單芯片解決方案，開啟全新體驗——W55MH32 高性能以太網單片機

W55MH32是WIZnet重磅推出的高性能以太網單片機，它為用戶帶來前所未有的集成化體驗。這顆芯片將強大的組件集于一身，具體來說，一顆W55MH32內置高性能Arm? Cortex-M3核心，其主頻最高可達216MHz；配備1024KB FLASH與96KB SRAM，滿足存儲與數據處理需求；集成TOE引擎，包含WIZnet全硬件TCP/IP協議棧、內置MAC以及PHY，擁有獨立的32KB以太網收發緩存，可供8個獨立硬件socket使用。如此配置，真正實現了All-in-One解決方案，為開發者提供極大便利。

在封裝規格上，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，專為各種復雜工控場景設計。它擁有66個GPIO、3個ADC、12通道DMA、17個定時器、2個I2C、5個串口、2個SPI接口（其中1個帶I2S接口復用）、1個CAN、1個USB2.0以及1個SDIO接口。如此豐富的外設資源，能夠輕松應對工業控制中多樣化的連接需求，無論是與各類傳感器、執行器的通信，還是對復雜工業協議的支持，都能游刃有余，成為復雜工控領域的理想選擇。 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，適合集成度高的網關模組等場景，軟件使用方法一致。更多信息和資料請進入網站或者私信獲取。

此外，本W55MH32支持硬件加密算法單元，WIZnet還推出TOE+SSL應用，涵蓋TCP SSL、HTTP SSL以及 MQTT SSL等，為網絡通信安全再添保障。

為助力開發者快速上手與深入開發，基于W55MH32L這顆芯片，WIZnet精心打造了配套開發板。開發板集成WIZ-Link芯片，借助一根USB C口數據線，就能輕松實現調試、下載以及串口打印日志等功能。開發板將所有外設全部引出，拓展功能也大幅提升，便于開發者全面評估芯片性能。

若您想獲取芯片和開發板的更多詳細信息，包括產品特性、技術參數以及價格等，歡迎訪問官方網頁，我們期待與您共同探索W55MH32的無限可能。

第二十九章 讀寫內部FLASH

1 W55MH32的內部FLASH簡介

在W55MH32芯片內部有一個FLASH存儲器，它主要用于存儲代碼，我們在電腦上編寫好應用程序后，使用下載器把編譯后的代碼文件燒錄到該內部FLASH中， 由于FLASH存儲器的內容在掉電后不會丟失，芯片重新上電復位后，內核可從內部FLASH中加載代碼并運行， 見下圖，W55MH32的內部框架圖：

除了使用外部的工具（如下載器）讀寫內部FLASH外，W55MH32芯片在運行的時候，也能對自身的內部FLASH進行讀寫，因此， 若內部FLASH存儲了應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，存儲一些程序運行時產生的需要掉電保存的數據。

由于訪問內部FLASH的速度要比外部的SPI-FLASH快得多，所以在緊急狀態下常常會使用內部FLASH存儲關鍵記錄；為了防止應用程序被抄襲， 有的應用會禁止讀寫內部FLASH中的內容，或者在第一次運行時計算加密信息并記錄到某些區域，然后刪除自身的部分加密代碼，這些應用都涉及到內部FLASH的操作。

1.1 內部FLASH的構成

W55MH32的內部FLASH包含主存儲器、系統存儲器以及選項字節區域， 它們的地址分布及大小見下表，W55MH32大容量產品內部FLASH的構成：

主存儲

系統存儲區

系統存儲區是用戶不能訪問的區域，它在芯片出廠時已經固化了啟動代碼，它負責實現串口、USB以及CAN等ISP燒錄功能。

選項字節

選項字節用于配置FLASH的讀寫保護、待機/停機復位、軟件/硬件看門狗等功能，這部分共16字節。可以通過修改FLASH的選項控制寄存器修改。

2 對內部FLASH的寫入過程

2.1 解鎖

由于內部FLASH空間主要存儲的是應用程序，是非常關鍵的數據，為了防止誤操作修改了這些內容，芯片復位后默認會給控制寄存器FLASH_CR上鎖， 這個時候不允許設置FLASH的控制寄存器，從而不能修改FLASH中的內容。

2.2 頁擦除

在寫入新的數據前，需要先擦除存儲區域，W55MH32提供了頁（扇區）擦除指令和整個FLASH擦除(批量擦除)的指令，批量擦除指令僅針對主存儲區。

頁擦除的過程如下：

檢查 FLASH_SR 寄存器中的“忙碌寄存器位 BSY”，以確認當前未執行任何 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，表示擦除完成。

2.3 寫入數據

擦除完畢后即可寫入數據，寫入數據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，以確認當前未執行任何其它的內部 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存儲器地址執行數據寫入操作，每次只能以16位的方式寫入；

等待 BSY 位被清零時，表示寫入完成。

3 查看工程的空間分布

由于內部FLASH本身存儲有程序數據，若不是有意刪除某段程序代碼，一般不應修改程序空間的內容， 所以在使用內部FLASH存儲其它數據前需要了解哪一些空間已經寫入了程序代碼，存儲了程序代碼的扇區都不應作任何修改。 通過查詢應用程序編譯時產生的“*.map”后綴文件，可以了解程序存儲到了哪些區域， 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，關于map文件的詳細說明可參考《MDK的編譯過程及文件類型》章節。

3.1 程序ROM的加載與執行空間

上述說明中有兩段分別以“Load Region LR_ROM1”及“Execution Region ER_IROM1”開頭的內容， 它們分別描述程序的加載及執行空間。 在芯片剛上電運行時，會加載程序及數據，例如它會從程序的存儲區域加載到程序的執行區域，還把一些已初始化的全局變量從ROM復制到RAM空間， 以便程序運行時可以修改變量的內容。加載完成后，程序開始從執行區域開始執行。

在上面map文件的描述中，我們了解到加載及執行空間的基地址(Base)都是0x08000000，它正好是W55MH32內部FLASH的首地址， 即W55MH32的程序存儲空間就直接是執行空間；它們的大小(Size)分別為0x000017a8及0x0000177c， 執行空間的ROM比較小的原因就是因為部分RW-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，它指的是內部FLASH的最大空間。

計算程序占用的空間時，需要使用加載區域的大小進行計算，本例子中應用程序使用的內部FLASH是從0x08000000至(0x08000000+0x000017a8)地址的空間區域。

3.2 ROM空間分布表

在加載及執行空間總體描述之后，緊接著一個ROM詳細地址分布表，它列出了工程中的各個段(如函數、常量數據)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表示數據，而PAD表示段之間的填充區域，它是無效的內容， PAD區域往往是為了解決地址對齊的問題。

觀察表中的最后一項，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，跟執行區域的最高地址0x0000177c一樣， 但它們比加載區域說明中的最高地址0x80017a8要小，所以我們以加載區域的大小為準。 對比表 W55MH32大容量產品內部FLASH的構成 的內部FLASH頁地址分布表， 可知僅使用頁0至頁2就可以完全存儲本應用程序，所以從頁3(地址0x08001800)后的存儲空間都可以作其它用途，使用這些存儲空間時不會篡改應用程序空間的數據。

4 操作內部FLASH的庫函數

為簡化編程，W55MH32標準庫提供了一些庫函數，它們封裝了對內部FLASH寫入數據操作寄存器的過程。

4.1 FLASH解鎖、上鎖函數

對內部FLASH解鎖、上鎖的函數見代碼清單: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) {
        /* 寫入確認驗證碼 */
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY1;
        FLASH->KEYR = FLASH_KEY2;
    }
}

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

解鎖的時候，它對FLASH_KEYR寄存器寫入兩個解鎖參數，上鎖的時候，對FLASH_CR寄存器的FLASH_CR_LOCK位置1。

4.2 設置操作位數及頁擦除

解鎖后擦除扇區時可調用FLASH_EraseSector完成，見代碼清單:FLASH-3：

代碼清單:FLASH-3 擦除扇區

/**
* @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 */
    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);

        /* 復位 PER 位 */
        FLASH->CR &= CR_PER_Reset;
    }

    /* 返回擦除結果 */
    return status;
}

本函數包含一個輸入參數用于設置要擦除的頁地址，即目標頁的在內部FALSH的首地址，函數獲取地址后，根據前面的流程檢查狀態位、 向控制寄存器FLASH_CR及地址寄存器FLASH_AR寫入參數，配置開始擦除后，需要等待一段時間，函數中使用使用FLASH_WaitForLastOperation()等待， 擦除完成的時候才會退出FLASH_EraseSector()函數。

4.3 寫入數據

對內部FLASH寫入數據不像對SDRAM操作那樣直接指針操作就完成了，還要設置一系列的寄存器， 利用FLASH_ProgramWord()和FLASH_ProgramHalfWord()函數可按字、半字的單位單位寫入數據， 見代碼清單:FLASH-4：

代碼清單:FLASH-4 寫入數據

/**
* @brief  向指定的地址寫入一個字的數據（32位）
* @param  Address: 要寫入的地址
* @param  Data: 要寫入的數據
* @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 */
    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位的數據（輸入參數的第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位的數據（輸入參數的第2部分） */
            tmp = Address + 2;

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

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

            /* 復位 PG 位  */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        } else {
            /* 復位 PG 位 */
            FLASH->CR &= CR_PG_Reset;
        }
    }

    /* 返回寫入結果 */
    return status;
}

從函數代碼可了解到，它設置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據，由于每次只能按16位寫入， 所以這個按字寫入的過程使用了兩次指針賦值，分別寫入指定數據的低16位和高16位，每次賦值操作后，調用FLASH_WaitForLastOperation()函數等待寫操作完畢。 標準庫里還提供了FLASH_ProgramHalfWord()函數用于每次寫入半個字，即16位，該函數內部的執行過程類似。

5 讀寫內部FLASH

5.1 代碼分析

1.宏定義

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

地址選擇：需確保該地址未被程序代碼占用，且屬于可擦寫區域。

2.主函數邏輯

int main(void)
{
    // 初始化系統時鐘、串口等
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    printf("系統時鐘信息...");

    while (1)
    {
        FLASH_EraseProgram(number++); // 執行擦除編程測試
        if (number == 0xFFFFFFFF)    // 防止溢出，結束測試
        {
            printf("Test Endn");
            while (1);
        }
    }
}

無限循環：持續測試，直到number溢出。

3.FLASH 擦除與編程函數

void FLASH_EraseProgram(uint32_t number)
{
    // 1. 擦除頁測試
    SYSTICK_Reset();
    FLASH_ErasePage(FLASH_TEST_ADDR);
    if (擦除成功)
        printf("擦除時間：%d msn", 計算時間);
    else
        進入死循環;

    // 2. 編程半字測試
    SYSTICK_Reset();
    for (i = 0; i < 512; i++)
        FLASH_ProgramHalfWord(地址+i*2, 0x5A5A);
    if (編程成功)
        printf("編程時間：%d msn", 計算時間);
    else
        進入死循環;
}

擦除操作：使用FLASH_ErasePage擦除整頁（通常為 2KB）。

編程操作：逐個半字寫入0x5A5A，驗證寫入正確性。

4.時間測量函數

void SYSTICK_Reset(void)
{
    SysTick->CTRL = 0;          // 停止定時器
    SysTick->LOAD = 0xFFFFFF;   // 最大計數值
    SysTick->VAL = 0;           // 清零當前值
    SysTick->CTRL = 0x05;       // 使能定時器，選擇HCLK時鐘
}

時間計算：通過0xFFFFFF - SysTick->VAL得到操作耗時（單位：時鐘周期）。

5. 串口配置函數

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

    // 配置TX引腳（PA9）為復用推挽輸出
    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（波特率、數據位等）
    USART_Init(USART_TEST, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART_TEST, ENABLE);
}

功能：配置 USART1 為 115200 波特率，用于調試輸出。

5.2 下載驗證

6 FLASH_Eeprom

6.1 代碼分析

1.主函數 main()

int main(void) {
    uint8_t datatemp[SIZE], i;
    delay_init();
    UART_Configuration(115200);
    // 打印系統時鐘信息
    RCC_GetClocksFreq(&clocks);
    printf("SYSCLK: %3.1fMhz...n", ...);
    printf("FLASH EEPROM Tset.n");
    // 循環讀寫FLASH
    while (1) {
        WIZFLASH_Write(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)TEXT_Buffer, SIZE); // 寫入數據
        WIZFLASH_Read(FLASH_SAVE_ADDR, (u16 *)datatemp, SIZE);    // 讀取數據
        // 打印錯誤（應逐個字符處理）
        for (i = 0; i < SIZE; i++) {
            printf("%sn", datatemp);         }
        memset(datatemp, 0x00, sizeof(datatemp)); // 清空數組
        delay_ms(1000); // 延時
    }
}

2.串口配置 UART_Configuration

void UART_Configuration(uint32_t bound) {
    // 使能時鐘
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_USART1 | RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    // 配置串口引腳
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); // PA9（發送）復用推挽，PA10（接收）浮空輸入
    // 配置串口參數：115200波特率、8位數據等
    USART_Init(USART1, &USART_InitStructure);
    USART_Cmd(USART1, ENABLE); // 使能串口
}

配置 USART1，用于輸出調試信息。

3.串口重定向

int SER_PutChar(int ch) {
    while (!USART_GetFlagStatus(USART1, USART_FLAG_TC)); // 等待發送完成
    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); // 實現printf通過串口輸出
}

4. FLASH 操作

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

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

6.2 下載驗證