開發(fā)環(huán)境：

MDK：Keil 5.30

開發(fā)板：GD32F207I-EVAL

MCU：GD32F207IK

1 GD32存儲結(jié)構(gòu)的工作原理

1.1 Cortex-M內(nèi)核的存儲器映射

存儲器映射是指把芯片中或芯片外的FLASH，RAM，外設(shè)，BOOTBLOCK等進(jìn)行統(tǒng)一編址。即用地址來表示對象。這個地址絕大多數(shù)是由廠家規(guī)定好的，用戶只能用而不能改。用戶只能在掛外部RAM或FLASH的情況下可進(jìn)行自定義。

如下圖，是Cortex-M3存儲器映射結(jié)構(gòu)圖。

Cortex-M3是32位的內(nèi)核，因此其PC指針可以指向2^32=4G的地址空間，也就是0x0000_0000 - 0xFFFF_FFFF這一大塊空間。根據(jù)圖中描述，Cortex-M3內(nèi)核將0x0000_0000 - 0xFFFF_FFFF這塊4G大小的空間分成8大塊：代碼、SRAM、外設(shè)、外部RAM、外部設(shè)備、專用外設(shè)總線-內(nèi)部、專用外設(shè)總線-外部、特定廠商等，因此使用該內(nèi)核的設(shè)計者必須按照這個進(jìn)行各自芯片的存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計。

1.2 GD32存儲器結(jié)構(gòu)

首先，我們對比一下Cortex-M3存儲器結(jié)構(gòu)和GD32存儲器結(jié)構(gòu)：

圖中可以很清晰的看到，GD32的存儲器結(jié)構(gòu)和Cortex-M3的很相似，不同的是，GD32加入了很多實(shí)際的東西，如：Flash、SRAM等。只有加入了這些東西，才能成為一個擁有實(shí)際意義的、可以工作的處理芯片-GD32。

GD32的存儲器地址空間被劃分為大小相等的8塊區(qū)域，每塊區(qū)域大小為512MB。

對GD32存儲器知識的掌握，實(shí)際上就是對Flash和SRAM這兩個區(qū)域知識的掌握。

2 FLASH讀寫數(shù)據(jù)

2.1 GD32的Flash

GD32的Flash，嚴(yán)格說，應(yīng)該是Flash模塊。該Flash模塊包括：Flash主存儲區(qū)（Main memory）、Flash信息區(qū)（Information block），以及Flash存儲接口寄存器區(qū)（Flash memory interface）。三個組成部分分別在0x0000 0000 - 0xFFFF FFFF不同的區(qū)域，GD32F2的Flash結(jié)構(gòu)如下表所示。

【注】信息塊存儲了boot loader，不能被用戶編程或擦除。

GD32的閃存模塊由：主存儲閃存塊、信息塊和選項字節(jié)塊3部分組成。

主存儲器 ，該部分用來存放代碼和數(shù)據(jù)常數(shù)（如加const類型的數(shù)據(jù)）。對于主存儲閃存容量不多于512KB的GD32F20x_CL，閃存頁大小為2KB。對于主存儲閃存容量不少于768KB的GD32F20x_CL，使用了兩片閃存；前512KB容量在第一片閃存（bank0）中，后續(xù)的容量在第二片閃存（bank1）中。其中bank0的閃存頁大小為2KB， bank1的閃存頁大小為4KB。主存儲閃存的每頁都可以單獨(dú)擦除。

__信息__塊，是用來存儲GD自帶的啟動程序，用于串口下載，當(dāng)B0接3.3V，B1接GND時，運(yùn)行的就這部分代碼，用戶選擇字節(jié)，則一般用于配置保護(hù)等功能。

選項字節(jié)塊 ，該部分用于控制閃存儲器讀取等，是整個閃存儲器的控制機(jī)構(gòu)。

對于主存儲器和信息塊的寫入有內(nèi)嵌的閃存編程管理；編程與擦除的高壓由內(nèi)部產(chǎn)生。

在執(zhí)行閃存寫操作時，任何對閃存的讀操作都會鎖定總線，在寫完成后才能正確進(jìn)行，在進(jìn)行讀取或擦除操作時，不能進(jìn)行代碼或者數(shù)據(jù)的讀取操作。

下面對GD32的存儲器進(jìn)行總結(jié)。

圖中淡藍(lán)色就是你需要知道的。

• Peripherals：外設(shè)的存儲器映射，對該區(qū)域操作，就是對相應(yīng)的外設(shè)進(jìn)行操作；

• SRAM：運(yùn)行時臨時存放代碼的地方；

• Flash：存放代碼的地方；

• System Memory：GD32出廠時自帶的你只能使用，不能寫或擦除；

• Option Bytes：可以按照用戶的需要進(jìn)行配置（如配置看門狗為硬件實(shí)現(xiàn)還是軟件實(shí)現(xiàn)）；

今后，你的編寫代碼、程序運(yùn)行、寄存器設(shè)置、ICP、IAP都依靠這些東西。

2.2 FLASH讀寫實(shí)現(xiàn)

GD32F20x 系列產(chǎn)品的片上 Flash 起始地址時 0x0800 0000，最大容量可達(dá) 3072 KB。讀操作為 0 等待，可支持字節(jié)、半字(16 bits)和字(32 bits)訪問。 Flash 編程以半字(16 bits)或字(32bits)為單位。擦除可以以頁(page)為單位，也可以進(jìn)行全片擦除（information blocks 除外）。

Flash的寄存器有很多，當(dāng)時GD的工程師已經(jīng)封裝好了，直接用就可以，我這里就不在貼出來了。

Flash操作很簡單，我們將數(shù)據(jù)寫入到Flash中，再將其讀出來。主要有以下步驟：

1.Flash解鎖操作

2.清除Flash標(biāo)志

3.頁擦除

4.讀寫操作

5.鎖定

核心代碼如下：

#define FLASH_ADR 0x0807F800

/**

  * @brief  flash test

  * @param  WriteAddr, InData

  * @retval OutData

  */

uint32_t flash_test(uint32_t WriteAddr, uint32_t InData)

{

    uint32_t OutData = 0;

    //解鎖

    fmc_unlock();

    //清除標(biāo)志位

    fmc_flag_clear(FMC_FLAG_BANK0_PGERR | FMC_FLAG_BANK0_WPERR | FMC_FLAG_BANK0_END | FMC_FLAG_BANK1_PGERR | FMC_FLAG_BANK1_WPERR | 

    FMC_FLAG_BANK1_END);

    //要擦出頁的起始地址

    fmc_page_erase(WriteAddr);

    //寫數(shù)據(jù)

    fmc_word_program(WriteAddr, InData);

    //鎖定

    fmc_lock();

    OutData=(*(__IO uint32_t*)(WriteAddr));

    return OutData;

}

程序就不講了，這里需要注意一個C語言的知識點(diǎn)。

OutData=(*(__IO uint32_t*)(WriteAddr));

這一句很多新手很懵逼，也就是從一個地址中讀取數(shù)據(jù)，多看看指針相關(guān)的知識就好理解了。

主函數(shù)如下：

/*

    brief      main function

    param[in]  none

    param[out] none

    retval     none

*/

int main(void)

{

    uint32_t InData = 12345678;

    uint32_t OutData;

    // systick init

    sysTick_init();

    //usart init 115200 8-N-1

    com_init(COM1, 115200, 0, 1);

    // led1 init

    led_init(LED1);

    printf('InData = %d\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n',InData);

    // flash test

    OutData= flash_test(FLASH_ADR, InData);

    printf('OutData = %d\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n',OutData);

    if(OutData == InData)

    {

        printf('Flash test success !\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n');

    }

    else

    {

        printf('Flash test fail !\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\r\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\n');

    }

    while(1)

    {

        led_on(LED1);   // 亮

        delay_ms(1000);

        led_off(LED1);   // 滅 

        delay_ms(1000);

    }

}

2.3 實(shí)驗結(jié)果

將程序邊看一完成后下載到板子中，通過串口助手，按下板子的復(fù)位按鍵可以看到如下現(xiàn)象。

3 SRAM啟動

3.1 GD32的啟動模式

首先要回顧一下GD32的啟動模式，因為啟動模式?jīng)Q定了向量表的位置，GD32有三種啟動模式：

1)主閃存存儲器(Main Flash)啟動：從GD32內(nèi)置的Flash啟動(0x0800 0000-0x0807 FFFF)，一般我們使用JTAG或者SWD模式下載程序時，就是下載到這個里面，重啟后也直接從這啟動程序。以0x08000000 對應(yīng)的內(nèi)存為例，則該塊內(nèi)存既可以通過0x00000000 操作也可以通過0x08000000 操作，且都是操作的同一塊內(nèi)存。

2)系統(tǒng)存儲器(System Memory)啟動：從系統(tǒng)存儲器啟動(0x1FFFF000 - 0x1FFF F7FF)，這種模式啟動的程序功能是由廠家設(shè)置的。一般來說，我們選用這種啟動模式時，是為了從串口下載程序，因為在廠家提供的ISP程序中，提供了串口下載程序的固件，可以通過這個ISP程序?qū)⒂脩舫绦蛳螺d到系統(tǒng)的Flash中。以0x1FFFFFF0對應(yīng)的內(nèi)存為例，則該塊內(nèi)存既可以通過0x00000000 操作也可以通過0x1FFFFFF0操作，且都是操作的同一塊內(nèi)存。

3)片上SRAM啟動：從內(nèi)置SRAM啟動(0x2000 0000-0x3FFFFFFF)，既然是SRAM，自然也就沒有程序存儲的能力了，這個模式一般用于程序調(diào)試。SRAM 只能通過0x20000000進(jìn)行操作，與上述兩者不同。從SRAM 啟動時，需要在應(yīng)用程序初始化代碼中重新設(shè)置向量表的位置。

用戶可以通過設(shè)置BOOT0和BOOT1的引腳電平狀態(tài)，來選擇復(fù)位后的啟動模式。如下圖所示：

啟動模式只決定程序燒錄的位置 ，加載完程序之后會有一個重映射(映射到0x00000000地址位置)；真正產(chǎn)生復(fù)位信號的時候，CPU還是從開始位置執(zhí)行。

值得注意的是GD32上電復(fù)位以后，代碼區(qū)都是從0x00000000開始的，三種啟動模式只是將各自存儲空間的地址映射到0x00000000中。

3.2 GD32的SRAM

不同類型的Cortex-M單片機(jī)的SRAM大小是不一樣的，但是他們的起始地址都是0x2000 0000，終止地址都是0x2000 0000+其固定的容量大小。

SRAM的理解比較簡單，其作用是用來存取各種動態(tài)的輸入輸出數(shù)據(jù)、中間計算結(jié)果以及與外部存儲器交換的數(shù)據(jù)和暫存數(shù)據(jù)。設(shè)備斷電后，SRAM中存儲的數(shù)據(jù)就會丟失。

GD32F20x 系列產(chǎn)品的片上 SRAM 起始地址是 0x2000 0000，最大容量可達(dá) 384KB，可支持字節(jié)、半字(16bits)和字(32bits)訪問。 片上 SRAM 被分為 SRAM0、 SRAM1 和 SRAM2 等三個模塊，且每個模塊都有一個與 AHB 總線矩陣連接的專用接口，這意味著它們可以被同時訪問。

3.3 片上SRAM啟動實(shí)現(xiàn)

在使用片上SRAM調(diào)試之前，需要了解為何要使用片上SARM來啟動程序，因此GD32的片上Flash的擦寫次數(shù)有限，若超過最大擦除次數(shù)則會損壞內(nèi)部Flash，因此在平時的程序調(diào)試階段，最好使用SRAM啟動。

總的來說，SRAM啟動程序有如下用途：

1.調(diào)試階段，需要頻繁更新程序，可以SRAM啟動，加快調(diào)試，減少flash擦寫損耗

2.程序SWD/JTAG接口已經(jīng)配置為普通端口，程序啟動后無法程序更新，可在SRAM中啟動后，再更新flash程序

3.程序已經(jīng)開啟了讀保護(hù)，可在SRAM啟動后，進(jìn)行讀保護(hù)關(guān)閉

片上SRAM啟動實(shí)現(xiàn)的方法很簡單，這里以GDF207+Keil5舉例，實(shí)現(xiàn)方法如下：

1.修改內(nèi)存分配

修改了內(nèi)存分配，也就是修改分散加載文件xxx.sct文件。

修改后再次生成工程，分散文件也會修改。

下面談?wù)凷RAM參數(shù)的分配，首先確定MCU的RAM大小，筆者使用的MCU是GD32F207，因此SRAM大小是256KB，然后還需要根據(jù)程序的編譯大小來分配SRAM空間。

如果想方便點(diǎn)可以直接看MAP文件。

FLASH和RAM的大小分別如下：

Flash = Code + RO Data + RW Data = 3.88KB(3968)

RAM = RW-data + ZI-data=8.07KB(8264)

因此筆者這里分配空間如下：

IROM1地址為0x2000 0000, 大小是0x10000=65536=64kB

IRAM1地址為0x2000 3000, 大小是0x20000=131072=128kB

當(dāng)然啦，SRAM空間分配需要根據(jù)自己的 MCU來決定。

2.修改debug配置

新建RAM.ini文件，配置如下：

/*----------------------------------------------------------------------------

 * Name:    RAM.ini

 * Purpose: RAM Debug Initialization File

 * Note(s):

 *----------------------------------------------------------------------------*/

/*----------------------------------------------------------------------------

  Setup()  configure PC & SP for RAM Debug

 *----------------------------------------------------------------------------*/

FUNC void Setup (void) {

  SP = _RDWORD(0x20000000);          // Setup Stack Pointer

  PC = _RDWORD(0x20000004);          // Setup Program Counter

  _WDWORD(0xE000ED08, 0x20000000);   // Setup Vector Table Offset Register

}

FUNC void OnResetExec (void)  {      // executes upon software RESET

  Setup();                           // Setup for Running

}

load %L incremental

Setup();                             // Setup for Running

g, main

然后加載進(jìn)來。

RAM.ini文件主要是初始化SP和PC指針。Cortex-M3復(fù)位時會從0x00000000和0x00000004的相對位置取出MSP初值以及將復(fù)位向量地址賦給PC，在SRAM中的絕對位置就是0x20000000和0x20000004。GD32F207需要手動配置。

3.修改下載配置

需要把程序下載到SRAM，修改相應(yīng)的下載地址。

4.修改中斷向量表指針

由啟動文件可知，程序啟動首先執(zhí)行Reset_Handler函數(shù)，SRAM啟動硬件強(qiáng)制將PC指針賦值為0x200001E0，PC指針加1開始執(zhí)行啟動文件，故Reset_Handler函數(shù)的運(yùn)行地址需為0x200001E1才行，否則程序就會跑飛。

因此需要在中斷向量表的末尾添加SPACE 0x96。

同時在在main函數(shù)中添加設(shè)置中斷向量表以及系統(tǒng)初化函數(shù)。

nvic_vector_table_set(NVIC_VECTTAB_RAM,0x00);

SystemInit();

5.修改啟動模式

這里選擇SRAM啟動，因此BOOT0->1 BOOT1->1。

最后編譯下載程序，然后就可以運(yùn)行程序了。