STM32F103基于片内flash的数据读取与音乐播放
目录
- 一、前言
- 二、题目要求
- 三、什么是片内flash
- 四、闪存的编程和擦除
- 五、基于flash的数据读取
- 1、工程创建
- 2、修改代码
- 3、烧录
- 4、调试
- 六、基于flash的提示音播放
- 1、生成正弦波数据
- 2、使用DAC转换播放音频
- 参考资料
一、前言
本文是基于STM32F103C8T6的片内flash数据读取,由于目前还没有音频播放模块,所以说还不知道播放效果,如果有什么问题,还请大家多多指正。
二、题目要求
1、Flash地址空间的数据读取。stm32f103c8t6只有20KB 内存(RAM)供程序代码和数组变量存放,因此,针对内部Flash的总计64KB存储空间(地址从0x08000000开始),运行一次写入8KB数据,总计复位运行代码4次,将32KB数据写入Flash。并验证写入数据的正确性和读写速率。
2、基于片内Flash的提示音播放程序。
1)实验数据准备:用Adobe audition或goldwave等音频编辑软件录制“您好欢迎光临!”的几秒钟的声音(8khz采样、8bit量化编码的单声道wav格式),确保音频数据尽量小(最大不超64KB)。然后编程将其分批次写入stm32f103c8t6芯片内部flash区域。
2)数字音频还原播放任务:编程读取此段音频,分别通过 (a)stm32f103c8t6自带的DAC通道,转换为模拟音频进行播放,并用示波器观察波形,用耳机/喇叭收听,评判音乐还原效果;
提示:建议先用单音音频(比如2000Hz的正弦波)的wav数据进行实验,通过DAC或PCM音频模块能够基本还原出原始正弦波声音后,再用语音和音乐信号进行实验。
三、什么是片内flash
不同型号的 STM32,其 FLASH 容量也有所不同,最小的只有 16K 字节,最大的则达到了 1024K 字节。市面上 STM32F1 开发板使用的芯片是 STM32F103系列,其 FLASH 容量一般为 512K 字节,属于大容量芯片。而我们的C8T6flash大小为64KB。
STM32F1 的闪存(Flash)模块由:主存储器、信息块和闪存存储器接口寄存器等 3 部分组成。下面我们就来介绍下这些组成部分:
①主存储器。该部分用来存放代码和数据常数(如 const 类型的数据)。对于大容量产品,其被划分为 256 页,每页 2K 字节。注意,小容量和中容量产品则每页只有 1K 字节。从上图可以看出主存储器的起始地址就是0X08000000, BOOT0、BOOT1 都接 GND 的时候,就是从 0X08000000 开始运行代码的。
②信息块。该部分分为 2 个小部分,其中启动程序代码,是用来存储 ST 自带的启动程序,用于串口下载代码,当 BOOT0 接 V3.3, BOOT1 接 GND 的时候,运行的就是这部分代码。用户选择字节,则一般用于配置写保护、读保护等功能,这里我们不做介绍,大家可以百度了解。
③闪存存储器接口寄存器。该部分用于控制闪存读写等,是整个闪存模块的控制机构。对主存储器和信息块的写入由内嵌的闪存编程/擦除控制器(FPEC)管理;编程与擦除的高电压由内部产生。
在执行闪存写操作时,任何对闪存的读操作都会锁住总线,在写操作完成后读操作才能正确地进行;既在进行写或擦除操作时,不能进行代码或数据的读取操作。
具体可以参考:STM32之内部FLASH原理
四、闪存的编程和擦除
STM32 的闪存编程是由 FPEC(闪存编程和擦除控制器)模块处理的,这个模块包含 7 个 32 位寄存器,他们分别是:
① FPEC 键寄存器(FLASH_KEYR)
② 选择字节键寄存器(FLASH_OPTKEYR)
③ 闪存控制寄存器(FLASH_CR)
④ 闪存状态寄存器(FLASH_SR)
⑤ 闪存地址寄存器(FLASH_AR)
⑥ 选择字节寄存器(FLASH_OBR)
⑦ 写保护寄存器(FLASH_WRPR)
其中 FPEC 键寄存器总共有 3 个键值:
RDPRT 键=0X000000A5
KEY1=0X45670123
KEY2=0XCDEF89AB
STM32 复位后, FPEC 模块是被保护的,不能写入 FLASH_CR 寄存器;通过写入特定的序列到 FLASH_KEYR 寄存器可以打开 FPEC 模块(即写入 KEY1 和KEY2),只有在写保护被解除后,我们才能操作相关寄存器。
STM32 闪存的编程每次必须写入 16 位(不能单纯的写入 8 位数据),当FLASH_CR 寄存器的 PG 位为’1’时,在一个闪存地址写入一个半字将启动一次编程;写入任何非半字的数据, FPEC 都会产生总线错误。在编程过程中(BSY 位为’1’ ),任何读写闪存的操作都会使 CPU 暂停,直到此次闪存编程结束。
同样,STM32 的 FLASH 在编程的时候,也必须要求其写入地址的 FLASH 是被擦除了的(也就是其值必须是 0XFFFF),否则无法写入,在 FLASH_SR 寄存器的 PGERR 位将得到一个警告。STM32 的 FLASH 编程过程如下:
从上图可以得到闪存的编程顺序如下:
① 检查 FLASH_CR 的 LOCK 是否解锁,如果没有则先解锁
② 检查 FLASH_SR 寄存器的 BSY 位,以确认没有其他正在进行的编程操作
③ 设置 FLASH_CR 寄存器的 PG 位为’1’
④ 在指定的地址写入要编程的半字
⑤ 等待 BSY 位变为’0’
⑥ 读出写入的地址并验证数据
五、基于flash的数据读取
1、工程创建
创建一个CubeMX,其他配置就如我们往常那样配置,现在主要讲几个:
由于我们要设置一个标志来表示我们的程序已经开始执行了,所以这里我选择板子上自带的LED(PC13)。
设置堆栈的大小,这里设置为4K(也可设置为2K)。
紧接着我们导出工程就OK了。
2、修改代码
首先咱们需要下载flash.c文件,这里我直接把我整个工程都放进来,点击下载。提取码:1111
或者我们可以直接将我的文件夹中flash.c由于flash.h文件添加到自己的工程中:
接着打开main.c文件,看到我们存储数据的数组,在里面我们可以修改需要存储的数据
然后进行编译无错即可。
3、烧录
在这里需要用到ST-link,之前我们都是用FlyMCU直接进行烧录的,但是如果我们还是像之前一样的话我们就将无法进行测试,因为这次实验的现象是将数据写进内存,并没有配置串口输出。所以我们需要用ST-link直接在Keil中观察测试结果(数据是否存储进去)。
ST-link连线:
ST-link | STM32 |
---|---|
SWCLK | SWCLK |
SWDIO | SWDIO |
GND | GND |
VCC | VCC |
连线结果如图所示:
紧接着我们回到Keil工程中,点击“仙女棒”,在“Debug”选项卡中选择ST-link
在选择完之后查看右边的“SWDIO”,如果显示了“IDCODE”就表示ST-link连接成功:
然后点击下载按钮可以将程序下载到我们的板子中
注意我们一定要选择正确自己板子的型号,因为ST-link在烧录的时候会严格地检查STM32型号,如果板子型号选择错误就会报错。
4、调试
在调试的时候为了方便我们观察,首先需要我们在main函数中的while循环前设置一个断点。
一直连接上板子然后进入debug,千万不要选择仿真调试,点击视图—>观测窗口—>随便选择一个窗口
紧接着在右下角的Memory1窗口中输入我们存储数据的地址0x0800C000
点击全速运行,可以看到板子上的PC13 LED亮起,然后Memory 1窗口中出现之前存储的数据,证明数据成功写入
断电之后再次上电进行调试,程序依然停在while循环前,可以看到上次写入的数据还在其中,证明已经将数据写入到flash中
实验完成
六、基于flash的提示音播放
由于提示音的波形比较复杂,这里我们用正弦波来模拟
1、生成正弦波数据
使用Adobe Audition生成正弦波数据:
首先新建一个音频文件
设置采样率和位深度,八位的八比特采样
插入基本音色(正弦波)
导出为wab文件
生成wav文件之后,用UltraEdit将其打开,Ctrl+A选择全部然后右键点击选择选择范围,输入12-59列
这就选中需要的数据了,紧接着右键点击然后十六进制复制选定视图,再将十六进制数赋值到notepad++中,选中要添加的行然后Alt+C添加0x即可
这里我们直接用DAC生成正弦波的工程提取码:1111,然后将生成得到的数据粘贴进入数组即可(记得修改数组大小)
将数据粘贴进去过后编译下载并烧录。
用示波器观察PB5输出的波形
实验成功
2、使用DAC转换播放音频
操作与正弦波相同,但是由于存在flash里面所以我们的选取的音乐片段不能太长,建议2s
用同样的步骤生成数据,将得到的数据粘贴到对应Keil工程的数组中,借助音频模块看是否能还原。由于我这里目前没有音频模块,所以目前不清楚结果。
参考资料
STM32之内部FLASH原理
DAC工程下载
flash文件下载
提取码:1111
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