第47章 STM32F429的SPI 总线应用之SPI Flash的MDK下载算法制作

47.1 初学者重要提示

  SPI Flash的相关知识点可以看第31章和32章。

  SPI Flash下载算法文件直接采用HAL库制作，方便大家自己修改。

47.2 MDK下载算法基础知识

Flash编程算法是一种用于擦除应用程序或将应用程序下载到Flash的程序代码。MDK本身支持的各种器件都自带下载算法，存放在MDK各种器件的软件包里面，以STM32F4为例，算法存放在KeilSTM32F4xx_DFP2.15.0CMSISFlash（软件包版本不同，数值2.15.0不同），但不支持的需要我们自己制作，本章教程为此而生。

47.2.1 程序能够通过下载算法下载到芯片的核心思想

认识到这点很重要：通过MDK创建一批与地址信息无关的函数，实现的功能主要有初始化，擦除，编程，读取，校验等，然后MDK调试下载阶段，会将算法文件加载到芯片的内部RAM里面（加载地址可以通过MDK设置），然后MDK通过与这个算法文件的交互，实现程序下载，调试阶段数据读取等操作。

47.2.2 算法程序中擦除操作执行流程

擦除操作大致流程：

  加载算法到芯片RAM。

  执行初始化函数Init。

  执行擦除操作，根据用户的MDK配置，这里可以选择整个芯片擦除或者扇区擦除。

  执行Uinit函数。

  操作完毕。

47.2.3 算法程序中编程操作执行流程

编程操作大致流程：

  针对MDK生成的axf可执行文件做Init初始化，这个axf文件是指的大家自己创建应用程序生成的。

  查看Flash算法是否在FLM文件。如果没有在，操作失败。如果在：

  加载算法到RAM。

  执行Init函数。

  加载用户到RAM缓冲。

  执行Program Page页编程函数。

  执行Uninit函数。

  操作完毕。

47.2.4 算法程序中校验操作执行流程

校验操作大致流程：

  校验要用到MDK生成的axf可执行文件。校验就是axf文件中下载到芯片的程序和实际下载的程序读出来做比较。

  查看Flash算法是否在FLM文件。如果没有在，操作失败。如果在：

  加载算法到RAM。

  执行Init函数。

  查看校验算法是否存在

  如果有，加载应用程序到RAM并执行校验。

  如果没有，计算CRC，将芯片中读取出来的数据和RAM中加载应用计算输出的CRC值做比较。

  执行Uninit函数。

  替换BKPT（BreakPoint断点指令）为 B. 死循环指令。

  执行RecoverySupportStop，恢复支持停止。

  执行DebugCoreStop，调试内核停止。

  运行应用：

  执行失败。

  执行成功，再执行硬件复位。

  操作完毕，停止调试端口。

47.3 创建MDK下载算法通用流程

下面是MDK给的一种大致操作流程，不限制必须采用这种方法，自己创建也可以的。

47.3.1 第1步，使用MDK提供好的程序模板

位于路径：KeilARMPackARMCMSISversionDevice_Template_Flash。

效果如下：

47.3.2 第2步，修改工程名

MDK提供的工程模板原始名字是NewDevice.uvprojx，大家可以根据自己的需要做修改。比如修改为MyDevice.uvprojx。

47.3.3 第3步，修改使用的器件

在MDK的Option选项里面设置使用的器件。

47.3.4 第4步，修改输出算法文件的名字

这个名字是方便用户查看的，比如设置为stm32h7，那么输出的算法文件就是stm32h7.flm。

注：MDK这里设置的名字与下面位置识别出来的算法名无关：

这个名字是在FlashDev.c里面定义的。

47.3.5 第5步，修改编程算法文件FlashPrg.c

模板工程里面仅提供了接口函数，内容需要用户自己填。

/* 

   Mandatory Flash Programming Functions (Called by FlashOS):

                int Init        (unsigned long adr,   // Initialize Flash

                                 unsigned long clk,

                                 unsigned long fnc);

                int UnInit      (unsigned long fnc);  // De-initialize Flash

                int EraseSector (unsigned long adr);  // Erase Sector Function

                int ProgramPage (unsigned long adr,   // Program Page Function

                                 unsigned long sz,

                                 unsigned char *buf);

   Optional  Flash Programming Functions (Called by FlashOS):

                int BlankCheck  (unsigned long adr,   // Blank Check

                                 unsigned long sz,

                                 unsigned char pat);

                int EraseChip   (void);               // Erase complete Device

      unsigned long Verify      (unsigned long adr,   // Verify Function

                                 unsigned long sz,

                                 unsigned char *buf);

       - BlanckCheck  is necessary if Flash space is not mapped into CPU memory space

       - Verify       is necessary if Flash space is not mapped into CPU memory space

       - if EraseChip is not provided than EraseSector for all sectors is called

*/

/*

 *  Initialize Flash Programming Functions

 *    Parameter:      adr:  Device Base Address

 *                    clk:  Clock Frequency (Hz)

 *                    fnc:  Function Code (1 - Erase, 2 - Program, 3 - Verify)

 *    Return Value:   0 - OK,  1 - Failed

 */

int Init (unsigned long adr, unsigned long clk, unsigned long fnc) {

  /* Add your Code */

  return (0);                                  // Finished without Errors

}

/*

 *  De-Initialize Flash Programming Functions

 *    Parameter:      fnc:  Function Code (1 - Erase, 2 - Program, 3 - Verify)

 *    Return Value:   0 - OK,  1 - Failed

 */

int UnInit (unsigned long fnc) {

  /* Add your Code */

  return (0);                                  // Finished without Errors

}

/*

 *  Erase complete Flash Memory

 *    Return Value:   0 - OK,  1 - Failed

 */

int EraseChip (void) {

  /* Add your Code */

  return (0);                                  // Finished without Errors

}

/*

 *  Erase Sector in Flash Memory

 *    Parameter:      adr:  Sector Address

 *    Return Value:   0 - OK,  1 - Failed

 */

int EraseSector (unsigned long adr) {

  /* Add your Code */

  return (0);                                  // Finished without Errors

}

/*

 *  Program Page in Flash Memory

 *    Parameter:      adr:  Page Start Address

 *                    sz:   Page Size

 *                    buf:  Page Data

 *    Return Value:   0 - OK,  1 - Failed

 */

int ProgramPage (unsigned long adr, unsigned long sz, unsigned char *buf) {

  /* Add your Code */

  return (0);                                  // Finished without Errors

}

47.3.6 第6步，修改配置文件FlashDev.c

模板工程里面提供简单的配置说明：

struct FlashDevice const FlashDevice  =  {

   FLASH_DRV_VERS,             // Driver Version, do not modify!

   "New Device 256kB Flash",   // Device Name 

   ONCHIP,                     // Device Type

   0x00000000,                 // Device Start Address

   0x00040000,                 // Device Size in Bytes (256kB)

   1024,                       // Programming Page Size

   0,                          // Reserved, must be 0

   0xFF,                       // Initial Content of Erased Memory

   100,                        // Program Page Timeout 100 mSec

   3000,                       // Erase Sector Timeout 3000 mSec

// Specify Size and Address of Sectors

   0x002000, 0x000000,         // Sector Size  8kB (8 Sectors)

   0x010000, 0x010000,         // Sector Size 64kB (2 Sectors) 

   0x002000, 0x030000,         // Sector Size  8kB (8 Sectors)

   SECTOR_END

};

注：名字New Device 256kB Flash就是我们第4步所说的。MDK的Option选项里面会识别出这个名字。

47.3.7 第7步，保证生成的算法文件中RO和RW段的独立性，即与地址无关

C和汇编的配置都勾选上：

汇编：

如果程序的所有只读段都与位置无关，则该程序为只读位置无关（ROPI, Read-only position independence）。ROPI段通常是位置无关代码（PIC,position-independent code），但可以是只读数据，也可以是PIC和只读数据的组合。选择“ ROPI”选项，可以避免用户不得不将代码加载到内存中的特定位置。这对于以下例程特别有用：

（1）加载以响应运行事件。

（2）在不同情况下使用其他例程的不同组合加载到内存中。

（3）在执行期间映射到不同的地址。

使用Read-Write position independence同理，表示的可读可写数据段。

47.3.8 第8步，将程序可执行文件axf修改为flm格式

通过下面的命令就可以将生成的axf可执行文件修改为flm。

47.3.9 第9步，分散加载设置

我们这里的分散加载文件直接使用MDK模板工程里提供好的即可，无需任何修改。

分散加载文件中的内容如下：

; Linker Control File (scatter-loading)

;

PRG 0 PI               ; Programming Functions

{

  PrgCode +0           ; Code

  {

    * (+RO)

  }

  PrgData +0           ; Data

  {

    * (+RW,+ZI)

  }

}

DSCR +0                ; Device Description

{

  DevDscr +0

  {

    FlashDev.o

  }

}

--diag_suppress L6305用于屏蔽L6503类型警告信息。

特别注意，设置了分散加载后，此处的配置就不再起作用了：

47.4 SPI Flash的MDK下载算法制作

下面将QSPI Flash算法制作过程中的几个关键点为大家做个说明。

47.4.1 第1步，制作前重要提示

这两点非常重要：

  程序里面不要开启任何中断，全部查询方式。

  HAL库里面各种时间基准相关的API全部处理掉。简单省事些，我们这里是直接注释，采用死等即可。无需做超时等待，因为超时后，已经意味着操作失败了，跟死等没有区别。

47.4.2 第2步，准备一个工程模板

 推荐大家直接使用我们本章工程准备好的模板即可，如果大家自己制作，注意一点，请使用当前最新的HAL库。

47.4.3 第3步，修改HAL库

大家可以更新需要修改以下三个文件（当前配套程序未做修改）：

47.4.4 第4步，时钟初始化

我们已经用不到滴答定时器了，直接在bsp.c文件里面对滴答初始化函数做重定向：

/*

*********************************************************************************************************