13-CubeMx+Keil+Proteus模擬STM32 - Flash ROM

本文例子參考《STM32單片機開發實例——基於Proteus虛擬模擬與HAL/LL庫》
源代碼：https://github.com/LanLinnet/STM33F103R6

項目要求

單片機將由串口收到的1位元組數據存入Flash ROM的指定地址；按下按鈕BTN，單片機將存儲在Flash ROM指定地址的位元組數據通過串口發送。串口通信參數：波特率為19200bit/s，無校驗。

硬體設計

1. 在第一節的基礎上，在Proteus中添加電路如下圖所示。其中我們添加了：串口組件COMPIM，用於連接電腦虛擬串口；
   
   調試過程也可以添加一個虛擬儀器VIRTUAL TERMINAL，用來查看單片機收到的串口數據，具體參考第11節
   由於要實現串口通信，我們要將其波特率、字長、校驗方式、停止位等都設置一下，具體參數如下圖所示
   COMPIM設置
   

2. Flash ROM簡介：STM32單片機Flash ROM（程式存儲器）的作用是存放用戶編寫的單片機程式（機器碼），但是其除了用來存放單片機的程式外，也可以用來存儲一些既可以修改又能斷電保存的數據，如設備或模塊的設定參數。但是在實際中，由於STM32單片機的Flash ROM擦除次數有限，因此不建議在Flash ROM擦寫，可以通過外擴\(E^2 PROM\)、FRAM、存儲卡等方式實現保護產品設定參數的目的。不過為了熟悉Flash ROM操作，本節我們使用Flash ROM來存儲數據。
   1）STM32F103R6單片機具有32KB的FlashROM，地址為0x0800 0000 ~ 0x0800 7FFF，每KB為一頁，共32頁。
   2）Flash ROM數據寫入步驟：Flash ROM解鎖 → 擦除扇區 → 向指定地址寫入數據 → Flash ROM鎖定。
   3）Flash ROM數據讀取沒有繁瑣的步驟，直接讀取即可。

3. 打開CubeMX，建立工程。
   首先，設置PA5為GPIO_Input。
   然後，點擊“Connectivity”列表中的“USART”進行串口配置。將Mode設置為Asynchronous（非同步），波特率設為19200Bits/s，字長設為8Bits，校驗設為None，停止位設為1，數據傳送設為Receive and Transmit（接收與發送）。設置完成後，會看到右側的PA9和PA10引腳被自動設置為USART1_TX和USART1_RX，即USART1的發送端和接收端。
   
   隨後，再點擊“NVIC Settings”，選中USART global interrupt，使能Enabled串口1的中斷功能。
   

4. 點擊“Generator Code”生成Keil工程。

軟體編寫

1. 本次我們需要實現串口助手發送單位元組數據，單片機收到數據後存入Flash ROM，按鍵按下後將存儲的數據通過串口發回串口助手，需要用到Flash ROM相關函數其API文檔如下：
   HAL_FLASH_Unlock 解鎖Flash ROM函數
   

   HAL_FLASH_Lock 鎖定Flash ROM函數
   

   HAL_FLASHEx_Erase 擦除Flash ROM指定部分函數
   

   HAL_FLASH_Program 將數據寫入Flash ROM函數
   

   其中，TypeErase形參有以下2個巨集定義
   

   TypeProgram有以下3個巨集定義
   

2. 點擊“Open Project”在Keil中打開工程，雙擊“main.c”文件。

3. 首先我們需要在main.c文件中的最前面設置全局變數、聲明自定義函數。

   /* Private macro -------------------------------------------------------------*/
   /* USER CODE BEGIN PM */
   #define _FLASH_ADD 0x08006400  //寫入Flash ROM首地址（Page 25）
   /* USER CODE END PM */
   
   /* Private variables ---------------------------------------------------------*/
   
   /* USER CODE BEGIN PV */
   uint8_t rf = 0;		//自定義串口接收完畢標誌
   uint8_t RcvBuf[1];		//接收緩衝
   uint8_t SndBuf[1];		//發送緩衝
   /* USER CODE END PV */
   
   /* Private function prototypes -----------------------------------------------*/
   void SystemClock_Config(void);
   /* USER CODE BEGIN PFP */
   void FlashErase(uint32_t Add);		//聲明自定義Flash ROM擦除函數
   void FlashWrite(uint32_t Add, uint16_t Dat);		//聲明自定義Flash ROM寫函數
   uint16_t FlashRead(uint32_t Add);		//聲明自定義Flash ROM讀函數
   /* USER CODE END PFP */
   

   然後，在main函數中中插入代碼如下，定義中間變數，打開串口1接收中斷

   /* USER CODE BEGIN 1 */
   uint16_t flash_wdat;  //寫入Flash數據存儲變數
   /* USER CODE END 1 */
   

   /* USER CODE BEGIN 2 */
   //打開串口1接收中斷，接收數據存入RcvBuf數組，數組長度為1
   HAL_UART_Receive_IT(&huart1,RcvBuf,1);
   /* USER CODE END 2 */
   

   隨後，在/* USER CODE BEGIN 4 */和/* USER CODE END 4 */中插入接收完畢回調函數、自定義的Flash頁擦除函數、Flash寫函數、Flash讀函數代碼如下

   /* USER CODE BEGIN 4 */
   //串口接收完畢回調函數
   void HAL_UART_RxCpltCallback(UART_HandleTypeDef *huart)
   {
     if(huart==&huart1)		//如果串口1接收完畢
     {
       rf = 1;		//標誌位置1
     }
   }
   
   /*Flash頁擦除
   *-Add表示待擦除頁的首地址
   *-Flash必須整頁擦除，也就是整頁的每個地址單元內容都為FFH才能寫入新數據
   */
   void FlashErase(uint32_t Add)
   {
     uint32_t page_error = 0;  	//錯誤指針
     FLASH_EraseInitTypeDef erase_initstruct = 
     {
       .TypeErase = FLASH_TYPEERASE_PAGES,		//擦除方式為頁擦除
       .NbPages = 1,		//頁數量為1頁
       .PageAddress = Add		//擦除頁起始地址
     };
     HAL_FLASH_Unlock();		//解鎖Flash ROM
     HAL_FLASHEx_Erase(&erase_initstruct, &page_error);		//擦除
     HAL_FLASH_Lock();		//鎖定Flash ROM
   }
   
   /*Flash寫函數
   *-寫入一個Half Word（16位）型數據
   *-Add表示Flash ROM地址
   *-Dat表示寫入數據（16位）
   *-註意：寫入時，高位元組在高地址
   */
   void FlashWrite(uint32_t Add, uint16_t Dat)
   {
     HAL_FLASH_Unlock();
     HAL_FLASH_Program(FLASH_TYPEPROGRAM_HALFWORD, Add, Dat);		//將數據寫入Flash
     HAL_FLASH_Lock();
   }
   
   /*Flash讀函數
   *-返回一個Half Word（16位）型數據
   *-Add表示Flash ROM地址
   */
   uint16_t FlashRead(uint32_t Add)
   {
     uint16_t dat;
     dat = *(uint16_t *)Add;
     return dat;
   }
   /* USER CODE END 4 */
   

   最後，在while(1)中插入代碼如下，進行Flash和串口相關操作

   /* USER CODE BEGIN WHILE */
   while (1)
   {
     if(rf == 1)		//串口接收完畢
     {
       rf = 0;		//標誌位清0
       flash_wdat = RcvBuf[0];		//將接收到的數據存入寫Flash變數中
       FlashErase(_FLASH_ADD);		//擦除指定部分
       FlashWrite(_FLASH_ADD, flash_wdat);		//寫入Flash
       HAL_UART_Receive_IT(&huart1, RcvBuf, 1);		//每次接收前都需要調用一次
     }
     if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_RESET)		
     {
       HAL_Delay(25);		//消抖
       if(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_RESET)		//如果按鍵按下
       {
         SndBuf[0] = (uint8_t)FlashRead(_FLASH_ADD);		//讀Flash中值並存入發送緩衝
         HAL_UART_Transmit(&huart1, SndBuf, 1, 10);		//由串口1發送緩衝中的值
         while(HAL_GPIO_ReadPin(GPIOA, GPIO_PIN_5) == GPIO_PIN_RESET);		//等待按鍵鬆開
       }
     }
   /* USER CODE END WHILE */
   
   /* USER CODE BEGIN 3 */
   }
   /* USER CODE END 3 */
   

聯合調試

1. 點擊運行，生成HEX文件。

2. 在Proteus中載入相應HEX文件，點擊運行。

3. 打開串口調試助手“XCOM”，選擇COM4，設置相應的波特率、停止位、數據位、奇偶校驗等，勾選“16進位顯示”和“16進位發送”，點擊“打開串口”。在發送框輸入“00”，點擊“發送”。在Proteus中我們可以看到“VIRTUAL TERMINAL”接收到數據“00”。按下按鍵，同時再觀察串口調試助手“XCOM”，可以看到接收視窗收到數據“00”。同理，發送“AA”和“BB”也能得到相應的結果。