Flash单片机自编程技术的探讨

[09-12 17:57:21]   来源：http://www.88dzw.com  单片机学习   阅读：8310次

文章摘要：Flash的可自编程性（Self-Programmability）是指，用Flash存储器中的驻留软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程，但是，要求运行程序代码的存储区与待编程的存储区不在同一模块中。因此，只有一个片上Flash存储器模块的微处理器，是不能在进行擦除/编程Flash操作的同时执行程序的。目前，有两种途径可以解决：①在擦除/编程Flash的过程中，将CPU置于空闲状态；②将擦除/编程Flash的指令复制到RAM，再由CPU来执行。 TI公司的MSP430系列Flash型单片机内部集成有Flash控制器，可以采用外部编程器进行烧写，也可以利用自己的程序修改Flash的内容，且不

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Flash的可自编程性（Self-Programmability）是指，用Flash存储器中的驻留软件或程序对Flash存储器进行擦除/编程，但是，要求运行程序代码的存储区与待编程的存储区不在同一模块中。因此，只有一个片上Flash存储器模块的微处理器，是不能在进行擦除/编程Flash操作的同时执行程序的。目前，有两种途径可以解决：①在擦除/编程Flash的过程中，将CPU置于空闲状态；②将擦除/编程Flash的指令复制到RAM，再由CPU来执行。

　　TI公司的MSP430系列Flash型单片机内部集成有Flash控制器，可以采用外部编程器进行烧写，也可以利用自己的程序修改Flash的内容，且不用外加编程电压。在进行系统设计时，可以利用片内的Flash保存一些运行数据，实现掉电保护；还可以修改Flash中的整个程序或局部程序，实现在系统升级。

　　本文以TI公司的MSP430系列Flash型芯片为例，对如何进行Flash的自编程操作做进一步的探讨。

1 MSP430芯片Flash存储器的结构

　　Flash存储器模块是一个可独立操作的物理存储器单元。全部模块安排在同一个线性地址空间中，一个模块又可以分为多个段。当对Flash存储器段中的某一位编程时，就必须对整个段擦除，因此，Flash存储器必须分为较小的段，以方便地实现擦除和编程。图1是MSP430芯片上Flash存储器模块的结构框图。该Flash存储器模块包含如下部分：

  • 控制逻辑——控制Flash擦除和编程时的机器状态和时序发生器；
  • Flash保护逻辑——避免意外的Flash擦除和编程操作；
  • 编程电压发生器——提供Flash擦除和编程所需全部电压的集成电荷泵；
  • 3个16位控制寄存器——FCTL1、FCTL2、FCTL3控制Flash模块的全部操作；
  • 存储器本身。

    2 Flash存储器的擦除和编程操作

    　　通常CPU访问Flash是为了读取数据或者是执行程序，这时数据、地址锁存器是透明的，时序发生器和电压发生器关闭。然而，我们有时候需要在程序执行的过程中对Flash的内容进行修改，这时就需要对控制寄存器FCTLx进行适当的设置，以保证擦除/编程操作的正确执行。当进行擦除/编程操作时，Flash模块中的时序发生器将产生全部内部控制信号，控制全部执行过程。这时CPU是不能访问Flash的，因此所要执行的程序指令必须从别的地方调用，如RAM，或者将CPU置于空闲状态。当Flash的编程结束后，CPU才能重新获得对Flash的控制权。 　　MSP430系列芯片中只集成了一个Flash模块用作程序和数据存储器。这就意味着在对Flash进行编程时，中断向量是不起作用的，任何中断请求都得不到响应。所有可能的中断源（包括看门狗）在对Flash进行擦除/编程操作前，都应该被屏蔽掉，如程序1所示。

    程序1：禁止所有中断和Watchdog
    DINT ；禁止所有可屏蔽中断
    CLR.B &IE1 ；禁止NMI、ACCV和OF中断
    MOV #5A80H, &WDTCTL ；关闭片内看门狗

    2.1 直接进行的Flash自编程

    　　MSP430独有的一个特点就是，其Flash模块可以不用把程序代码拷贝到其它的存储器就可实现自编程。在Flash自编程过程中，当CPU从Flash中取指令时，Flash会返回值 3FFFh（JMP $）给CPU，使CPU处于无限循环直到Flash自编程的结束，才会将下一条指令返回，从而使程序继续执行下去。
    下面给出的程序2，对MSP430芯片的Flash进行自编程是非常容易实现的。不过这种方法也存在一个缺点：在Flash进行自编程的过程中，CPU处于空闲状态，所以这时既不能执行程序，也不能响应中断，而且这种Flash自编程方法只可用于字或字节编程模式，而不适用于速度更快的段写模式。

    程序2：用同一模块软件将一个字写入Flash存储器
    Fxkey .set 03300h
    Fwkey .set 0A500h
    …… ；禁止所有中断
    MOV #(Fwkey + WRT), &FCTL1 ；允许对Flash编程
    MOV #123h, &0FE1Eh ；编程一个字
    MOV #Fwkey, &FCTL1 ；编程位复位

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