對MC68HC908內(nèi)Flash在線編程的一種方法

MC68HC908系列單片機(jī)的片內(nèi)Flash可以在兩種模式下在線編程：監(jiān)控模式(monitor mode)和用戶模式(usermode)。兩種模式各有優(yōu)缺點(diǎn)：監(jiān)控模式需要外部硬件支持，但不需要單片機(jī)內(nèi)部程序的存在，所以適合于對新出廠芯片進(jìn)行編程寫入，或是對芯片的整體擦除或?qū)懭?；用戶模式可以在單片機(jī)正常工作時(shí)進(jìn)入，所以常用在運(yùn)行過程中對部分Flash單元進(jìn)行修改，特別適合于目標(biāo)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)程序更新和運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲。在Freescale的許多文檔中一再強(qiáng)調(diào)在用戶模式下調(diào)用編程子例程之前，應(yīng)該先將子例程復(fù)制到RAM中去，然后跳轉(zhuǎn)到RAM執(zhí)行；但是對于RAM區(qū)較少的單片機(jī)(如MC68HC908QY4)，必須利用監(jiān)控ROM中固化的程序。對于這類單片機(jī)，即使是在監(jiān)控模式下，RAM區(qū)同樣是不夠Flash編程使用的。因此，本文以MC68HC908QY4為例，為開發(fā)者提供一種在用戶模式下，通過利用監(jiān)控ROM中固化的程序?qū)崿F(xiàn)對單片機(jī)片內(nèi)Flash在線編程的方法。

1 Flash編程操作
用戶可以對Flash進(jìn)行3種編程操作：整體擦除、頁擦除和寫入。MC68HC908系列單片機(jī)提供了閃速存儲控制寄存器(FLCR)，F(xiàn)lash的寫入和擦除操作都是通過設(shè)置FLCR中的控制位來完成的。
目前在FLCR中只有4位是有效的：
◇HVEN(高壓允許位)，用于將來自片內(nèi)電荷泵的高壓加到Flash陣列上；
◇MASS(整體擦除位)，用于選擇擦除方式(=1為整體擦除，=0為頁擦除)；
◇ERASE(擦除控制位)，用于選擇擦除操作；
◇PGM(編程寫入控制位)，用于選擇編程寫入操作。
在對Flash進(jìn)行編程操作時(shí)，必須注意兩個(gè)單位――頁(page)和行(row)。頁多用在對Flash進(jìn)行頁擦除操作時(shí)，而行多用在對Flash進(jìn)行編程寫入時(shí)。對于不同型號的單片機(jī)，頁和行的定義可能是不一致的(例如MC68HC908GP32，l頁等于128字節(jié)，1行等于64字節(jié)；而對于MC68HC908JL3，l頁等于64字節(jié)，1行等于32字節(jié))；但總的來說，1頁都等于2行。
用戶還可以選擇對部分Flash進(jìn)行編程保護(hù)。保護(hù)區(qū)的首地址由Flash塊保護(hù)寄存器(FLBPR)設(shè)定，末地址則固定為$FFFF。受保護(hù)的Flash單元將無法被編程擦除或?qū)懭?。以MC68HC908QY4為例，對Flash進(jìn)行編程的具體操作步驟如下：
(1)頁(整體)擦除操作
①置ERASE位為1(整體擦除的同時(shí)置MASS位為1)；
②讀出Flash塊保護(hù)寄存器；
③向被擦除的Flash頁(整體擦除時(shí)為整個(gè)Flash區(qū))內(nèi)任意地址寫入任意值；
④延時(shí)TDVS≥μs；
⑤置HVEN位為1；
⑥延時(shí)Terasc≥lms(整體擦除時(shí)為Tmerase≥4ms)；
⑦清ERASE位為O；
⑧延時(shí)Tnvh≥5μs(整體擦除時(shí)為Tnvh1≥lOOμs)；
⑨清HVEN位為O；
⑩延時(shí)Trcv≥1μs后，該Flash頁(整體擦除時(shí)為整個(gè)F1ash區(qū))可以被正常讀取。
(2)寫入操作
QY4采用了以行為單位的寫入方式，其他某些MC68HC908系列的單片機(jī)(如GP32)，則采用以頁為單位的寫入方式。
①置PGM位為1；
②讀出Flash塊保護(hù)寄存器；
③向行地址范圍內(nèi)任意Flash單元寫入任意值；
④延時(shí)Tnvs≥10μs；
⑤置HVEN位為l；
⑥延時(shí)Tpgs≥5μs；
⑦向行內(nèi)目標(biāo)地址寫入編程數(shù)據(jù)；
⑧延時(shí)Tprog≥40μs；
⑨重復(fù)①～⑧的步驟寫入編程數(shù)據(jù)，直至同一行內(nèi)各字節(jié)編程完畢；
⑩清PGM位為O；
⑾延時(shí)Tnvh≥5μs；
⑿清HVEN位為0；
⒀延時(shí)Trcv≥1μs以后，該Flash頁可以被正常讀取。

2 Flash的在線編程方法
HC08系列MCU出廠時(shí)，F(xiàn)lash區(qū)包含了字節(jié)數(shù)不同的監(jiān)控ROM程序。監(jiān)控ROM程序包含了HC08系列所共有的基本子程序。在用戶模式下，監(jiān)控ROM程序所在的Flash空間可以很方便地讀出。如果讀者感興趣編寫一個(gè)讀Flash的程序，再通過串口發(fā)送到計(jì)算機(jī)端，然后利用CodeWarrior中的反匯編程序?qū)⒆x出的代碼反匯編，就可以很清楚地看出這些監(jiān)控程序具體的執(zhí)行過程。限于篇幅，本文對于程序本身不再一一列出，只在括號中注明各個(gè)程序的功能，并通過示例介紹如何使用ROM中的程序。下面以MC68HC908QY4為例，詳細(xì)介紹如何通過ROM程序?qū)崿F(xiàn)對Flash的在線編程。
2．1 程序中使用的變量
表1詳細(xì)列出了程序所定義變量的地址和功能。

2．2 基本的程序模塊及其使用示例
例1 GETBYTE 通過一個(gè)I／O引腳接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)。
如果該I／O引腳作為輸入口，而且有上拉電阻，那么就可以調(diào)用GETBYTE。

例2 RDVRRNG①讀取Flash指定區(qū)間的數(shù)據(jù)，并將讀到的數(shù)據(jù)發(fā)送到上位機(jī)；②讀取Flash指定區(qū)間的數(shù)據(jù)，并與RAM中的數(shù)據(jù)表作比較。
①讀取地址$F000～$F010的數(shù)據(jù)并發(fā)送。

②讀取地址$E800～$E8lF中的數(shù)據(jù)并與RAM中的數(shù)據(jù)作比較。如果相同，則標(biāo)志位C置位；否則，標(biāo)志位C清零。

例3 ERARNGE①頁擦除；②整體擦除。
①擦除頁#$EE00～#$EE3F。

②由于是整體擦除的，因此不需要末地址。程序只須將首地址存放到H：X寄存器中。示例將擦除#$F000～#$FFFF。

JB8和JL／JKxx(E)的Flash保護(hù)寄存器(FLBPR)不在整個(gè)Flash中。由于只要系統(tǒng)上電復(fù)位，芯片便會(huì)根據(jù)FLBPR把某一塊地址卒間保護(hù)起來，因此在使用這條指令之前首先要擦除FLBPR。
例4 PRGRNGE將RAM中的一段數(shù)據(jù)下載到指定的Flash地址區(qū)間內(nèi)。
由于在下載程序到Flash之前，必須保證這一塊地址空間是空的，所以PRGRNGE應(yīng)該與ERARNGE結(jié)合使用；而且在調(diào)用PRGRNGE程序之前必須調(diào)用延時(shí)子程序DELNUS，用于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。對于幾乎所有的HC08單片機(jī)，下載區(qū)間沒有特定的限制，但是對于MC68HLC908QT/QYxx，下載區(qū)間必須在同一行內(nèi)。

例5 DELNUS用于產(chǎn)生適當(dāng)?shù)难訒r(shí)。
DELNUS的兩個(gè)參數(shù)分別存放在累加器A和X寄存器中，其中A>l，X>1。累加器A中的值為CPUSPD=4fop。計(jì)算公式為DELNUS=3AX+8。示例中，已知延時(shí)為100μs，要求計(jì)算A和X的值。具體的運(yùn)算過程如下：
①計(jì)算100μs的延時(shí)需要多少總線周期。
Bus_cycle=100μs8MHZ=800cycles
②計(jì)算A的數(shù)值。 A=CPUSPD=48=32
③計(jì)算DELNUS程序運(yùn)行(1da、ldx、jsr)需要的周期數(shù)N。 N=2+2+5=9
④計(jì)算X的值。由方程DELNUS_100us=800=DELNUS+9=332X+8+9，可得X=8，則程序?yàn)椋?/P>

結(jié)語
不同類型的單片機(jī)，各程序模塊的入口地址不同，開發(fā)者可以查閱Freescale的技術(shù)資料，找出這些程序模塊的入口地址。這里還有一點(diǎn)要說明：若要用這種方法對Flash進(jìn)行在線編程，則該型MCU必須具有本文第2部分所描述的程序功能模塊。本文的目的就是想以MC68HC908QY4為例，為開發(fā)者提供一種對片內(nèi)Flash在線編程的方法，由此獲得更多、更好的應(yīng)用。