位置，必須保持淨空。 - Bit 12 DCRST : Data cache reset. 0: not reset; 1: reset. (當D cache未啟用時才可寫入) - Bit 11 ICRST : Instruction cache reset. 0: not reset ; 1: reset. (當I cache未啟用時才可寫入) - Bit 10 DCEN : Data cache enable. 0: disabled; 1: enabled. - Bit 9 ICEN : Instruction cache enable. 0: disabled; 1: enabled. - Bit 8 PRFTEN : Prefetch enable. 0: disabled; 1: enabled; - Bits 7:4 保留位置，必須保持淨空。 - Bits 3:0 LATENCY: Latency - CPU時脈/Flash memory存取時間 - 0000: Zero wait state - 0001: One wait state - 0010: Two wait states - ... - 1110: Fourteen wait states - 1111: Fifteen wait states 4.2 Flash key register (FLASH_KEYR) ------------------------------------------------------------- - 用來允許存取Flash control register、program和清除operations .. image:: /embedded/2.png - Bits 31:0 FKEYR: FPEC key - The following values must be programmed consecutively to unlock the FLASH_CR register - and allow programming/erasing it: a) KEY1 = 0x45670123 b) KEY2 = 0xCDEF89AB 4.3 Flash option key register (FLASH_OPTKEYR) ------------------------------------------------------------- - 允許在user configuration sector裡執行程式和清除operations - Address offset: 0x08 - Reset value: 0x0000 0000 .. image:: /embedded/3.png - Bits 31:0 OPTKEYR: Option byte key - The following values must be programmed consecutively to unlock the FLASH_OPTCR - register and allow programming it: a) OPTKEY1 = 0x08192A3B b) OPTKEY2 = 0x4C5D6E7F 4.4 Flash status register (FLASH_SR) ------------------------------------------------------------- - 執行中的程式和erase operation的資訊 - Address offset: 0x0C - Reset value: 0x0000 0000 .. image:: /embedded/Flash status register (FLASH_SR).png - Bits 31:17 Reserved, must be kept cleared. - Bit 16 BSY : Busy. 0: 無其他記憶體操作; 1: 其他記憶體操作進行中。(若無任何操作時會自動清除) - Bits 15:9 Reserved, must be kept cleared. - Bit 8 RDERR: Proprietary readout protection (PCROP) error - 當read access經由D-bus讀取位址(屬於proprietary readout protected Flash)時，由硬體設值 - 寫入1時清空 - Bit 7 PGSERR : Programming sequence error. 當程式出現錯誤時會設值。若寫入1則清空。 - Bit 6 PGPERR : Programming parallelism error. 當程式寫入大小與型態不符(對照PSIZE)時會設值。若寫入1則清空。 - Bit 5 PGAERR : Programming alignment error. 當資料寫入時無法塞入128-bit的Flash memory row會設值。若寫入1則清空。 - Bit 4 WRPERR : Write protection error. 當嘗試寫入/抹除一個寫入保護的Flash memory區域時會設值。若寫入1則清空。 - Bits 3:2 Reserved, must be kept cleared. - Bit 1 OPERR : Operation error. 當任何的Flash操作失效時設值，但這個bit只會在ERRIE(Error Interrupts)啟用時生效。 - Bit 0 EOP : End of Operation. 當一或多個Flash操作成功完成時設值，這個bit只會在EOPIE(End of Operation Interrupts)啟用時生效。若寫入1則清空。 4.5 Flash control register(FLASH_CR) ------------------------------------------------------------- - used to configure and start Flash memory operations. - Address offset: 0x10 - Reset value: 0x8000 0000 .. image:: /Flash control register(FLASH_CR).png - Bit 31 LOCK : Lock. 只能寫為1，當值為1時，FLASH_CR將鎖住不可更改，唯有偵測到解鎖序列才會清除。 - Bits 30:26 保留位置，必須保持淨空。 - Bit 25 ERRIE: Error interrupt enable. 0: Disabled; 1: Enabled. - Bit 24 EOPIE: End of operation interrupt enable. 0: Disabled; 1: Enabled. - Bits 23:17 保留位置，必須保持淨空。 - Bit 16 STRT: Start. 只能由軟體設置，且在BSY bit清空時會一併清空。 - Bits 15:10 保留位置，必須保持淨空。 - Bits 9:8 PSIZE: Program size. - These bits select the program parallelism. - 00 program x8 - 01 program x16 - 10 program x32 - 11 program x64 - Bits 7:3 SNB: Sector number. - These bits select the sector to erase. - 0000: sector 0 - 0001: sector 1 - ... - 01011: sector 11 - 01100: not allowed - 01101: not allowed - 01110: not allowed - 01111: not allowed - 10000: section 12 - 10001: section 13 - ... - 11011 sector 23 - 11100: not allowed - 11101: not allowed - 11110: not allowed - 11111: not allowed - Bit 2 MER: Mass Erase. - Bit 1 SER: Sector Erase. - Bit 0 PG: Programming. 4.6 Flash option control register (FLASH_OPTCR) ------------------------------------------------------------- - modify the user option bytes. - Address offset: 0x14 - Reset value: 0x0FFF AAED. .. image:: /embedded/Flash option control register (FLASH_OPTCR).png - Bits 31 SPRMOD: Selection of protection mode for nWPRi bits - 0: PCROP disabled. nWPRi bits used for Write protection on sector i. - 1: PCROP enabled. nWPRi bits used for PCROP protection on sector i - Bits 30 DB1M: Dual-bank on 1 Mbyte Flash memory devices(我們使用的板子flash是2Mbytes) - 0: 1 Mbyte single bank Flash memory (contiguous addresses in bank1) - 1: 1 Mbyte dual bank Flash memory. - Bits 29:28 保留位置，必須保持淨空。 - Bits 27:16 nWRP: Not write protect. 0: write protection active; 1: write protection not active. - Bits 15:8 RDP: Read protect. 0xAA : Level 0, read protection not active; 0xCC : Level 2, chip read protection active; Others : Level 1, read - - protection of memories active. - Bits 7:5 USER: User option bytes - Bit 4 保留位置，必須保持淨空。 - Bits 3:2 BOR_Level: BOR reset level. - 00 : BOR level 3, 電壓 2.70~3.60V - 01 : BOR level 2, 電壓 2.40~2.70V - 10 : BOR level 1, 電壓 2.10~2.40V - 11 : BOR off, 電壓 1.80~2.10V - Bit 1 OPTSTRT: Option start. - Bit 0 OPTLOCK: Option lock. 4.7 Flash option control register (FLASH_OPTCR1) ------------------------------------------------------------- - available only on STM32F42xxx and STM32F43xxx. - used to modify the user option bytes for bank 2 - Address offset: 0x18 - Reset value: 0x0FFF 0000. .. image:: /embedded/Flash option control register (FLASH_OPTCR1).png - Bits 31:28 Reserved, must be kept cleared. - Bits 27:16 nWRP: Not write protect. 0: write protection active; 1: write protection not active. - Bits 15:0 Reserved, must be kept cleared. 5.Example ================= 5.1 LED LEGEND -------------- - GREEN : FLASH is unlocked. - BLUE : FLASH is writing. - RED : FLASH is erasing. - YELLOW: FLASH is reading. 5.2 git repository ------------------ - git repo: https://github.com/choupc/stm32_flash_demo 5.3 operation flow ------------------ - 1.Flash unlock - GREEN LED ON :: FLASH_Unlock(); STM_EVAL_LEDOn(LED4); printf("\r\n FLASH Unlock \r\n"); FLASH_ClearFlag(FLASH_FLAG_EOP | FLASH_FLAG_OPERR | FLASH_FLAG_WRPERR | FLASH_FLAG_PGAERR | FLASH_FLAG_PGPERR|FLASH_FLAG_PGSERR); - 2.Erase from sector2 to sector 11 - RED LED ON - 3.Erase complete - RED LED OFF :: for (i = StartSector; i <= EndSector; i += 8) STM_EVAL_LEDOn(LED5); printf("\r\n Erase sector:%d \r\n",a); if (FLASH_EraseSector(i, VoltageRange_3) != FLASH_COMPLETE) - 4.Write from sector2 to sector 11 as "0x12345678" - BLUE LED ON - 5.Finished write process - BLUE LED OFF :: printf("\r\n FLASH is writing... \r\n"); while (Address < FLASH_USER_END_ADDR){ STM_EVAL_LEDOn(LED6); if (FLASH_ProgramWord(Address, DATA_32) == FLASH_COMPLETE) { - 6.Flash lock - GREEN LED OFF :: FLASH_Lock(); STM_EVAL_LEDOff(LED4); printf("\r\n FLASH lock \r\n"); - 7.Verification (Reading...) - YELLOW LED ON - 8.Read complete - YELLOW LED OFF :: printf("\r\n FLASH is reading... \r\n"); while (Address < FLASH_USER_END_ADDR){ STM_EVAL_LEDOn(LED3); data32 = *(__IO uint32_t*)Address; if (data32 != DATA_32){ printf("\r\n Read error \r\n"); } Address = FLASH_USER_END_ADDR; STM_EVAL_LEDOff(LED3); } printf("\r\n Read complete \r\n"); - 9.進入等待狀態 5.4 DEMO ------------------ - Flash memory sector2 的內容: .. image:: /1492801_611112942271128_116086978_n.jpg - Demo video - http://www.youtube.com/watch?v=yW_IF_wHWBc&feature=youtu.be 6.STM32F407VG 硬體介紹 ===================== .. image:: /block_diag_1.JPG .. image:: /block_diag_2.JPG DM00037051-datasheet P.18 7.reference =========== - https://gitcafe.com/xturtle/NCKU-Embedded-2012-Flash-Demo - http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/learn-stm32-part-1.pdf - http://wiki.csie.ncku.edu.tw/embedded/learn-stm32-part-6.pdf - http://www.triplespark.net/elec/pdev/arm/stm32.html - http://www.codeproject.com/Articles/14983/Remote-Debugging-using-GDB - http://cms.mcuapps.com/products/stm32f4-discovery/README.html - http://cms.mcuapps.com/techinfo/toolchains/openocd/ - http://www.st.com/internet/mcu/product/252140.jsp - http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%97%AA%E5%AD%98 - `快閃記憶體(wiki)`_ - http://www.eetasia.com/ART_8800627935_480200_NT_1866240e.HTM - http://www.xuan.idv.tw/wordpress/?p=821 - `Nand Flash 基本介紹 `_ - `Nand Flash BBT Support in Linux `_ - http://www.ptt.cc/bbs/NTU-EM93/M.1253794167.A.8F8.html - `[轉載]Nand flash結構以及讀寫經典分析`_