Flash Memory作為數(shù)據(jù)存儲器在E5中的應(yīng)用

時間：2009-04-01 10:58:36

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[導(dǎo)讀]1． E5的特點及體系結(jié)構(gòu) E5是位于美國硅谷的公司Triscend 推出的一款全新的CPU，它是基于8051的內(nèi)核，但將微處理器的內(nèi)核，ASCI及可重構(gòu)邏輯陣列集成與一體，構(gòu)成一款CSOC（可配置系統(tǒng)）芯片。Triscend E5的主要特點

1． E5的特點及體系結(jié)構(gòu)
E5是位于美國硅谷的公司Triscend 推出的一款全新的CPU，它是基于8051的內(nèi)核，但將微處理器的內(nèi)核，ASCI及可重構(gòu)邏輯陣列集成與一體，構(gòu)成一款CSOC（可配置系統(tǒng)）芯片。Triscend E5的主要特點有：
1.1 它的主控制器是一個增強型的8032，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的8051指令上完全兼容。
1.2 它包含一個嵌入式的可重構(gòu)系統(tǒng)邏輯矩陣(CSL)。共有2048 個可配置系統(tǒng)邏輯(CSL)單元(約40000 個邏輯門)。
1.3 擁有一個高性能的系統(tǒng)總線（CSI），連接微處理器，存儲器和可重構(gòu)系統(tǒng)邏輯矩陣。
1.4 增加了一個存儲器接口單元（MIU），負(fù)責(zé)連接外部存儲器。
1.5 片上64k 字節(jié)的系統(tǒng)專用RAM(XDATA RAM)
由此可知，E5的主要部件是：8032增強型CPU，可重構(gòu)系統(tǒng)邏輯矩陣(CSL)，內(nèi)部系統(tǒng)總線（CSI），片上64KRAM，可編程I/O口以及一些專用外設(shè)。

2． E5存儲區(qū)的映射關(guān)系
E5內(nèi)部含有64K的SRAM供數(shù)據(jù)存取之用，但不含ROM。因此須接以External Memory供程序運行。在使用E5的系統(tǒng)中，E5可以從Internal RAM或External Memory中取得指令運行。一般情況下，E5從External Memory中取得運行指令，而External Memory一般為FLASH。
E5使用增強型的8051內(nèi)核，其邏輯尋址能力遵循8051的規(guī)則，即邏輯地址上CODE、XDATA區(qū)各64KByte。在傳統(tǒng)的8051系統(tǒng)中，指針DPTR可利用指令MOVC、MOVX分別尋址CODE、XDATA的64KByte。但E5利用其MIU（Memory Interface Unit）將實際物理尋址范圍作了極大的提升。在使用E5的系統(tǒng)中，合理利用TRISCEND提供的地址映射器CMAP、DMAP，使得尋址范圍達(dá)到32位的物理地址空間。圖1為邏輯地址空間與物理地址空間的映射關(guān)系。

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從圖中可知E5的物理地址劃分如下:
0000_0000~0000_FFFF Primary Initialization Code ROM(初始化代碼ROM空間)
0001_0000~0001_FFFF Internal RAM(內(nèi)部RAM空間)
0002_0000~0002_FFFF Configuration Register Unit(可配制寄存器單元)
0003_0000~0003_FFFF CPU Debug Registers(CPU仿真寄存器)
0004_0000~0007_FFFF Initialization Memory(初始化存儲器空間)
0008_0000~0009_FFFF Reserved(保留空間)
0010_0000~007F_FFFF CSL-based Soft Module Registers Decoded via Selectors(軟件IP庫寄存器空間)
0080_0000~00FF_FFFF External Memory(外部存儲器空間)
下面再分析實際使用中FLASH MEMORY的空間分配問題。
在本文利用E5所設(shè)計的應(yīng)用系統(tǒng)中，使用29LV800BA-90PFTN，作為External Memory程序存儲器。它的容量是8M (1M * 8/512K * 16)BIT，并以64K分段（SECTORED）。它的段（SECTOR）空間與E5的物理地址的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。

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在實際應(yīng)用中，F(xiàn)astChip自動將E5 CSL數(shù)據(jù)存放在FLASH的SA12，如果這部分?jǐn)?shù)據(jù)需要占用的空間超過64KByte，則向后繼續(xù)占用SA13，并依此類推；其余SA0~SA11作為程序代碼存放區(qū)。實際上程序代碼所需要的存儲空間并不是總需要那么大，多數(shù)情況下甚至少于64KByte。因此我們可以將FLASH中的部分區(qū)域劃做數(shù)據(jù)存儲，用于保存需要在掉電或硬件復(fù)位后可再恢復(fù)的數(shù)據(jù)。

3． FLASH 做DATA MEMORY的說明
使用FLASH中的部分區(qū)域作數(shù)據(jù)存儲，必然涉及到數(shù)據(jù)的改寫。對FLASH而言，在進(jìn)行數(shù)據(jù)改寫時，必須先將該數(shù)據(jù)所在的SECTOR完全擦除（ERASE），然后再執(zhí)行寫（WRITE）操作。受FLASH操作的限制，在對FLASH進(jìn)行EREASE、WRITE操作時，相應(yīng)部分功能程序代碼不可能從FLASH內(nèi)取得，所以必須預(yù)先將它們轉(zhuǎn)移到適當(dāng)?shù)奈恢?SRAM)，以保證讀、寫FLASH的程序正常運轉(zhuǎn)，完成這一部分操作完成后，可以恢復(fù)從FLASH內(nèi)取得程序代碼繼續(xù)執(zhí)行其他功能。
在這些應(yīng)用中,內(nèi)部SRAM由CODE與XDATA地址空間共享。E5內(nèi)部有一定容量（64K）的SRAM，故可以從SRAM取得程序代碼完成規(guī)定的操作。但是這個RAM的容量有限（具體：E502-8KByte，E505-16KByte，E512-32KByte，E520-40KByte），而且SRAM本身還必須預(yù)留足夠的空間作為中間數(shù)據(jù)的存放，所以轉(zhuǎn)移到RAM的程序代碼應(yīng)該盡可能精簡。
要E5完成對FLASH中部分區(qū)間的數(shù)據(jù)改寫，最少必須具有以下兩個功能：將程序代碼區(qū)的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到內(nèi)部RAM區(qū)；完成對FLASH的ERASE、WRITE。
3.1 程序代碼轉(zhuǎn)移
按照設(shè)計要求，被轉(zhuǎn)移的程序代碼所完成的功能是操作FLASH。為保證該部分代碼轉(zhuǎn)移至E5內(nèi)部RAM后能正確運行，代碼的絕對起始地址應(yīng)該為0。
這部分代碼應(yīng)該利用FastChip的CODE BANK存放在單獨的BANK內(nèi)。如一般功能應(yīng)用程序占用BANK0~N，則這部分代碼存放在BANKN+1。
進(jìn)行程序代碼轉(zhuǎn)移時，需要確定的參數(shù)包括：被轉(zhuǎn)移程序代碼的首地址、被轉(zhuǎn)移程序代碼的長度、被轉(zhuǎn)入?yún)^(qū)間的首地址。在進(jìn)行該項工作之前，確認(rèn)改變地址映射器的設(shè)置不會導(dǎo)致程序運行的混亂。
3.2 Internal RAM區(qū)塊說明
改寫FLASH的功能代碼必須在Internal RAM運行，而且起始地址必須是0000，因此，在設(shè)計時，Internal RAM的低段區(qū)域不要用來保存數(shù)據(jù)，我們設(shè)定該區(qū)域長度為4KByte，地址范圍0001_0000~0001_0FFF。即其它數(shù)據(jù)的存取在0001_1000H之上。
3.3 地址映射
為將FLASH區(qū)域內(nèi)的功能代碼轉(zhuǎn)移到Internal RAM指定的位置，我們設(shè)置地址映射器來分別指向：
設(shè)置地址映射器DMAP2，使保存有改寫FLASH的功能代碼的FLASH之SECTOR的地址映射至XDATA區(qū)的0000~0FFF。映射器DMAP2各寄存器設(shè)置如下：
DMAP2_TAR_00x00 ；源映射區(qū)的起始地址
DMAP2_TAR_10x（80+BANK_No）；源映射區(qū)的起始地址
DMAP2_TAR_20x00 ；源映射區(qū)的起始地址
DMAP2_ SRC0x00 ；目的映射區(qū)的起始地址
DMAP2_ CTL0x2C ；代碼長度
設(shè)置地址映射器DMAP4，將Internal RAM低4KByte的地址映射至XDATA區(qū)的1000~1FFF。映射器DMAP4各寄存器設(shè)置如下：
DMAP4_TAR_00x00 ；源映射區(qū)的起始地址
DMAP4_TAR_10x01 ；源映射區(qū)的起始地址
DMAP4_TAR_20x00 ；源映射區(qū)的起始地址
DMAP4_ SRC0x10 ；目的映射區(qū)的起始地址
DMAP4_ CTL0x2C ；代碼長度
完成上述存儲器映射后，就可以將FLASM MEMORY的程序按BYTE TO BYTE的方式COPY到INTERNAL SRAM內(nèi)執(zhí)行。當(dāng)然，這些都是在XDATA中處理的。

4．對FLASH的操作
在這個設(shè)計中，感興趣的是FLASH作數(shù)據(jù)存儲區(qū)使用，而不是作為程序存儲區(qū)使用時的操作，所以，下面的描述是針對FLASH作數(shù)據(jù)存儲區(qū)使用時的關(guān)注事項。
在進(jìn)行操作前，要事先進(jìn)行地址映射器的配置，使DPTR能正確指向。
讀（READ）--類似于標(biāo)準(zhǔn)的RAM?？稍谌我鈺r候進(jìn)行。
寫（WRITE）--FLASH片內(nèi)任一位都只能從1寫為0，要從0寫為1，必須使用擦除操作。
擦除（ERASE）--擦除操作不能針對特定的字節(jié)，最少必須以扇區(qū)為單位進(jìn)行，也可以選擇將整個器件內(nèi)的字節(jié)全部擦除。
對FLASH的讀、擦除操作，必須按照其Datasheet給定的步驟進(jìn)行。如：
擦除： xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/10（整片擦除）； xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-ADDR/30（按扇區(qū)擦除）
很顯然，在我們的應(yīng)用中，不能使用整片擦除操作，只能按需要將要改寫的扇區(qū)進(jìn)行擦除以保存我們的數(shù)據(jù)。
寫：xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/A0-PA/PD
寫FLASH時，每個命令序列只能寫一個字節(jié)。其中PA是所要改寫的字節(jié)的地址，PD是將要寫入的內(nèi)容。

5．總結(jié)
在很多場合，如何將數(shù)據(jù)保護(hù)而不受掉電的影響是很重要的。本文作者創(chuàng)新點：說明了在E5微處理器中如何將FALSH MEMORY用與存取、保護(hù)數(shù)據(jù)，提供了FLASH與SRAM在XDATA空間中映射的方法，希望對使用E5 CPU的研發(fā)人員能有所幫助。