news 2026/9/2 3:11:50

STM32H750外部Flash烧录算法开发:Keil手搓W25Q128 FLM文件

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张小明

前端开发工程师

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STM32H750外部Flash烧录算法开发:Keil手搓W25Q128 FLM文件

简介:STM32H750与W25Q128烧录算法工程,面向需要在STM32H7系列上通过外部SPI Flash扩展程序存储的嵌入式开发者。该工程提供了一套完整的Keil MDK烧录算法方案,解决将固件烧入W25Q128并实现执行的关键问题。压缩包共80个文件,约2.54MB,主要包含FLM算法文件、FlashDev.c与FlashPrg.c源码、Keil工程配置文件(uvprojx/uvoptx)、启动文件及调试配置;文件类型涵盖源码、头文件、目标文件、链接脚本与日志等,工程结构清晰,便于直接参考或二次修改。已有3779人学习,适合熟悉STM32CubeMX/HAL库但初次接触外部Flash烧录算法的读者。通过该工程可系统掌握SPI/QSPI接口初始化、擦除命令选择、页编程写入、快速读取及数据校验等完整流程,并理解错误处理机制,为后续自研Flash Bootloader或程序升级方案打下扎实基础。 如果你买过STM32H750的开发板,大概率经历过这个场景:网上下载的例程工程,编译一跑,提示 Image size exceeds ROM size,打开 Map 文件一看固件 200 多KB,而芯片内部 Flash 总共只有 128KB。我第一反应是编译器出 Bug 了,后来翻手册确认——H750 确实只有 128KB 内部 Flash。于是,几乎所有 H750 开发板(模组星球那类板子就是典型)都把 W25Q128 这颗 16MB 的 SPI NOR Flash 焊在板上,内存映射到 0x90000000,代码直接在里面跑。目标很美,但第一步就把很多人拦住了:调试器根本不知道外部这颗 Flash 的存在,烧录算法(Flash Algorithm)就是专门解决这个问题的。

这篇文章我会从零到一讲清楚,为什么 H750 需要外部 Flash,烧录算法的原理是什么,怎么用 Keil 手搓一个 W25Q128 的 FLM 算法文件,以及怎么在 Keil 和 J-Flash 里挂载它完成烧录。适合两种情况的朋友:一是想把程序直接放到外部 QSPI Flash 里跑的,二是需要在产线上用 J-Flash 独立烧录 H750 外部 Flash 的。

1. 128KB的H750,代码到底塞哪去

1.1 这个"神级芯片"的Flash闹剧

把 H750 和 H743 放在一起看就很有意思:两者几乎一模一样,都是 Cortex-M7 内核、480MHz 主频、双精度 FPU、一大堆外设,唯一明显的区别就是 H743 有 2MB 内部 Flash,而 H750 只有 128KB。而且 H750 的价格比 H743 便宜不少,很多做低成本高性能产品的工程师就盯着这个差价,打算用 H750 外挂一颗 QSPI Flash 来替代 H743。

但现实是在不少新手的板子上,H750 就是个"大号单片机",程序稍微大一点就装不下。你可能会想,128KB 也够写点简单的点灯程序了吧?够是够,可一旦上了 RTOS、LVGL 图形界面、或者一些协议栈,固件体积立刻冲破 128KB。到了这一步,你只有两个选择:换 H743(贵),或者外挂 Flash(便宜但折腾)。绝大多数人都会选后者。

1.2 W25Q128为什么成了外部Flash的标准答案

市面上 H750 开发板几乎统一选择 W25Q128,不是没有道理的。W25Q128 是华邦(Winbond)出的一块 128Mbit(16MB)的 SPI NOR Flash,工作电压 3.3V,使用标准 SPI、Dual SPI、Quad SPI 接口,四线模式下读取带宽可以轻松跑上百 MHz。

关键在于 NOR Flash 支持随机读取和片上执行(XIP),CPU 可以直接在地址总线上"看到"它,把地址映射到 0x90000000 之后,取指令、读常量都像访问内部 Flash 一样。NAND Flash 就不行,它按块读取,XIP 支持很差,驱动也复杂,所以 W25Q128 这类 NOR Flash 在 MCU 的场景里就是唯一解。

1.3 烧录算法在这条链路里扮演什么角色

调试器(Keil 里的 ULINK/ST-Link,或者 J-Flash 里的 J-Link)本身只知道怎么操作芯片内部的 Flash,它并不认识外部这颗 W25Q128。要让调试器能擦除、写入、校验外部 Flash,必须给它提供一段"烧录算法"——一个极小的、会被下载到 MCU SRAM 中运行的程序。调试器通过标准接口调用这段程序里的函数,由 MCU 上的 QUADSPI 外设去控制 W25Q128。

打个比方:调试器是装修队,它手里只有内部房子的图纸;烧录算法就是你临时塞给装修队的"外部房屋施工图",装修队能照章施工,但不会凭空造出新图纸。Keil 里算法的载体就是 .FLM 文件,J-Flash 加载的也是它。

2. 动手前先吃透:W25Q128和QUADSPI的基本功

2.1 W25Q128的地址、页和扇区

写烧录算法之前,必须先把 W25Q128 存储结构搞清楚,否则程序里的擦除粒度、页大小容易搞错。这颗 Flash 的容量是 16MB,地址范围 0x000000 ~ 0xFFFFFF。它的最小可擦除单位是 4KB 的扇区(Sector),此外还有 64KB 的块(Block)和全片擦除。写入的最小单位是页(Page),每页 256 字节,页面编程时一次最多写 256 字节。

弄清楚这些参数,后面 FlashDev.c 里的扇区布局和 ProgramPage 里循环拆页的逻辑就都顺理成章了。

存储单位大小说明
Page(页)256 字节页编程最大写入单位,写超过会绕回页内偏移
Sector(扇区)4KB最小擦除单位,通常算法里 EraseSector 用 4KB
Block(块)64KB大块擦除,批量擦除时用
Chip(整片)16MB全片擦除,耗时较长

2.2 QUADSPI的两种操作模式

STM32H750 的 QUADSPI 外设有两种核心工作模式,烧录算法里几乎都会用到。

第一种是间接模式(Indirect Mode),也就是寄存器操作模式。你想要发什么命令、传什么数据,都可以通过 QUADSPI 的控制寄存器(CCR)、地址寄存器(AR)和数据寄存器(DR)来拼装完成。烧录算法里,擦除扇区、页编程、读状态寄存器都是在这个模式下完成的。

第二种是内存映射模式(Memory-Mapped Mode)。配置好之后,QUADSPI 会把外部 Flash 映射到 MCU 的地址空间,0x90000000 是 QUADSPI1 Bank1 的映射基地址。CPU 直接读写这个地址范围,QUADSPI 控制器会自动翻出对应的 Flash 命令去取数据。程序在外部 Flash 上直接执行,靠的就是这个模式。

2.3 常用命令和时序不要记错

W25Q128 的操作本质上就是发指令,几个关键命令必须烂熟于心:

命令指令码说明
Read JEDEC ID0x9F读取芯片 ID,验证通信
Read Status Register0x05读取状态寄存器,检查 BUSY
Write Enable0x06写使能,擦除和编程前必须发
Sector Erase0x204KB 扇区擦除
Page Program0x02页编程,单线写入
Fast Read Quad I/O0xEB四线快速读,内存映射模式常用
Quad Input Page Program0x32四线页编程,配合 QE 位使用

如果你想用四线模式,那在初始化阶段还得把 W25Q128 的状态寄存器2 的第1

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