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Flash的可自編程性（Self-Programmability）是指，用Flash存儲器中的駐留軟件或程序對Flash存儲器進行擦除/編程，但是，要求運行程序代碼的存儲區與待編程的存儲區不在同一模塊中。因此，只有一個片上Flash存儲器模塊的微處理器，是不能在進行擦除/編程Flash操作的同時執行程序的。目前，有兩種途徑可以解決：①在擦除/編程Flash的過程中，將CPU置于空閑狀態；②將擦除/編程Flash的指令復制到RAM，再由CPU來執行。 TI公司的MSP430系列Flash型單片機內部集成有Flash控制器，可以采用外部編程器進行燒寫，也可以利用自己的程序修改Flash的內容，且不用外加編程電壓。在進行系統設計時，可以利用片內的Flash保存一些運行數據，實現掉電保護；還可以修改Flash中的整個程序或局部程序，實現在系統升級。 本文以TI公司的MSP430系列Flash型芯片為例，對如何進行Flash的自編程操作做進一步的探討。 1 MSP430芯片Flash存儲器的結構 Flash存儲器模塊是一個可獨立操作的物理存儲器單元。全部模塊安排在同一個線性地址空間中，一個模塊又可以分為多個段。當對Flash存儲器段中的某一位編程時，就必須對整個段擦除，因此，Flash存儲器必須分為較小的段，以方便地實現擦除和編程。圖1是MSP430芯片上Flash存儲器模塊的結構框圖。該Flash存儲器模塊包含如下部分： 控制邏輯——控制Flash擦除和編程時的機器狀態和時序發生器； Flash保護邏輯——避免意外的Flash擦除和編程操作； 編程電壓發生器——提供Flash擦除和編程所需全部電壓的集成電荷泵； 3個16位控制寄存器——FCTL1、FCTL2、FCTL3控制Flash模塊的全部操作； 存儲器本身。 2 Flash存儲器的擦除和編程操作 通常CPU訪問Flash是為了讀取數據或者是執行程序，這時數據、地址鎖存器是透明的，時序發生器和電壓發生器關閉。然而，我們有時候需要在程序執行的過程中對Flash的內容進行修改，這時就需要對控制寄存器FCTLx進行適當的設置，以保證擦除/編程操作的正確執行。當進行擦除/編程操作時，Flash模塊中的時序發生器將產生全部內部控制信號，控制全部執行過程。這時CPU是不能訪問Flash的，因此所要執行的程序指令必須從別的地方調用，如RAM，或者將CPU置于空閑狀態。當Flash的編程結束后，CPU才能重新獲得對Flash的控制權。 MSP430系列芯片中只集成了一個Flash模塊用作程序和數據存儲器。這就意味著在對Flash進行編程時，中斷向量是不起作用的，任何中斷請求都得不到響應。所有可能的中斷源（包括看門狗）在對Flash進行擦除/編程操作前，都應該被屏蔽掉，如程序1所示。 程序1：禁止所有中斷和Watchdog DINT ；禁止所有可屏蔽中斷 CLR.B &IE1 ；禁止NMI、ACCV和OF中斷 MOV #5A80H, &WDTCTL ；關閉片內看門狗 2.1 直接進行的Flash自編程 MSP430獨有的一個特點就是，其Flash模塊可以不用把程序代碼拷貝到其它的存儲器就可實現自編程。在Flash自編程過程中，當CPU從Flash中取指令時，Flash會返回值 3FFFh（JMP $）給CPU，使CPU處于無限循環直到Flash自編程的結束，才會將下一條指令返回，從而使程序繼續執行下去。 下面給出的程序2，對MSP430芯片的Flash進行自編程是非常容易實現的。不過這種方法也存在一個缺點：在Flash進行自編程的過程中，CPU處于空閑狀態，所以這時既不能執行程序，也不能響應中斷，而且這種Flash自編程方法只可用于字或字節編程模式，而不適用于速度更快的段寫模式。 程序2：用同一模塊軟件將一個字寫入Flash存儲器 Fxkey .set 03300h Fwkey .set 0A500h …… ；禁止所有中斷 MOV #(Fwkey + WRT), &FCTL1 ；允許對Flash編程 MOV #123h, &0FE1Eh ；編程一個字 MOV #Fwkey, &FCTL1 ；編程位復位 XOR #(Fxkey + Lock), &FCTL3 ；LOCK位置位 …… ；允許中斷 2.2 通過RAM程序調用實現Flash自編程 在Flash進行擦除和編程期間，CPU只能訪問存于片上RAM的程序指令。將Flash中的程序復制進堆棧中，如程序3所示。當對Flash進行擦寫時，CPU就可以從RAM中執行程序。Flash的擦寫操作完成后，Flash就可以重新被訪問，程序指針PC就會再次指向Flash存儲器，堆棧指針SP也會恢復。 從RAM中執行程序，可以使CPU在Flash被改寫時依然保持運行。因此，MSP430系列芯片在Flash編程期間仍然可以通過UART模塊接收數據。不過，在這種模式下是否接收到數據，只能通過查詢UART的接收標志位來進行判斷。 程序3：將Flash中的程序指令拷貝進堆棧的程序 Flash_ww DINT ；禁止所有中斷 CLR.B &IE1 ；禁止NMI、ACCV和OP中斷 MOV #5A80h, &WDTCTL ；關閉Watchdog MOV #Flash_ww_end, R13 ；定義拷貝進RAM程序的 ；結束地址和長度 MOV #Flash_ww_length, R15 MOV #0A500h, &FCTL3 ；清除LOCK位 Copy PUSH @R13 ；將程序拷貝進RAM DECD R13 DEC R15 JNZ Copy MOV SP, R15 MOV #0A54oh, &FCTL1 ；WRT ＝ 1 CALL R15 ；調用RAM中的Flash寫程序 MOV #0A500h, &FCTL1 ；WRT ＝ 0 MOV #0A510h, &FCTL3 ；LOCK ＝ 1 ADD #2*Flash_ww_length, SP RET Flash_ww_start MOV R14, 0(R12) ；向Flash寫1字節 Wait_bf BIT #1, &FCTL3 ；檢測BUSY位 JNZ Wait_bf Flash_ww_end RET Flash_ww_length EQU(Flash_ww_end ?Flash_ww_start + 2)/2 ENDMOD 結 語 本文提出的兩種Flash自編程方法各有利弊。當CPU必須對事件作出快速反應時，如通過UART進行的數據通信，采用Flash自編程開始時將Flash中的程序代碼復制進RAM再執行的方法。如果對實時性要求不高，在Flash自編程過程中，將CPU置于空閑狀態的辦法更為簡單、直接。可以相信，隨著Flash型芯片的廣泛應用和技術的不斷發展，Flash的自編程技術也將會有新的突破。 |
