5.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

通過本實(shí)驗(yàn)主要學(xué)習(xí)以下內(nèi)容：

? FMC控制器原理；

? FMC擦寫讀操作；

5.2 實(shí)驗(yàn)原理

5.2.1 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GD32F303系列MCU中，F(xiàn)lash前256K字節(jié)空間內(nèi)， CPU執(zhí)行指令零等待，具有相同主頻下最快的代碼執(zhí)行效率。FMC也提供了頁擦除，整片擦除，以及32位整字/16位半字/位編程等閃存操作。GD32F303系列MCU支持最大3M Flash空間，可以提供業(yè)內(nèi)最大Flash的相關(guān)產(chǎn)品。

GD32F303系列MCU的Flash結(jié)構(gòu)如下圖所示。由該圖可知，GD32F303系列MCU可以支持最大3M的Flash空間，前256頁為2KB每頁，共512KB空間，后面的空間為4KB每頁，信息塊為存儲內(nèi)部出廠BOOTLOADER，中容量的GD32F303系列產(chǎn)品空間為2KB，大容量的GD32F303系列產(chǎn)品空間為6KB，互聯(lián)型的GD32F305/307系列產(chǎn)品空間為18KB，主要是由于不同的產(chǎn)品所支持的ISP燒錄接口不同，所需要的代碼空間也會有差別。可選字節(jié)塊存儲的是選項(xiàng)字節(jié)，其空間大小為16個(gè)字節(jié)，地址范圍為0x1FFFF800-0x1FFFF80F，本章主要講解FMC的操作，有關(guān)選項(xiàng)字節(jié)操作可以參考選項(xiàng)字節(jié)操作實(shí)驗(yàn)。

有關(guān)Flash擦寫操作均需要先解鎖Flash，然后進(jìn)行擦寫操作，擦寫完成后再進(jìn)行鎖Flash，注意Flash特性只能由1寫0，也就是Flash需要先擦除才能寫入新的數(shù)據(jù)，如果確保寫入地址的數(shù)據(jù)為全0xFF，也可以直接寫入。讀取Flash數(shù)據(jù)可以采取直接尋址的方式進(jìn)行讀取。

下面為各位讀者介紹Flash擦寫讀的相關(guān)操作。

5.2.2 Flash擦除操作原理

Flash擦除可分為頁擦除以及整片擦除，如下圖所示，頁擦除時(shí)間典型值為48ms，256KB Flash的塊擦除時(shí)間典型值為2S。

有關(guān)Flash的相關(guān)操作均在gd32f30x_fmc.c中實(shí)現(xiàn)，下面介紹下擦除實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，如下表所示。

5.2.3 Flash寫入編程操作原理

GD32F303系列MCU可支持32位整字編程/16位板字以及位編程，如下圖所示，F(xiàn)lash 32位整字編程時(shí)間典型值為47.5us。

有關(guān)Flash編程實(shí)現(xiàn)函數(shù)如下表所示。

? 注意：fmc_word_reprogram可以在不用擦除的情況下直接進(jìn)行位編程，但僅可實(shí)現(xiàn)將1編程為0，比如若調(diào)用以上fmc_word_reprogram(0x08001000,0xFE)語句，即實(shí)現(xiàn)將最低位編程為0，若0x08001000原始數(shù)據(jù)為0x81，則執(zhí)行完后改地址數(shù)據(jù)為0x80。

5.2.4 Flash讀取操作原理

Flash讀取可以采用直接尋址的方式進(jìn)行操作，具體可參考以下示例代碼。

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

? 注意：有關(guān)Flash有以下參數(shù)讀者需要了解，GD32F303系列MCU的內(nèi)部Flash具有至少10萬次的擦寫次數(shù)以及20年的數(shù)據(jù)保持能力，但需注意，隨著擦寫次數(shù)的增加數(shù)據(jù)保持時(shí)間會下降。

5.3 硬件設(shè)計(jì)

本例程不涉及硬件電路。

5.4 代碼解析

5.4.1 Flash寫入16bit雙字節(jié)函數(shù)

Flash寫入雙字節(jié)操作函數(shù)如下所示，寫入的過程主要分為擦寫兩個(gè)操作，由于Flash特有特性，需要先擦除才可以寫入，因而需要確保寫入地址的初識數(shù)據(jù)為0xFF。另外GD32F303具有雙bank，且不同bank的頁大小具有差異，本函數(shù)可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)地址識別對應(yīng)頁并進(jìn)行擦除的功能，使用上非常方便，使用者只需要關(guān)心擦寫的起始地址以及數(shù)據(jù)和長度即可，擦寫的位置函數(shù)中會進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。

C
void fmc_write_data_16b(uint32_t write_start_addr, uint16_t *data_buf, uint16_t data_lengh)
{
uint32_t write_addr,erase_addr;
uint16_t data_write_num=0;
int16_t data_earse_num;
/* 解鎖FMC */
fmc_unlock();
/* 清除BANK0和BANK1的錯(cuò)誤標(biāo)志 */
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR|FMC_FLAG_BANK0_WPERR|FMC_FLAG_BANK0_END);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK1_PGERR|FMC_FLAG_BANK1_WPERR|FMC_FLAG_BANK1_END);

erase_addr = write_start_addr;
data_earse_num = data_lengh;
/* 若寫入起始地址加上總長*2小于0x08080000，說明需要擦寫的數(shù)據(jù)均在BANK0，頁大小為2K/頁 */
if((write_start_addr+data_lengh*2)<0x08080000)
{
/* 若寫入地址為頁起始地址 */
if(write_start_addr%2048 == 0)
{
for(;data_earse_num>0;)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=2048;
data_earse_num-=1024;
}
/*若寫入地址不是頁起始地址*/
}else{
for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh*2);)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=2048;
data_earse_num-=1024;
}
}
/* 若寫入地址加上寫入長度*2大于0x08080000，說明擦寫的數(shù)據(jù)可能跨BANK或者均在BANK1，頁大小有差別 */
}else{
/* 如果起始地址小于0x08080000，說明跨BANK */
if(write_start_addr<0x08080000)
{
/* 首先擦除BANK0部分所需頁 */
for(;erase_addr<0x08080000;)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=2048;
}
/* 然后擦除BANK1部分所需頁 */
erase_addr = 0x08080000;
for(;erase_addr<=write_start_addr+data_lengh*2;)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=4096;
}
}else{
/*若寫入地址大于等于0x08080000,說明均在BANK1，頁大小為4K/頁*/
if(write_start_addr%4096 == 0) ?/* 若寫入地址為頁起始地址 */
{
for(;data_earse_num>0;)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=4096;
data_earse_num-=2048;
}
}else{
/*若寫入地址不是頁起始地址*/
for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh*2);)
{
fmc_page_erase(erase_addr);
erase_addr+=4096;
data_earse_num-=2048;
}
}
}
}

/* 寫入數(shù)據(jù) */
write_addr = write_start_addr;
for(data_write_num = 0; data_write_num<data_lengh;data_write_num++)
{
fmc_halfword_program(write_addr, data_buf[data_write_num]);
write_addr += 2;
}
fmc_lock();
}

5.4.2 Flash讀取數(shù)據(jù)函數(shù)

Flash讀取數(shù)據(jù)函數(shù)如下所示，采用直接尋址的方式，讀取雙字節(jié)數(shù)據(jù)。

C
uint16_t fmc_read_data_16b(uint32_t write_read_addr)
{
return *(uint16_t *)write_read_addr;
}

5.4.3 主函數(shù)

主函數(shù)如下所示，通過該函數(shù)實(shí)現(xiàn)對flash起始地址為0x08001000的前20個(gè)字節(jié)擦寫以及讀取的驗(yàn)證。

C
int main(void)
{
uint16_t read_num =0;
uint8_t i_num;
bsp_led_group_init();
fmc_write_data_16b(WRITE_START_ADDR,write_data,10);
for(read_num=0;read_num<10;read_num++)
{
read_data[read_num] = fmc_read_data_16b(WRITE_START_ADDR+read_num*2);
}
for(i_num=0;i_num<10;i_num++)
{
if(read_data[i_num]!=write_data[i_num])
{
bsp_led_on(&LED0);
}else{
bsp_led_on(&LED1);
}
}

while (1)
{
}
}

5.5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

將本實(shí)驗(yàn)燒錄到紅楓派實(shí)驗(yàn)板中，運(yùn)行后可以觀察到LED1常亮，表明擦寫以及讀取實(shí)驗(yàn)正常。

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