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MCU的闪存(FLASH)按机制结构划分区域

好的,你问的是MCU 内部 Flash(闪存)按功能结构划分,这个问题其实涉及到 Flash 在 MCU 中的物理布局与功能分区,不同厂商(STM32、NXP、TI、Microchip 等)的划分思路相似,但命名可能略有不同。


一、按作用结构划分

MCU 内部的 Flash 存储器一般按功能划分为以下几个核心部分:

1. 主存储区(Main Flash Memory / Code Area)


2. 系统存储区(System Memory / Boot ROM)

  • 作用:存放厂家固化的 Bootloader(系统启动程序)和硬件驱动函数(如 USB DFU、UART ISP、I2C/SPI 编程等)。
  • 特点
    • 用户无法修改(出厂已固化)
    • 启动时可通过 Boot 引脚或选项字节选择从此区域启动
    • 通常容量较小(几 KB ~ 几十 KB)
  • 常见名称
    • STM32:System memory
    • NXP:ROM / Boot ROM
    • TI:System ROM

3. 选项字节区(Option Bytes / Configuration Area)

  • 作用:存储 MCU 的调整参数,影响启动行为、安全保护、电源管理等。
  • 特点
    • 位置通常在 Flash 最高地址区或单独的配置扇区
    • 写/擦除需特殊解锁流程
    • 修改后一般需要复位才能生效
  • 常见内容
    • 启动模式选择(Flash / SRAM / System Memory)
    • 读保护等级(RDP)
    • 写保护(WRP)
    • BOR(Brown-Out Reset)等级
    • 硬件看门狗调整
  • 常见名称
    • STM32:Option Bytes
    • NXP:FTFA (Flash Configuration Field)
    • Microchip:Configuration Words

4. 数据存储区(Data Flash / EEPROM Emulation Area)

  • 作用:用于存储用户数据,相当于片内 EEPROM(部分 MCU 没有独立 EEPROM,需用 Flash 模拟)。
  • 特点
    • 按页/扇区擦写
    • 擦写寿命低于真正的 EEPROM(1万~10万次)
    • 可借助软件算法构建资料更新(如“页交换”)
  • 常见名称
    • STM32:无专用 Data Flash,需在主 Flash 中划分
    • NXP:FlexMemory / Data Flash
    • Renesas:Data Flash

5. 其他特殊功能区

  • 信息块(Information Block):存放芯片序列号、校准数据(如 ADC 校准值)等
  • 安全区(Secure Flash):部分带安全功能的 MCU 用于存放加密密钥、安全代码
  • OTA 升级区(Dual Bank):部分 MCU 将主 Flash 分成两个 Bank,支持一边运行一边更新固件

二、功能结构示意图(通用型)

┌───────────────────────────────────────┐
│           Main Flash Memory           │  用户代码区(可分区为 Bank1 / Bank2)
│  (Code, const data, lookup tables...) │
├───────────────────────────────────────┤
│       Data Flash / EEPROM Area        │  数据存储区(可模拟EEPROM)
├───────────────────────────────────────┤
│       System Memory (Boot ROM)        │  出厂Bootloader
├───────────────────────────────────────┤
│        Option Bytes / Config Area     │  启动配置、保护等级等
└───────────────────────────────────────┘

三、访问与控制方式

  • 代码执行:从主存储区或系统存储区直接取指执行
  • 数据读取:CPU 数据总线访问(哈佛架构 MCU 有 I-Code 和 D-Code 总线)
  • 编程/擦除:通过 Flash 控制器寄存器(如 FLASH_CR, FLASH_SR)控制
  • 保护机制:通过选项字节设置读/写保护、安全等级

四、总结对比

功能分区主要作用是否可写(用户)容量典型位置
主存储区用户代码、常量可(需解锁)最大低地址区
系统存储区出厂Bootloader固定地址
选项字节区配置与保护可(特殊流程)极小高地址区
数据存储区/EEPROM用户数据存储可(需解锁)小~中主Flash末尾或独立
信息块/安全区序列号、密钥、校准数据否/限写极小固定地址
http://www.hskmm.com/?act=detail&tid=19725

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