基于MM32实现NOR FLASH运行应用程序的过程解析

在项目开发之初，我们会根据设计需求来选择符合要求的芯片。其中，RAM决定了程序运行时的内存大小，ROM决定了应用程序的存储空间大小。但对于应用功能特别大的项目，MCU内部的FLASH（ROM）存储空间就无法满足要求了。这个时候就需要外扩程序存储空间，而NOR FLASH就是其中一种解决方案。

文结合涉及到的技术点一一做了详细介绍和说明，包含如下四大内容：

1. KEIL下载程序配置及说明 2. MM32实现跳转到NOR FLASH运行程序 3. 基于MM32的NOR FLASH下载算法实现 4. MM32实现NOR FLASH应用程序编程，下载程序并运行

一、KEIL下载程序配置及说明

通过对项目工程的配置，在KEIL在编译完工程后，会生成相应的HEX或BIN格式的程序烧录文件，点击Download下载按键后，会将烧录文件烧录到芯片中。

点击Option for Target魔术棒按键，在弹出的Option for Target窗口中的Output选项卡中设置生成程序烧录文件名，并勾选Create HEX file选项，如下图所示：

如果需要同时再生成BIN格式的程序烧录文件，我们可以在User选项卡中进行如下图的配置：

接着，在Debug选项卡中选择相应的调试下载工具。

在Utilities选项卡中配置下载设置（使用与Debug相同的工具进行下载程序），如下图所示：

另外Utilities选项卡中，点击Settings按键，在弹出的窗口中Flash Download选项卡中进行如下配置：

下载功能设置：包括擦出选择、编程、校验和下载完成后复位芯片并运行应用程序。

编程（下载）算法选择：一般在创建工程选择相应的芯片后，这边的下载算法就默认了，如果没有我们可以点击ADD按键添加相对应的下载算法；下载算法列举了描述、设备存储空间大小、设备类型以及地址区间范围。

编程（下载）算法在RAM中的位置：这个一般是默认的，START表示芯片RAM的起始地址，这个是由芯片决定的；SIZE表示最大支持的编程（下载）算法的程序空间大小，这个可以修改，但不得小于下载算法程序大小。

待这些都配置完成后，我们编译工程代码，无错误警告后，点击Download下载按键，即可下载应用程序到芯片中。

那么，在点击了Download按键后，那KEIL是如何将烧录程序下载到芯片中去的呢？

简单来说，就是KEIL软件根据配置将编程（下载）算法加载到芯片指定的RAM空间去（这个空间就是上述的以START作为起始地址，SIZE大小的RAM空间），并运行下载算法，对下载文件进行解析，将需要写入的数据通过下载算法写到指定的存储地址上，完成上述编程的过程。

二、MM32实现跳转到NOR FLASH运行程序

MM32F3270系列MCU支持存储控制器FSMC功能，可配置的静态存储器包括SRAM、NOR FLASH；另外还支持80806800接口，可以应用到LCD显示上。

NOR FLASH之所以可以运行程序，主要是因为其内部地址/数据线是分开的，支持字节访问，符合CPU指令译码执行的要求（NOR FLASH上储存了指令代码，MCU给NOR FLASH一个地址，NOR FLASH就向MCU返回相应地址上的数据，让MCU执行，中间不需要额外的处理操作）。

那通过上述的描述，使用MM32实现跳转到NOR FLASH运行程序，我们就只需要在基于MM32内部FLASH运行的基础上实现NOR FLASH与MCU之间的FSMC初始化配置，以及程序跳转这两个操作步骤，具体参考代码如下所示：

FSMC初始化配置：

/******************************************************************************** [url=home.php?mod=space&uid=288409]@file[/url] NOR.c* [url=home.php?mod=space&uid=187600]@author[/url] King* [url=home.php?mod=space&uid=895143]@version[/url] V1.00* [url=home.php?mod=space&uid=212281]@date[/url] 25-Jan-2021* [url=home.php?mod=space&uid=247401]@brief[/url] ......*******************************************************************************//* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/#define __NOR_C__/* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include "NOR.h"/* Private typedef -----------------------------------------------------------*//* Private define ------------------------------------------------------------*//* Private macro -------------------------------------------------------------*//* Private variables ---------------------------------------------------------*//* Private function prototypes -----------------------------------------------*//* Private functions ---------------------------------------------------------*//* Exported variables --------------------------------------------------------*//* Exported function prototypes ----------------------------------------------*//******************************************************************************** @brief* @param* @retval* [url=home.php?mod=space&uid=93590]@Attention[/url]*******************************************************************************/void NOR_InitGPIO(void){GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;RCC_AHBPeriphClockCmd(RCC_AHBPeriph_GPIOD | RCC_AHBPeriph_GPIOE |RCC_AHBPeriph_GPIOF | RCC_AHBPeriph_GPIOG , ENABLE);GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_12); /* FSMC_D0 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_12); /* FSMC_D1 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_12); /* FSMC_D2 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_12); /* FSMC_D3 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource7, GPIO_AF_12); /* FSMC_D4 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_12); /* FSMC_D5 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_12); /* FSMC_D6 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_12); /* FSMC_D7 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_12); /* FSMC_D8 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_12); /* FSMC_D9 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_12); /* FSMC_D10 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_12); /* FSMC_D11 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_12); /* FSMC_D12 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource8, GPIO_AF_12); /* FSMC_D13 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_12); /* FSMC_D14 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource10, GPIO_AF_12); /* FSMC_D15 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_12); /* FSMC_A0 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_12); /* FSMC_A1 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_12); /* FSMC_A2 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_12); /* FSMC_A3 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_12); /* FSMC_A4 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_12); /* FSMC_A5 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_12); /* FSMC_A6 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_12); /* FSMC_A7 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource14, GPIO_AF_12); /* FSMC_A8 */GPIO_PinAFConfig(GPIOF, GPIO_PinSource15, GPIO_AF_12); /* FSMC_A9 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource0, GPIO_AF_12); /* FSMC_A10 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource1, GPIO_AF_12); /* FSMC_A11 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource2, GPIO_AF_12); /* FSMC_A12 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_12); /* FSMC_A13 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_12); /* FSMC_A14 */GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_12); /* FSMC_A15 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource11, GPIO_AF_12); /* FSMC_A16 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource12, GPIO_AF_12); /* FSMC_A17 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource13, GPIO_AF_12); /* FSMC_A18 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource3, GPIO_AF_12); /* FSMC_A19 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_12); /* FSMC_A20 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_12); /* FSMC_A21 */GPIO_PinAFConfig(GPIOE, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_12); /* FSMC_A22 */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource4, GPIO_AF_12); /* FSMC_NOE */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource5, GPIO_AF_12); /* FSMC_NWE */GPIO_PinAFConfig(GPIOD, GPIO_PinSource6, GPIO_AF_12); /* FSMC_NWAIT*/GPIO_PinAFConfig(GPIOG, GPIO_PinSource9, GPIO_AF_12); /* FSMC_NE2 *//* D00 - D01 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* D02 - D03 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* D04 - D12 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7 | GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 |GPIO_Pin_10 | GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 |GPIO_Pin_13 | GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);/* D13 - D15 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_8 | GPIO_Pin_9 | GPIO_Pin_10;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* A00 - A05 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 |GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);/* A06 - A09 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13 |GPIO_Pin_14 | GPIO_Pin_15;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOF, &GPIO_InitStructure);/* A10 - A15 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0 | GPIO_Pin_1 | GPIO_Pin_2 |GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);/* A16 - A18 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_11 | GPIO_Pin_12 | GPIO_Pin_13;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* A19 - A22 */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_3 | GPIO_Pin_4 |GPIO_Pin_5 | GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOE, &GPIO_InitStructure);/* NOE(PD4) NWE(PD5) configuration */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_4 | GPIO_Pin_5;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* NWAIT(PD6) configuration */GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_IPU;GPIO_Init(GPIOD, &GPIO_InitStructure);/* NE2(PG9) configuration */GPIO_StructInit(&GPIO_InitStructure);GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_9;GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AF_PP;GPIO_Init(GPIOG, &GPIO_InitStructure);}/******************************************************************************** @brief* @param* @retval* @attention*******************************************************************************/void NOR_InitFSMC(void){FSMC_InitTypeDef FSMC_InitStructure;FSMC_NORSRAM_Bank_InitTypeDef FSMC_BankInitStructure;RCC_AHB3PeriphClockCmd(RCC_AHB3ENR_FSMC, ENABLE);FSMC_NORSRAM_BankStructInit(&FSMC_BankInitStructure);FSMC_BankInitStructure.FSMC_SMReadPipe = 0;FSMC_BankInitStructure.FSMC_ReadyMode = 0;FSMC_BankInitStructure.FSMC_WritePeriod = 5; /* W:WE Pulse Width : [0, 63] */FSMC_BankInitStructure.FSMC_WriteHoldTime = 3; /* W:Address/Data Hold Time : [0, 3] */FSMC_BankInitStructure.FSMC_AddrSetTime = 3; /* W:Address Setup Time : [0, 3] */FSMC_BankInitStructure.FSMC_ReadPeriod = 8; /* R:Read Cycle Time : [0, 63] */FSMC_BankInitStructure.FSMC_DataWidth = FSMC_DataWidth_16bits;FSMC_NORSRAM_Bank_Init(&FSMC_BankInitStructure, FSMC_NORSRAM_BANK1);FSMC_NORSRAMStructInit(&FSMC_InitStructure);FSMC_InitStructure.FSMC_Mode = FSMC_Mode_NorFlash;FSMC_InitStructure.FSMC_TimingRegSelect = FSMC_TimingRegSelect_1;FSMC_InitStructure.FSMC_MemSize = FSMC_MemSize_64MB;FSMC_InitStructure.FSMC_MemType = FSMC_MemType_FLASH;FSMC_InitStructure.FSMC_AddrDataMode = FSMC_AddrDataDeMUX;FSMC_NORSRAMInit(&FSMC_InitStructure);}/******************************************************************************** @brief* @param* @retval* @attention*******************************************************************************/void NOR_Init(void){NOR_InitGPIO();NOR_InitFSMC();}/******************* (C) COPYRIGHT 2022 *************************END OF FILE***/

程序跳转代码：

/******************************************************************************** @file main.c* @author King* @version V1.00* @date 25-Jan-2021* @brief ......*******************************************************************************//* Define to prevent recursive inclusion -------------------------------------*/#define __MAIN_C__/* Includes ------------------------------------------------------------------*/#include "main.h"/* Private typedef -----------------------------------------------------------*/typedef void (*pFunction)(void);/* Private define ------------------------------------------------------------*/#define ApplicationAddress ((uint32_t)0x64000000)/* Private macro -------------------------------------------------------------*//* Private variables ---------------------------------------------------------*/uint32_t JumpAddress = 0;pFunction JumpToApplication;/* Private function prototypes -----------------------------------------------*//* Private functions ---------------------------------------------------------*//* Exported variables --------------------------------------------------------*//* Exported function prototypes ----------------------------------------------*//******************************************************************************** @brief* @param* @retval* @attention*******************************************************************************/int main(void){NOR_Init();/* Jump to code loaded in NOR memory and execute it ***********************/JumpAddress = *(volatile uint32_t *)(ApplicationAddress + 4);JumpToApplication = (pFunction)JumpAddress;/* Initialize user application's Stack Pointer */__set_MSP(*(volatile uint32_t *)ApplicationAddress);JumpToApplication();while(1);}/******************* (C) COPYRIGHT 2022 *************************END OF FILE***/

KEIL工程的相关配置：

三、基于MM32的NOR FLASH下载算法实现

在能够成功跳转到NOR FLASH运行程序后，我们就需要将应用程序下载到NOR FLASH就可以了。

结合第一小结，一般MCU自带的下载算法只是将程序下载到自身内部的FLASH存储空间，如果需要将程序下载到外扩的NOR FLASH，我们可以使用烧录工具，将程序烧录进NOR FLASH。但在开发调试过程中，这显然不太方便，所以我们就需要自行编写下载算法，来实现MM32与NOR FLASH之间的程序编程。

应该怎么去编写这个下载算法呢？

首先，在KEIL的安装路径下：C:Keil_v5ARMFlash有一个_Template的下载算法工程模板，我们将其直接拷贝一份，重命名为MM32F3270_NOR_FLM；打开KEIL工程，里面主要有两个文件FlashDev.c和FlashPrg.c

FlashDev.c主要是用来描述存储特性的，包括Device Name、Device Type、Device Start Address、Device Size in Bytes等等，这些特性的值，我们可以根据NOR FLASH的特性值来填写，编程超时时间和擦出超时时间可以尽量长一些，做些冗余，具体参考如下所示：

FlashPrg.c就是用来实现编程下载算法的接口函数，其中有些函数是必须实现的，有些函数则是可选择的，如下所示：

我们需要实现的就是通过对这些函数的补充实现，来达到NOR FLASH的读写操作，实现将程序下载到NOR FLASH。

在第一小节，我们知道下载算法是需要先加载到RAM中运行，再去进行编程操作的，对于这个加载到RAM空间的下载算法程序空间大小其实是有大小限制有，根据每个芯片的RAM大小而定，但最大也不能超过0x10000。

所以，我们在实现自己定义的下载算法的时候就尤其需要注意，尽量的不去使用库函数，以使用寄存器或者是直接操作芯片内部地址最佳，这样可以最大程序的节省程序空间。

不过，这也会使代码的阅读理解变得有些困难。因为下载算法运行的程序不能够实现的在线调试，所以对于NOR FLASH操作的这些函数功能，最好在其它工程上先进行验证，确认功能正常后，再移植到下载算法的工程当中来。

接下来，就是点击KEIL工程魔术棒按键对工程进行设置。在Target选项卡中选择芯片型号为MM32F3277G9P，在C/C++选项卡中根据需要进行宏定义（因为这个下载算法，支持多个NOR FLASH，所以我这边有相应的宏定义），在添加好NOR FLASH的相关函数，并补全接口函数后，进行编译。

此时工程目录中就会生成一个FLM文件（因为在User选项卡中有一个命令：cmd.exe /C copy "Objects\%L" ".@L.FLM"，它会将编译后的文件转换成FLM格式）

我们将这个生成的FLM下载算法文件拷贝到C:Keil_v5ARMFlash目录下，在后面工程使用到的时候就可以添加进来了。

四、MM32实现NOR FLASH应用程序编程，下载程序并运行

对于运行在NOR FLASH中的MM32程序来说，程序编写并没有特殊的要求，唯一不同的就是对于KEIL工程的设置。例程中，我们只实现了LED灯的闪烁功能，功能比较简单。对于KEIL工程的设置，如下图所示：

将默认的程序空间和程序启动空间设置为NOR FLASH的起始地址作为开始：

根据DEBUG调试工具进行对应的选择：

下载工具与调试工具相同：

将编程（下载）算法选择为第三小节生成的FLM算法，在添加进来的时候，就会自动显示相应的描述信息：

这样配置完成后，编译后点击下载按键，程序就被下载到NOR FLASH外部存储空间了。因为勾选了RESET AND RUN，下载完成后会复位MCU，此时MCU FLASH中已经存在了跳转程序，这个时候就会跳转到NOR FLASH执行LED闪烁程序。此时LED灯若能够正常运行，就说明程序功能已经正常运行了。

另外，有些小伙伴可能会问，在Option for Target窗口Utilities选项卡中，有看到Init File会配置一个INI文件，我上述的工程配置中却没有，这是怎么回事呢？

这边的INI文件包含的是对MCU内部地址配置相应参数值的数据，是在下载程序前先对MCU进行设置的操作。一般看到的就是对MCU与NOR FLASH的FSMC相关寄存器进行配置，好让下载算法能够正常的去操作NOR FLASH。但我的配置截图中却没有，是因为在实现下载算法时的INIT函数，已经实现了对FSMC的初始化配置，所以在INIT FILE的位置就不需要再重复操作了。

五、后续

有了这个下载算法，我们可以将部分程序或数据指令到外部存储空间；如果当我们通过LCD显示图片数据时，图片数据是一个很大的数组，我们就可以将这些数据指定到NOR FLASH中，而应用程序还是在MCU内部的FLASH中运行，操作如下图所示：

芯片有两个ROM空间，但默认的和启动的为MCU内部FLASH：

下载算法有两个，这两个的地址是不一样的，一个是MCU内部FLASH，一个是外扩的NOR FLASH：

将程序指定到NOR FLASH的方法，右击.C文件，选择Options for File ”IMAGE1.c”...

在弹出的窗口中将CODE/CONST指令到ROM1，如下图所示：

然后在程序中再调用IMAGE1.c文件中的数据，这样在编译后下载程序的时候，会先下载程序到MCU的FLASH，再下载图片数据到MCU扩展的NOR FLASH。

本文中的硬件是基本神舟III开发板实现的，MCU使用的是灵动微电子的MM32F3277G9P，NOR FLASH使用的是M29W128FH。

至此分享就结束了，希望能对各位小伙伴有所帮助！另外，如果有需要查看原图和代码的小伙伴，请点击底部“阅读原文”进行下载。

审核编辑 ：李倩