Flash 單片機自編程技術(shù)的探討

1 msp430芯片flash存儲器的結(jié)構(gòu)

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(dāng)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(xiàn)擦除和編程。圖1是msp430芯片上flash存儲器模塊的結(jié)構(gòu)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(tài)和時序發(fā)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(fā)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

&nb sp; 通常cpu訪問flash是為了讀取數(shù)據(jù)或者是執(zhí)行程序，這時數(shù)據(jù)、地址鎖存器是透明的，時序發(fā)生器和電壓發(fā)生器關(guān)閉。然而，我們有時候需要在程序執(zhí)行的過程中對flash的內(nèi)容進行修改，這時就需要對控制寄存器fctlx進行適當(dāng)?shù)脑O(shè)置，以保證擦除/編程操作的正確執(zhí)行。當(dāng)進行擦除/編程操作時，flash模塊中的時序發(fā)生器將產(chǎn)生全部內(nèi)部控制信號，控制全部執(zhí)行過程。這時cpu是不能訪問flash的，因此所要執(zhí)行的程序指令必須從別的地方調(diào)用，如ram，或者將cpu置于空閑狀態(tài)。當(dāng)flash的編程結(jié)束后，cpu才能重新獲得對flash的控制權(quán)。 　　

msp430系列芯片中只集成了一個flash模塊用作程序和數(shù)據(jù)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(yīng)。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(yīng)該被屏蔽掉，如程序1所示。 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(xiàn)自編程。在flash自編程過程中，當(dāng)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(huán)直到flash自編程的結(jié)束，才會將下一條指令返回，從而使程序繼續(xù)執(zhí)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(xiàn)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(tài)，所以這時既不能執(zhí)行程序，也不能響應(yīng)中斷，而且這種flash自編程方法只可用于字或字節(jié)編程模式，而不適用于速度更快的段寫模式。 2.2 通過ram程序調(diào)用實現(xiàn)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(fù)制進堆棧中，如程序3所示。當(dāng)對flash進行擦寫時，cpu就可以從ram中執(zhí)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(fù)。

從ram中執(zhí)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(shù)據(jù)。不過，在這種模式下是否接收到數(shù)據(jù)，只能通過查詢uart的接收標(biāo)志位來進行判斷。

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結(jié) 語

本文提出的兩種flash自編程方法各有利弊。當(dāng)cpu必須對事件作出快速反應(yīng)時，如通過uart進行的數(shù)據(jù)通信，采用flash自編程開始時將flash中的程序代碼復(fù)制進ram再執(zhí)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(tài)的辦法更為簡單、直接?？梢韵嘈?，隨著flash型芯片的廣泛應(yīng)用和技術(shù)的不斷發(fā)展，flash的自編程技術(shù)也將會有新的突破