單芯片解決方案，開啟全新體驗(yàn)——W55MH32 高性能以太網(wǎng)單片機(jī)

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網(wǎng)單片機(jī)，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗(yàn)。這顆芯片將強(qiáng)大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內(nèi)置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達(dá)216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲(chǔ)與數(shù)據(jù)處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協(xié)議棧、內(nèi)置MAC以及PHY，擁有獨(dú)立的32KB以太網(wǎng)收發(fā)緩存，可供8個(gè)獨(dú)立硬件socket使用。如此配置，真正實(shí)現(xiàn)了All-in-One解決方案，為開發(fā)者提供極大便利。

在封裝規(guī)格上，W55MH32 提供了兩種選擇：QFN100和QFN68。

W55MH32L采用QFN100封裝版本，尺寸為12x12mm，其資源豐富，專為各種復(fù)雜工控場(chǎng)景設(shè)計(jì)。它擁有66個(gè)GPIO、3個(gè)ADC、12通道DMA、17個(gè)定時(shí)器、2個(gè)I2C、5個(gè)串口、2個(gè)SPI接口（其中1個(gè)帶I2S接口復(fù)用）、1個(gè)CAN、1個(gè)USB2.0以及1個(gè)SDIO接口。如此豐富的外設(shè)資源，能夠輕松應(yīng)對(duì)工業(yè)控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執(zhí)行器的通信，還是對(duì)復(fù)雜工業(yè)協(xié)議的支持，都能游刃有余，成為復(fù)雜工控領(lǐng)域的理想選擇。 同系列還有QFN68封裝的W55MH32Q版本，該版本體積更小，僅為8x8mm，成本低，適合集成度高的網(wǎng)關(guān)模組等場(chǎng)景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請(qǐng)進(jìn)入網(wǎng)站或者私信獲取。

此外，本W(wǎng)55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應(yīng)用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網(wǎng)絡(luò)通信安全再添保障。

為助力開發(fā)者快速上手與深入開發(fā)，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發(fā)板。開發(fā)板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數(shù)據(jù)線，就能輕松實(shí)現(xiàn)調(diào)試、下載以及串口打印日志等功能。開發(fā)板將所有外設(shè)全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發(fā)者全面評(píng)估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發(fā)板的更多詳細(xì)信息，包括產(chǎn)品特性、技術(shù)參數(shù)以及價(jià)格等，歡迎訪問官方網(wǎng)頁，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第二十九章 讀寫內(nèi)部FLASH

1 W55MH32的內(nèi)部FLASH簡(jiǎn)介

在W55MH32芯片內(nèi)部有一個(gè)FLASH存儲(chǔ)器，它主要用于存儲(chǔ)代碼，我們?cè)?a href="http://www.socialnewsupdate.com/v/tag/1247/" target="_blank">電腦上編寫好應(yīng)用程序后，使用下載器把編譯后的代碼文件燒錄到該內(nèi)部FLASH中， 由于FLASH存儲(chǔ)器的內(nèi)容在掉電后不會(huì)丟失，芯片重新上電復(fù)位后，內(nèi)核可從內(nèi)部FLASH中加載代碼并運(yùn)行， 見下圖，W55MH32的內(nèi)部框架圖：

除了使用外部的工具（如下載器）讀寫內(nèi)部FLASH外，W55MH32芯片在運(yùn)行的時(shí)候，也能對(duì)自身的內(nèi)部FLASH進(jìn)行讀寫，因此， 若內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)了應(yīng)用程序后還有剩余的空間，我們可以把它像外部SPI-FLASH那樣利用起來，存儲(chǔ)一些程序運(yùn)行時(shí)產(chǎn)生的需要掉電保存的數(shù)據(jù)。

由于訪問內(nèi)部FLASH的速度要比外部的SPI-FLASH快得多，所以在緊急狀態(tài)下常常會(huì)使用內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)關(guān)鍵記錄；為了防止應(yīng)用程序被抄襲， 有的應(yīng)用會(huì)禁止讀寫內(nèi)部FLASH中的內(nèi)容，或者在第一次運(yùn)行時(shí)計(jì)算加密信息并記錄到某些區(qū)域，然后刪除自身的部分加密代碼，這些應(yīng)用都涉及到內(nèi)部FLASH的操作。

1.1 內(nèi)部FLASH的構(gòu)成

W55MH32的內(nèi)部FLASH包含主存儲(chǔ)器、系統(tǒng)存儲(chǔ)器以及選項(xiàng)字節(jié)區(qū)域， 它們的地址分布及大小見下表，W55MH32大容量產(chǎn)品內(nèi)部FLASH的構(gòu)成：

主存儲(chǔ)

系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)

系統(tǒng)存儲(chǔ)區(qū)是用戶不能訪問的區(qū)域，它在芯片出廠時(shí)已經(jīng)固化了啟動(dòng)代碼，它負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)串口、USB以及CAN等ISP燒錄功能。

選項(xiàng)字節(jié)

選項(xiàng)字節(jié)用于配置FLASH的讀寫保護(hù)、待機(jī)/停機(jī)復(fù)位、軟件/硬件看門狗等功能，這部分共16字節(jié)?？梢酝ㄟ^修改FLASH的選項(xiàng)控制寄存器修改。

2 對(duì)內(nèi)部FLASH的寫入過程

2.1 解鎖

由于內(nèi)部FLASH空間主要存儲(chǔ)的是應(yīng)用程序，是非常關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，為了防止誤操作修改了這些內(nèi)容，芯片復(fù)位后默認(rèn)會(huì)給控制寄存器FLASH_CR上鎖， 這個(gè)時(shí)候不允許設(shè)置FLASH的控制寄存器，從而不能修改FLASH中的內(nèi)容。

2.2 頁擦除

在寫入新的數(shù)據(jù)前，需要先擦除存儲(chǔ)區(qū)域，W55MH32提供了頁（扇區(qū)）擦除指令和整個(gè)FLASH擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令僅針對(duì)主存儲(chǔ)區(qū)。

頁擦除的過程如下：

檢查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以確認(rèn)當(dāng)前未執(zhí)行任何 Flash 操作；

在 FLASH_CR 寄存器中，將“激活頁擦除寄存器位PER ”置 1；

用FLASH_AR寄存器選擇要擦除的頁；

將 FLASH_CR 寄存器中的“開始擦除寄存器位 STRT ”置 1，開始擦除；

等待 BSY 位被清零時(shí)，表示擦除完成。

2.3 寫入數(shù)據(jù)

擦除完畢后即可寫入數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)的過程并不是僅僅使用指針向地址賦值，賦值前還還需要配置一系列的寄存器，步驟如下：

檢查 FLASH_SR 中的 BSY 位，以確認(rèn)當(dāng)前未執(zhí)行任何其它的內(nèi)部 Flash 操作；

將 FLASH_CR 寄存器中的 “激活編程寄存器位PG” 置 1；

向指定的FLASH存儲(chǔ)器地址執(zhí)行數(shù)據(jù)寫入操作，每次只能以16位的方式寫入；

等待 BSY 位被清零時(shí)，表示寫入完成。

3 查看工程的空間分布

由于內(nèi)部FLASH本身存儲(chǔ)有程序數(shù)據(jù)，若不是有意刪除某段程序代碼，一般不應(yīng)修改程序空間的內(nèi)容， 所以在使用內(nèi)部FLASH存儲(chǔ)其它數(shù)據(jù)前需要了解哪一些空間已經(jīng)寫入了程序代碼，存儲(chǔ)了程序代碼的扇區(qū)都不應(yīng)作任何修改。 通過查詢應(yīng)用程序編譯時(shí)產(chǎn)生的“*.map”后綴文件，可以了解程序存儲(chǔ)到了哪些區(qū)域， 它在工程中的打開方式見下圖，打開工程的map文件 ， 也可以到工程目錄中的“Listing”文件夾中找到，關(guān)于map文件的詳細(xì)說明可參考《MDK的編譯過程及文件類型》章節(jié)。

3.1 程序ROM的加載與執(zhí)行空間

上述說明中有兩段分別以“Load Region LR_ROM1”及“Execution Region ER_IROM1”開頭的內(nèi)容， 它們分別描述程序的加載及執(zhí)行空間。 在芯片剛上電運(yùn)行時(shí)，會(huì)加載程序及數(shù)據(jù)，例如它會(huì)從程序的存儲(chǔ)區(qū)域加載到程序的執(zhí)行區(qū)域，還把一些已初始化的全局變量從ROM復(fù)制到RAM空間， 以便程序運(yùn)行時(shí)可以修改變量的內(nèi)容。加載完成后，程序開始從執(zhí)行區(qū)域開始執(zhí)行。

在上面map文件的描述中，我們了解到加載及執(zhí)行空間的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是W55MH32內(nèi)部FLASH的首地址， 即W55MH32的程序存儲(chǔ)空間就直接是執(zhí)行空間；它們的大小(Size)分別為0x000017a8及0x0000177c， 執(zhí)行空間的ROM比較小的原因就是因?yàn)椴糠諶W-data類型的變量被拷貝到RAM空間了； 它們的最大空間(Max)均為0x00080000，即512K字節(jié)，它指的是內(nèi)部FLASH的最大空間。

計(jì)算程序占用的空間時(shí)，需要使用加載區(qū)域的大小進(jìn)行計(jì)算，本例子中應(yīng)用程序使用的內(nèi)部FLASH是從0x08000000至(0x08000000+0x000017a8)地址的空間區(qū)域。

3.2 ROM空間分布表

在加載及執(zhí)行空間總體描述之后，緊接著一個(gè)ROM詳細(xì)地址分布表，它列出了工程中的各個(gè)段(如函數(shù)、常量數(shù)據(jù))所在的地址BaseAddr及占用的空間Size， 列表中的Type說明了該段的類型，CODE表示代碼，DATA表示數(shù)據(jù)，而PAD表示段之間的填充區(qū)域，它是無效的內(nèi)容， PAD區(qū)域往往是為了解決地址對(duì)齊的問題。

觀察表中的最后一項(xiàng)，它的基地址是0x0800175c，大小為0x00000020，可知它占用的最高的地址空間為0x0800177c，跟執(zhí)行區(qū)域的最高地址0x0000177c一樣， 但它們比加載區(qū)域說明中的最高地址0x80017a8要小，所以我們以加載區(qū)域的大小為準(zhǔn)。 對(duì)比表 W55MH32大容量產(chǎn)品內(nèi)部FLASH的構(gòu)成 的內(nèi)部FLASH頁地址分布表， 可知僅使用頁0至頁2就可以完全存儲(chǔ)本應(yīng)用程序，所以從頁3(地址0x08001800)后的存儲(chǔ)空間都可以作其它用途，使用這些存儲(chǔ)空間時(shí)不會(huì)篡改應(yīng)用程序空間的數(shù)據(jù)。

4 操作內(nèi)部FLASH的庫函數(shù)

為簡(jiǎn)化編程，W55MH32標(biāo)準(zhǔn)庫提供了一些庫函數(shù)，它們封裝了對(duì)內(nèi)部FLASH寫入數(shù)據(jù)操作寄存器的過程。

4.1 FLASH解鎖、上鎖函數(shù)

對(duì)內(nèi)部FLASH解鎖、上鎖的函數(shù)見代碼清單:FLASH-2：

代碼清單:FLASH-2 FLASH解鎖、上鎖

#define FLASH_KEY1               ((uint32_t)0x45670123)
#define FLASH_KEY2               ((uint32_t)0xCDEF89AB)
/**
* @brief  對(duì)FLASH控制寄存器解鎖，使能訪問
* @param  None
* @retval None
*/
void FLASH_Unlock(void)
{
    if ((FLASH->CR & FLASH_CR_LOCK) != RESET) {
        /* 寫入確認(rèn)驗(yàn)證碼 */
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;
    }
}

/**
* @brief  對(duì)FLASH控制寄存器上鎖，禁止訪問
* @param  None
* @retval None
*/
void FLASH_Lock(void)
{
    /* 設(shè)置FLASH寄存器的LOCK位 */
    FLASH->CR |= FLASH_CR_LOCK;
}

解鎖的時(shí)候，它對(duì)FLASH_KEYR寄存器寫入兩個(gè)解鎖參數(shù)，上鎖的時(shí)候，對(duì)FLASH_CR寄存器的FLASH_CR_LOCK位置1。

4.2 設(shè)置操作位數(shù)及頁擦除

解鎖后擦除扇區(qū)時(shí)可調(diào)用FLASH_EraseSector完成，見代碼清單:FLASH-3：

代碼清單:FLASH-3 擦除扇區(qū)

/**
* @brief  擦除指定的頁
* @param  Page_Address: 要擦除的頁地址.
* @retval FLASH Status:
            可能的返回值: FLASH_BUSY, FLASH_ERROR_PG,
*           FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
*/
FLASH_Status FLASH_ErasePage(uint32_t Page_Address)
{
    FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
    /* 檢查參數(shù) */
    assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Page_Address));
    /*...此處省略XL超大容量芯片的控制部分*/
    /* 等待上一次操作完成 */
    status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

    if (status == FLASH_COMPLETE) {
        /* 若上次操作完成，則開始頁擦除 */
        FLASH->CR|= CR_PER_Set;
        FLASH->AR = Page_Address;
        FLASH->CR|= CR_STRT_Set;

        /* 等待操作完成 */
        status = FLASH_WaitForLastOperation(EraseTimeout);

        /* 復(fù)位 PER 位 */
        FLASH->CR &= CR_PER_Reset;
    }

    /* 返回擦除結(jié)果 */
    return status;
}

本函數(shù)包含一個(gè)輸入?yún)?shù)用于設(shè)置要擦除的頁地址，即目標(biāo)頁的在內(nèi)部FALSH的首地址，函數(shù)獲取地址后，根據(jù)前面的流程檢查狀態(tài)位、 向控制寄存器FLASH_CR及地址寄存器FLASH_AR寫入?yún)?shù)，配置開始擦除后，需要等待一段時(shí)間，函數(shù)中使用使用FLASH_WaitForLastOperation()等待， 擦除完成的時(shí)候才會(huì)退出FLASH_EraseSector()函數(shù)。

4.3 寫入數(shù)據(jù)

對(duì)內(nèi)部FLASH寫入數(shù)據(jù)不像對(duì)SDRAM操作那樣直接指針操作就完成了，還要設(shè)置一系列的寄存器， 利用FLASH_ProgramWord()和FLASH_ProgramHalfWord()函數(shù)可按字、半字的單位單位寫入數(shù)據(jù)， 見代碼清單:FLASH-4：

代碼清單:FLASH-4 寫入數(shù)據(jù)

/**
* @brief  向指定的地址寫入一個(gè)字的數(shù)據(jù)（32位）
* @param  Address: 要寫入的地址
* @param  Data: 要寫入的數(shù)據(jù)
* @retval FLASH Status:
        可能的返回值: FLASH_ERROR_PG,
*           FLASH_ERROR_WRP, FLASH_COMPLETE or FLASH_TIMEOUT.
*/
FLASH_Status FLASH_ProgramWord(uint32_t Address, uint32_t Data)
{
    FLASH_Status status = FLASH_COMPLETE;
    __IO uint32_t tmp = 0;

    /* 檢查參數(shù) */
    assert_param(IS_FLASH_ADDRESS(Address));
    /*...此處省略XL超大容量芯片的控制部分*/
    /* Wait for last operation to be completed */
    status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

    if (status == FLASH_COMPLETE) {
        /* 若上次操作完成，則開始頁入低16位的數(shù)據(jù)（輸入?yún)?shù)的第1部分） */
        FLASH->CR |= CR_PG_Set;

        *(__IO uint16_t*)Address = (uint16_t)Data;
        /* 等待上一次操作完成 */
        status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

        if (status == FLASH_COMPLETE) {
            /* 若上次操作完成，則開始頁入高16位的數(shù)據(jù)（輸入?yún)?shù)的第2部分） */
            tmp = Address + 2;

            *(__IO uint16_t*) tmp = Data >> 16;

            /* 等待操作完成 */
            status = FLASH_WaitForLastOperation(ProgramTimeout);

            /* 復(fù)位 PG 位  */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        } else {
            /* 復(fù)位 PG 位 */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        }
    }

    /* 返回寫入結(jié)果 */
    return status;
}

從函數(shù)代碼可了解到，它設(shè)置FLASH->CR 寄存器的PG位允許寫入后，使用16位的指針往指定的地址寫入數(shù)據(jù)，由于每次只能按16位寫入， 所以這個(gè)按字寫入的過程使用了兩次指針賦值，分別寫入指定數(shù)據(jù)的低16位和高16位，每次賦值操作后，調(diào)用FLASH_WaitForLastOperation()函數(shù)等待寫操作完畢。 標(biāo)準(zhǔn)庫里還提供了FLASH_ProgramHalfWord()函數(shù)用于每次寫入半個(gè)字，即16位，該函數(shù)內(nèi)部的執(zhí)行過程類似。

5 讀寫內(nèi)部FLASH

5.1 代碼分析

1.宏定義

#define FLASH_TEST_ADDR (0x0800F400) // 測(cè)試用Flash地址（32KB處）

地址選擇：需確保該地址未被程序代碼占用，且屬于可擦寫區(qū)域。

2.主函數(shù)邏輯

int main(void)
{
    // 初始化系統(tǒng)時(shí)鐘、串口等
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    printf("系統(tǒng)時(shí)鐘信息...");

    while (1)
    {
        FLASH_EraseProgram(number++); // 執(zhí)行擦除編程測(cè)試
        if (number == 0xFFFFFFFF)    // 防止溢出，結(jié)束測(cè)試
        {
            printf("Test Endn");
            while (1);
        }
    }
}

無限循環(huán)：持續(xù)測(cè)試，直到number溢出。

3.FLASH 擦除與編程函數(shù)

void FLASH_EraseProgram(uint32_t number)
{
    // 1. 擦除頁測(cè)試
    SYSTICK_Reset();
    FLASH_ErasePage(FLASH_TEST_ADDR);
    if (擦除成功)
        printf("擦除時(shí)間：%d msn", 計(jì)算時(shí)間);
    else
        進(jìn)入死循環(huán);

    // 2. 編程半字測(cè)試
    SYSTICK_Reset();
    for (i = 0; i < 512; i++)
        FLASH_ProgramHalfWord(地址+i*2, 0x5A5A);
    if (編程成功)
        printf("編程時(shí)間：%d msn", 計(jì)算時(shí)間);
    else
        進(jìn)入死循環(huán);
}

擦除操作：使用FLASH_ErasePage擦除整頁（通常為 2KB）。

編程操作：逐個(gè)半字寫入0x5A5A，驗(yàn)證寫入正確性。

4.時(shí)間測(cè)量函數(shù)

void SYSTICK_Reset(void)
{
    SysTick->CTRL = 0;          // 停止定時(shí)器
    SysTick->LOAD = 0xFFFFFF;   // 最大計(jì)數(shù)值
    SysTick->VAL = 0;           // 清零當(dāng)前值
    SysTick->CTRL = 0x05;       // 使能定時(shí)器，選擇HCLK時(shí)鐘
}

時(shí)間計(jì)算：通過0xFFFFFF - SysTick->VAL得到操作耗時(shí)（單位：時(shí)鐘周期）。

5. 串口配置函數(shù)

void UART_Configuration(uint32_t bound)
{
    // 使能USART1和GPIOA時(shí)鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);

    // 配置TX引腳（PA9）為復(fù)用推挽輸出
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);

    // 初始化USART1參數(shù)（波特率、數(shù)據(jù)位等）
    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

功能：配置 USART1 為 115200 波特率，用于調(diào)試輸出。

5.2 下載驗(yàn)證

6 FLASH_Eeprom

6.1 代碼分析

1.主函數(shù) main()

int main(void) {
    uint8_t datatemp[SIZE], i;
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    // 打印系統(tǒng)時(shí)鐘信息
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz...n", ...);
    printf("FLASH EEPROM Tset.n");
    // 循環(huán)讀寫FLASH
    while (1) {
        WIZFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)TEXT_Buffer, SIZE); // 寫入數(shù)據(jù)
        WIZFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)datatemp, SIZE);    // 讀取數(shù)據(jù)
        // 打印錯(cuò)誤（應(yīng)逐個(gè)字符處理）
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            printf("%sn", datatemp);         }
        memset(datatemp, 0x00, sizeof(datatemp)); // 清空數(shù)組
        delay_ms(1000); // 延時(shí)
    }
}

2.串口配置 UART_Configuration

void UART_Configuration(uint32_t bound) {
    // 使能時(shí)鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 配置串口引腳
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // PA9（發(fā)送）復(fù)用推挽，PA10（接收）浮空輸入
    // 配置串口參數(shù)：115200波特率、8位數(shù)據(jù)等
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能串口
}

配置 USART1，用于輸出調(diào)試信息。

3.串口重定向

int SER_PutChar(int ch) {
    while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)); // 等待發(fā)送完成
    USART_SendData(USART1, (uint8_t)ch);
    return ch;
}
int fputc(int c, FILE *f) {
    if (c == 'n') SER_PutChar('r'); // 換行處理
    return SER_PutChar(c); // 實(shí)現(xiàn)printf通過串口輸出
}

4. FLASH 操作

依賴eeprom.h的WIZFLASH_Write和WIZFLASH_Read，需確保其實(shí)現(xiàn) FLASH 底層操作（擦除、讀寫等）。

地址：FLASH_SAVE_ADDR 0X08008000，需在可用 FLASH 空間內(nèi)。

6.2 下載驗(yàn)證