【GD32H757Z海棠派開發板使用手冊】第四講 FMC-片內Flash擦寫讀實驗

4.1實驗內容

通過本實驗主要學習以下內容：

• FMC控制器原理；
• FMC擦寫讀操作；

4.2實驗原理

4.2.1FMC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，具有高達3840KB字節的片上閃存可用于存儲指令或數據。FMC也提供了扇區擦除和整片擦除操作以及編程操作。

Flash讀取可以支持64字節雙字、32位整字、16位半字或字節讀操作；Flash編程可以支持64位雙字、32位整字編程；Flash擦除支持扇區擦除和整片擦除操作。

Flash具有僅執行的專用代碼讀保護區域，便于芯片代碼保護以及二次合作開發。

FMC框圖如下所示，FMC支持用以訪問代碼或數據的64位AXI接口以及用以訪問寄存器的32位AHB從機接口。

閃存包括3840KB字節主閃存，分為960個扇區，扇區大小為4KB，和64KB用于引導加載程序的信息塊。主存儲閃存的每個扇區都可以單獨擦除 。

有關Flash擦寫操作均需要先解鎖Flash，然后進行擦寫操作，擦寫完成后再進行鎖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據，如果確保寫入地址的數據為全0xFF，也可以直接寫入。讀取Flash數據可以采取直接尋址的方式進行讀取。

下面為各位讀者介紹Flash擦寫讀的相關操作。

4.2.2Flash擦除操作原理

Flash擦除可分為塊擦除以及整片擦除，如下圖所示，扇區擦除時間典型值為100ms，整片擦除也根據容量大小會有差異。

有關Flash的相關操作均在gd32h7xx_fmc.c中實現，下面介紹下擦除實現的函數，如下表所示。

4.2.3Flash寫入編程操作原理

GD32H7系列MCU可支持64位雙字/32位整字編程，如下圖所示，Flash 32位整字編程時間典型值為1us。

有關Flash編程實現函數如下表所示。

4.2.4Flash讀取操作原理

Flash讀取可以采用直接尋址的方式進行操作，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Flash有以下參數讀者需要了解，GD32H7xx系列MCU的內部Flash具有至少10萬次的擦寫次數以及20年的數據保持能力，但需注意，隨著擦寫次數的增加數據保持時間會下降。

4.3硬件設計

本例程不涉及硬件電路。

4.4代碼解析

4.4.1Flash寫入多字節函數

Flash寫入多字節操作函數如下所示，寫入的過程主要分為擦寫兩個操作，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據為0xFF。本函數可以實現根據地址識別對應頁并進行擦除的功能，使用上非常方便，使用者只需要關心擦寫的起始地址以及數據和長度即可，擦寫的位置函數中會進行實現。

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(); /* 解鎖FMC */
/* 清除錯誤標志 */
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) /* 若寫入地址為頁起始地址 */
{
for(;data_earse_num>0;)
{
fmc_sector_erase(erase_addr);
/* 清除錯誤標志 */
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{
/*若寫入地址不是頁起始地址*/
for(;(data_earse_num>0||erase_addr>=write_start_addr+data_lengh);)
{
fmc_sector_erase(erase_addr);
/* 清除錯誤標志 */
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;
}
}

/* 寫入數據 */
write_addr = write_start_addr;

for(data_write_num = 0; data_write_num{
fmc_word_program(write_addr, pbuff[data_write_num]);
/* 清除錯誤標志 */
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();
}

4.4.2Flash讀取數據函數

Flash讀取數據函數如下所示，采用直接尋址的方式，讀取字節數據。

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

4.4.3主函數

主函數如下所示，通過該函數實現對flash起始地址為0x080A0000的前10個字節擦寫以及讀取的驗證。

C
int main(void)
{
uint16_t read_num =0;
uint8_t i_num;
driver_init();
bsp_led_group_init();
bsp_uart_init(&BOARD_UART); /* 板載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地址寫入10個雙字節數據 */
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); /* 從WRITE_START_ADDR讀取10個雙字節數據 */
}
printf_log("Verify the written and read data.\r\n");
for(i_num=0;i_num{
/* 校驗數據 */
if(read_data[i_num]!=write_data[i_num])
{
/* 校驗數據出錯 */
printf_log("Error in verifying data.\r\n");
printf_log("Turn on LED1.\r\n");
bsp_led_on(&LED1);
while(1);
}else{
}
}
/* 校驗數據成功 */
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實驗結果

將本實驗燒錄到海棠派實驗板中，運行后可以觀察到LED1常亮，表明擦寫以及讀取實驗正常。

本教程由GD32 MCU方案商聚沃科技原創發布，了解更多GD32 MCU教程，關注聚沃科技官網