📚 课程目录第4章片内Flash存储用户参数

4. 片内Flash存储用户参数

任务说明

本案例面向STM32F103系列单片机（内置Flash容量≥64KB），实现用户参数（如设备ID、校准系数、使能标志）的掉电保存。要求：将参数写入指定Flash扇区，系统启动时自动读取并恢复；若参数无效（首次上电或数据损坏），则使用默认值并回写Flash。

存储方案设计

STM32F103的Flash按页（Page）组织，每页1KB（中容量）或2KB（大容量）。本案例选用主Flash末尾区域（如地址0x0800F800，即最后一页）作为参数存储区。写入前需先擦除整页，再写入数据。为检测数据有效性，在参数结构体头部添加2字节魔数（0xA5A5）和2字节校验和（对参数区逐字节累加）。

代码实现


#include "stm32f10x.h"
#include <string.h>

// ---------- 参数结构体定义 ----------
#define PARAM_MAGIC      0xA5A5
#define PARAM_PAGE_ADDR  0x0800F800   // 最后一页起始地址（需根据芯片Flash大小调整）
#define PARAM_PAGE_SIZE  2048         // 页大小（大容量型号为2KB）

typedef struct {
    uint16_t magic;        // 魔数，用于识别有效参数
    uint16_t checksum;     // 校验和（对data区域逐字节累加）
    uint32_t device_id;    // 设备ID
    float    calib_coef;   // 校准系数
    uint8_t  enable_flag;  // 功能使能标志
} UserParam;

// ---------- Flash操作函数 ----------
// 擦除指定页（地址需页对齐）
void Flash_ErasePage(uint32_t page_addr) {
    FLASH_Unlock();
    while (FLASH_ErasePage(page_addr) != FLASH_COMPLETE);
    FLASH_Lock();
}

// 写入半字（16位）
void Flash_WriteHalfWord(uint32_t addr, uint16_t data) {
    FLASH_Unlock();
    while (FLASH_ProgramHalfWord(addr, data) != FLASH_COMPLETE);
    FLASH_Lock();
}

// ---------- 参数存储与读取 ----------
// 计算校验和（对param结构体中data区域累加）
uint16_t CalcChecksum(const UserParam *param) {
    uint16_t sum = 0;
    const uint8_t *p = (const uint8_t *)¶m->device_id;
    for (uint8_t i = 0; i < sizeof(UserParam) - 4; i++) {  // 跳过magic和checksum
        sum += p[i];
    }
    return sum;
}

// 将参数写入Flash指定页
void Param_Save(const UserParam *param) {
    UserParam temp = *param;
    temp.magic = PARAM_MAGIC;
    temp.checksum = CalcChecksum(&temp);

    Flash_ErasePage(PARAM_PAGE_ADDR);
    const uint16_t *p = (const uint16_t *)&temp;
    uint16_t words = sizeof(UserParam) / 2;
    for (uint16_t i = 0; i < words; i++) {
        Flash_WriteHalfWord(PARAM_PAGE_ADDR + i * 2, p[i]);
    }
}

// 从Flash读取参数，成功返回1，失败返回0
uint8_t Param_Load(UserParam *param) {
    memcpy(param, (void *)PARAM_PAGE_ADDR, sizeof(UserParam));
    if (param->magic != PARAM_MAGIC) return 0;
    if (param->checksum != CalcChecksum(param)) return 0;
    return 1;
}

// ---------- 应用示例 ----------
int main(void) {
    UserParam param;
    UserParam default_param = {
        .magic = PARAM_MAGIC,
        .checksum = 0,
        .device_id = 0x12345678,
        .calib_coef = 1.05f,
        .enable_flag = 1
    };

    // 启动时尝试读取参数
    if (!Param_Load(&param)) {
        // 读取失败（首次上电或数据损坏），使用默认值并回写
        param = default_param;
        Param_Save(&param);
    }

    // 此时param中即为恢复后的用户参数
    // 应用代码中使用param.device_id, param.calib_coef, param.enable_flag...

    while (1) {
        // 主循环
    }
}

关键说明

地址选择：PARAM_PAGE_ADDR必须指向实际存在的Flash页且不与其他代码/数据冲突。对于64KB容量的STM32F103RBT6，Flash地址范围0x08000000~0x0800FFFF，最后一页起始地址为0x0800F800（2KB页）。若芯片不同，需按数据手册调整。
写入限制：Flash只能将1写为0，因此写入前必须整页擦除（擦除后全为0xFF）。写入操作以半字（16位）为最小单位。
校验机制：magic字段用于识别是否写入过有效参数；checksum用于检测数据是否损坏（如部分写入或位翻转）。
编译选项：需在工程中启用Flash读写库，并确保代码段不占用所选参数页。

验证方法

将程序下载至开发板，按以下步骤验证：

首次上电测试：烧录程序后复位运行，通过调试器观察param变量，应等于default_param中的值（device_id=0x12345678, calib_coef=1.05, enable_flag=1）。
修改参数测试：在main中手动修改param（如device_id改为0xDEADBEEF），调用Param_Save(&param)，然后按下复位键。再次运行后观察param，应恢复为修改后的值，证明Flash存储生效。
掉电保持测试：保存参数后断开电源，重新上电，参数应保持为上次保存的值。

判定标准：复位后读取到的参数与上次保存值一致，且首次上电时能自动写入默认参数，即视为通过。

注意事项

频繁擦写Flash会损耗寿命（STM32F103典型擦写次数1万次），实际产品中应避免每次关机都写入，可增加写入次数限制或仅在参数变化时保存。本案例为最小实现，未包含磨损均衡策略。