FMC — Flash 擦写
固件库: GD32F30x_Firmware_Library V3.0.3
芯片: GD32F30x（以 GD32F307 评估板为例）
源文件: GD32F30x_Firmware_Library_V3.0.3/Examples/FMC/Erase_Program/main.c
配套: main.h（定义 led_typedef_enum、全局 lednum 等）
功能简介
本示例演示 FMC（Flash 控制器） 最基础也最重要的两项操作：擦除（Erase） 和 编程（Program / 写） 片内 Flash，并对结果做校验。
整个流程分两步：
- 擦除：把
0x08004000 ~ 0x08004800 这一页 Flash 擦成全 0xFF（擦除后该页所有字节变为 0xFFFFFFFF）。
- 编程：把固定数据
0x01234567 逐字（每 4 字节）写入刚才擦除的那一页。
- 校验：
- 擦除后检查是否全为
0xFFFFFFFF；若不是 → 点亮 LED2 表示擦除失败。
- 写入后检查是否全为
0x01234567；若不是 → 点亮 LED3 表示写入失败。
- 全成功 → 点亮 LED4。
这是一个"纯片内 Flash 自操作"的例子，无需任何外部器件，下载即可观察 LED，是理解 Flash 存储机制的绝佳起点。
硬件准备
- GD32F30x 评估板一块（例程用 LED2 / LED3 / LED4，
gd_eval_led_init 初始化）。
- 无需外部接线。完全片内操作。
- 若用调试器，可在擦除/编程后观察
0x08004000 处内存：擦除后应为连续的 0xFFFFFFFF，编程后应为连续的 0x01234567。
⚠️ 地址安全：本例写的 0x08004000 是评估板默认空闲的 Flash 页。若你移植到自己的工程，请确认该地址不在你的程序代码区（查 .map 文件找空闲区），否则擦写会破坏正在运行的程序。
完整代码（带中文注释）
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#include "gd32f30x.h"
#include "gd32f307c_eval.h"
#include "main.h"
#define FMC_PAGE_SIZE ((uint16_t)0x800U) /* Flash 每页 2KB */
#define FMC_WRITE_START_ADDR ((uint32_t)0x08004000U) /* 操作起始地址 */
#define FMC_WRITE_END_ADDR ((uint32_t)0x08004800U) /* 操作结束地址（含） */
uint32_t *ptrd;
uint32_t address = 0x00000000U;
uint32_t data0 = 0x01234567U; /* 要写入的固定数据 */
led_typedef_enum lednum = LED4; /* 最终状态灯，默认 LED4（成功） */
/* 要计算的页数：(0x08004800 - 0x08004000) / 0x800 = 1 页 */
uint32_t PageNum = (FMC_WRITE_END_ADDR - FMC_WRITE_START_ADDR) / FMC_PAGE_SIZE;
/* 要计算的字数：(0x800) / 4 = 512 个字（即 2048 字节） */
uint32_t WordNum = ((FMC_WRITE_END_ADDR - FMC_WRITE_START_ADDR) >> 2);
/*!
\brief 擦除 FMC 页（从起始地址到结束地址）
*/
void fmc_erase_pages(void)
{
uint32_t EraseCounter;
fmc_unlock(); /* ① 解锁 Flash（写前必做） */
/* ② 清除所有待处理标志 */
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
/* ③ 逐页擦除 */
for(EraseCounter = 0; EraseCounter < PageNum; EraseCounter++){
fmc_page_erase(FMC_WRITE_START_ADDR + (FMC_PAGE_SIZE * EraseCounter));
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
}
fmc_lock(); /* ④ 擦完上锁 */
}
/*!
\brief 逐字编程 FMC（把 data0 写入每一字）
*/
void fmc_program(void)
{
fmc_unlock(); /* ① 解锁 */
/* ② 清除标志 */
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
address = FMC_WRITE_START_ADDR;
/* ③ 从起始地址到结束地址，每 4 字节写一个字 */
while(address < FMC_WRITE_END_ADDR){
fmc_word_program(address, data0);
address += 4; /* Flash 按字（4字节）编程 */
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR);
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR);
}
fmc_lock(); /* ④ 写上锁 */
}
/*!
\brief 校验擦除结果（应全为 0xFFFFFFFF）
*/
void fmc_erase_pages_check(void)
{
uint32_t i;
ptrd = (uint32_t *)FMC_WRITE_START_ADDR;
for(i = 0; i < WordNum; i++){
if(0xFFFFFFFF != (*ptrd)){ /* 有任一个字不是全 1，说明没擦干净 */
lednum = LED2; /* 标记擦除失败 */
gd_eval_led_on(lednum);
break;
} else {
ptrd++;
}
}
}
/*!
\brief 校验编程结果（应全为 data0=0x01234567）
*/
void fmc_program_check(void)
{
uint32_t i;
ptrd = (uint32_t *)FMC_WRITE_START_ADDR;
for(i = 0; i < WordNum; i++){
if((*ptrd) != data0){ /* 有任一个字不等于写入值，说明写失败 */
lednum = LED3; /* 标记写入失败 */
gd_eval_led_on(lednum);
break;
} else {
ptrd++;
}
}
}
int main(void)
{
/* 初始化 LED2/LED3/LED4 */
gd_eval_led_init(LED2);
gd_eval_led_init(LED3);
gd_eval_led_init(LED4);
/* 步骤1：擦除并校验；失败则点亮 LED2 */
fmc_erase_pages();
fmc_erase_pages_check();
/* 步骤2：编程并校验；失败则点亮 LED3 */
fmc_program();
fmc_program_check();
/* 全部成功（lednum 仍为默认 LED4）→ 点亮 LED4 */
if(LED4 == lednum){
gd_eval_led_on(LED4);
}
while(1);
}
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代码分段讲解
1. 全局宏与"页数/字数"计算
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#define FMC_PAGE_SIZE 0x800 // 每页 2KB
#define FMC_WRITE_START_ADDR 0x08004000
#define FMC_WRITE_END_ADDR 0x08004800
uint32_t PageNum = (0x08004800 - 0x08004000) / 0x800; // = 1 页
uint32_t WordNum = (0x08004800 - 0x08004000) >> 2; // = 0x200 = 512 字
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- 操作区间是
0x08004000 ~ 0x08004800，跨度 0x800 = 2KB，正好是 1 个 Flash 页，所以擦除循环只擦 1 页。
WordNum = 512：这一页共 2048 字节，按 32 位（4 字节）字算就是 512 个字，写入/校验都按这 512 个字循环。
2. “解锁 → 清标志 → 操作 → 上锁"四步曲
擦除和编程函数结构完全对称，都遵循这条黄金流程：
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fmc_unlock(); // ① 解锁（Flash 默认锁着，不解锁写不进）
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_END); // ② 清标志（避免上次残留状态干扰）
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_WPERR); // 写保护错误标志
fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR); // 编程错误标志
/* ... 具体操作 ... */
fmc_lock(); // ④ 上锁（写完保护 Flash）
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- 解锁：Flash 上电后处于锁定状态，任何写操作都会被拒绝。
fmc_unlock() 内部写入特定密钥序列来解锁。每次重新解锁前若已锁，需先 lock 再 unlock（例程每次操作开头都 unlock，结尾都 lock，规范）。
- 清标志：Flash 操作会产生
END（完成）、WPERR（写保护错）、PGERR（编程错）等状态位。操作前清一次、每次操作后也清，确保状态干净、便于判断本次结果。
3. 擦除：整页擦成 0xFF
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fmc_page_erase(FMC_WRITE_START_ADDR + 0x800 * EraseCounter);
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Flash 不能单独改某个字节，只能"整页擦除”。擦除后该页每个位都回到 1，即读出 0xFFFFFFFF。所以擦除校验就是判断"是不是全 0xFFFFFFFF"。这也是为什么想改写 Flash 必须先擦——不擦直接写，旧数据会和新数据"与"在一起出错。
4. 编程：按字写 0x01234567
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while(address < FMC_WRITE_END_ADDR){
fmc_word_program(address, data0); // 在 address 处写一个 32 位字
address += 4; // 字 = 4 字节，地址 +4
}
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fmc_word_program 一次写 4 字节（一个字）。所以循环里 address += 4，从 0x08004000 一直写到 0x08004800。- 写入的值是固定
0x01234567，写满整页 512 个字。
- 注意写入前必须确保该页已擦除（本例先擦后写，顺序正确）。
5. 两段校验：只读不写
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ptrd = (uint32_t *)FMC_WRITE_START_ADDR;
for(i = 0; i < WordNum; i++){
if(0xFFFFFFFF != *ptrd){ lednum = LED2; ... break; }
ptrd++;
}
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校验就是把 Flash 当普通内存（uint32_t * 指针）读出来比一比：擦除后应为全 0xFFFFFFFF，写之后应为全 0x01234567。读 Flash 不需要解锁，直接指针访问即可。一旦有字不符，就通过 lednum 记下是哪步失败（LED2=擦除失败，LED3=写入失败）并点亮对应灯。
6. main：两步串起来，LED4 表成功
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fmc_erase_pages(); fmc_erase_pages_check(); // 第一步
fmc_program(); fmc_program_check(); // 第二步
if(LED4 == lednum) gd_eval_led_on(LED4); // 都没出错才亮 LED4
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lednum 初值设为 LED4（成功态）。只有擦除和写入全程无误，lednum 才保持 LED4，最后点亮 LED4；任一步出错，lednum 会被改成 LED2 或 LED3，LED4 就不会亮。这是一种简洁的"状态灯"写法。
实验现象
- 下载程序并复位后，Flash 自动被擦除、写入、校验。
- 正常情况：只有 LED4 亮（代表擦除 + 写入 + 校验全部成功）。
- 异常情况：
- 擦除失败 → LED2 亮（LED4 不亮）。
- 写入失败 → LED3 亮（LED4 不亮）。
- 用调试器查看
0x08004000：
- 擦除后：
FF FF FF FF FF FF FF FF ...（全 1）。
- 写入后：
67 45 23 01 67 45 23 01 ...（小端存储 0x01234567）。
常见问题
Q1：为什么一写就进 HardFault / 程序跑飞？
最常见是写到了正在运行的代码区。Flash 不能擦写当前执行代码的页。请确认 FMC_WRITE_START_ADDR 在你的程序代码范围之外（末尾空闲页）。评估板 0x08004000 默认空闲，但大工程可能代码已占满到此。
Q2：为什么擦除后某个字不是 0xFFFFFFFF？
擦除不完整通常因为：① 没有先 fmc_unlock()；② 上一次操作残留的 PGERR/WPERR 没清；③ 该页被写保护了（见 Write_Protection 例程）。先确认解锁和清标志都做了。
Q3：想改某个字节的数据，必须整页擦除吗？
是的，Flash 的最小擦除单位就是"页"（2KB）。如果某页里还存有不想丢的数据，标准做法是：先把整页读出来备份到 RAM，修改目标字节，再整页擦除、把备份写回去。这也叫"Flash 模拟 EEPROM"的惯用手法。
Q4：写入函数一定要按 4 字节（字）吗？
本例用 fmc_word_program（32 位）。库也提供 fmc_halfword_program（16 位）、fmc_byte_program（8 位，视型号支持）。但底层仍受 Flash 物理对齐约束，写之前该地址必须已擦除。
Q5：写之前一定要清 END/WPERR/PGERR 标志吗？
强烈建议清。不清的话，若之前有错误标志残留，本次操作可能立刻被判失败或卡住。例程在每次操作前后都清，是稳妥写法。
Q6：擦写 Flash 会不会很慢、影响中断？
Flash 擦除一页需要若干毫秒，写一字约几十微秒，期间 CPU 仍可运行（GD32 有 Flash 缓存/预取），但擦写期间若要从该 Flash 取指令可能等待。对时序极苛刻的中断，关键代码可放在 RAM 里执行。一般应用无需担心。
小结
本示例把 FMC 的黄金流程讲得干干净净：
- 算好范围：确定要操作的页数和字数（按页擦、按字写）。
- 解锁：
fmc_unlock() 是写 Flash 的前置条件。
- 清标志：操作前后清
END / WPERR / PGERR。
- 擦页：
fmc_page_erase() 把整页擦成 0xFFFFFFFF（不能只改字节）。
- 写字：
fmc_word_program() 按 4 字节逐字写入。
- 上锁 + 校验：
fmc_lock() 保护；用指针读回比对，LED 指示成败。
记住 Flash = “先整页擦、再按字写、写前必解锁” 这三句话，你就掌握了片内存储的底层逻辑。
拓展应用
掌握 Flash 擦写后，可以做很多"掉电不丢"的实用功能：
- 保存配置参数：把设备的校准值、用户设置写到指定 Flash 页，上电读取恢复；修改时按"备份→擦除→回写"流程。
- IAP / OTA 升级：旧程序通过 FMC 把新固件写到另一块 Flash 区，再用跳转指令接管运行——这是绝大多数单片机远程升级的基础。
- 运行计数器 / 公里数：如电机累计转数、设备累计工作时间，定期写入 Flash 持久化。
- 黑匣子 / 日志：记录最近一次异常现场数据，掉电后仍能读取排查。
- 数据加密存储：配合唯一 ID 与简单加解密，把敏感参数存进 Flash。
- 结合 DMA：如
Flash_to_ram 例程，先把数据写进 Flash，再用 DMA 高速搬回 RAM 做处理。
想给 Flash 加保护防止误擦写，可阅读同模块 Write_Protection 例程。