Лекции по «Проектированию и программированию микропроцессорных систем управления»

 

9.7. Сброс от  контроллера Flash-памяти

Если операции чтения/записи/стирания Flash-памяти или чтения памяти программ обращаются по некорректному адресу, то генерируется системный сброс. Это  может быть вызвано одной из следующих причин:

- Попытка записать  или стереть Flash-память выше  пользовательского кодового пространства. Это происходит в том случае, если PSWE = 1 и операция записи, использующая  команду MOVX, пытается обратиться  по адресу, расположенному выше  адреса блокировки (0x7BFF).

- Попытка прочитать  Flash-память выше пользовательского  кодового пространства. Это происходит  в том случае, когда команда  MOVC пытается обратиться по адресу, расположенному выше адреса блокировки (0x7BFF).

- Попытка прочитать  память программ выше пользовательского кодового пространства. Это происходит в том случае, когда в программе пользователя встречается переход по адресу, расположенному выше адреса блокировки (0x7BFF).

- Доступ к Flash-памяти  для операций чтения, записи или  стирания ограничен с помощью опций защиты Flash-памяти (см. раздел «13.2. Защита Flash-памяти» на стр. 144).

- Попытка записи или  стирания Flash-памяти осуществляется  в тот момент, когда монитор  питания отключен.

После сброса, вызванного некорректным обращением к Flash-памяти, устанавливается в 1 бит FERROR (RSTSRC.6). Этот сброс не влияет на состояние вывода /RST.

 

9.8. Программный  сброс

Программа может вызвать  сброс установкой в 1 бита SWRSF (RSTSRC.4). После сброса, вызванного программой, бит SWRSF будет читаться как ‘1’. Этот сброс не влияет на состояние вывода /RST.

 

10. Flash-память

Все МК содержат 16/8 Кб  встроенной перепрограммируемой Flash-памяти, предназначенной  для хранения программного кода и  долговременного хранения данных. Flash-память может программироваться внутрисистемно по одному байту за раз через C2- интерфейс или программно с помощью команды MOVX. Если какой-либо бит Flash-памяти сброшен в 0, то для того, чтобы установить его в 1, его необходимо стереть. Байты перед программированием обычно стираются (устанавливаются в 0xFF). Временные интервалы операций записи и стирания, необходимые для корректной работы, устанавливаются автоматически аппаратными средствами (контроллером Flash-памяти). Во время выполнения операции записи или стирания Flash-памяти бит FLBUSY регистра FLSTAT устанавливается в 1 (см. SFR-описание 14.5). В течение этого времени команды, расположенные в буфере упреждающей выборки или в кэш-памяти программных ветвлений, могут выполняться, однако, если потребуется извлечь команду из Flash-памяти, то процессор будет остановлен до завершения операции записи или стирания.

Прерывания, которые уже загружены  в кэш-память программных ветвлений, тоже могут быть обслужены в течение  этого времени, но только в том  случае, если текущий код также выполняется из буфера упреждающей выборки или из кэш-памяти программных ветвлений. Любые прерывания, которые не были предварительно загружены в кэш-память или которые произошли в то время, пока процессорное ядро было остановлено, будут удерживаться в отложенном состоянии в течение выполнения операций записи/стирания Flash-памяти и будут обслужены сразу же после окончания этих операции в порядке, определяемом их уровнями приоритета.

10.1. Программирование Flash-памяти

Самый простой способ программирования Flash-памяти заключается в использовании С2-интерфейса и средств программирования, предлагаемых фирмой Silicon Labs или независимыми производителями. Это единственный способ программирования неинициализированного МК. Подробная информация об использовании С2-команд для программирования Flash-памяти приведена в разделе « Интерфейс С2». Подробные указания, касающиеся записи/стирания Flash-памяти из программы, приведены в разделе «10.3. Указания относительно записи/стирания Flash-памяти».

Flash-память можно программировать программным путем, используя команду MOVX с адресом и байтом данных в качестве обычных операндов. Перед записью во Flash-память с использованием команды MOVX операции записи Flash-памяти необходимо разрешить установкой в 1 бита разрешения записи памяти программ PSWE (PSCTL.0). Это приведет к тому, что операции записи с помощью команды MOVX будут относиться не к памяти XRAM (как устанавливается по умолчанию), а к Flash-памяти. Бит PSWE остается установленным в 1 до сброса его программным путем. Чтобы предотвратить случайную запись во Flash-память, рекомендуется запрещать прерывания на все время, пока бит PSWE установлен в 1.

Для чтения данных Flash-памяти следует  использовать команду MOVC. Считывать  данные из Flash- памяти с помощью команды MOVX нельзя: чтение с использованием команды MOVX всегда относится к памяти XRAM, независимо от состояния бита PSWE.

Примечание: Для обеспечения  целостности содержимого Flash-памяти встроенный монитор питания должен быть включен в любых системах, которые содержат процедуры, осуществляющие стирание и/или запись Flash-памяти из программы. Кроме того, не должно быть задержки между включением монитора питания и выбором монитора питания в качестве источника сброса. Любая попытка записать или стереть Flash-память в тот момент, когда монитор питания отключен, вызовет системный сброс по некорректному обращению к Flash-памяти.

С помощью операций записи во Flash-память можно сбросить в 0 биты, но нельзя установить их в 1. Только операция стирания может  установить в 1 биты во Flash-памяти. Поэтому ячейку памяти, которую требуется запрограммировать, необходимо предварительно стереть, чтобы можно было записать в нее новое значение.

Управление временными интервалами  операций записи и стирания осуществляется автоматически аппаратными средствами. Следует иметь ввиду, что в МК с Flash-памятью объемом 32 Кб зарезервирован блок памяти объемом 1024 байт, начинающийся с адреса 0x7C00. Операции записи/стирания ячеек Flash-памяти, расположенных в этой зарезервированной области, недопустимы.

10.1.1. Блокировка Flash-памяти  и ключевой код

Функции блокировки и ключевого  кода защищают Flash-память от операций записи и стирания из программы пользователя. Операции с Flash-памятью невозможны, если перед их выполнением не записать в регистр блокировки и ключевого кода Flash-памяти (FLKEY) корректные ключевые коды в определенной последовательности. Эти коды следующие: 0xA5, 0xF1. Длительность временного интервала между записью этих кодов не ограничена, но эти коды должны быть записаны в правильной последовательности. Если эти коды записаны в неверном порядке или если записаны неверные коды, то операции записи и стирания Flash- памяти будут запрещены до следующего системного сброса. Операции записи и стирания Flash-памяти будут запрещены также в том случае, если попытка записать или стереть Flash-память была произведена до корректной записи ключевых кодов. Блокировка Flash-памяти восстанавливается после каждой операции записи или стирания; следующая операция записи или стирания Flash-памяти возможна только после повторной записи ключевых кодов. Подробное описание регистра FLKEY приведено в SFR-описании 10.2.

10.1.2. Стирание страниц  Flash-памяти из программы

Flash-память можно программировать  программным путем, используя  команду MOVX с адресом и  байтом данных в качестве обычных операндов. Перед записью данных во Flash-память с использованием команды MOVX операции записи Flash-памяти необходимо разрешить. Для этого следует:

1. установить в 1 биты PSWE и PSEE (Это приведет к тому, что операции записи

с помощью команды MOVX будут относиться не к памяти XRAM, а к Flash-памяти);

2. записать в регистр FLKEY ключевые коды Flash-памяти в правильной

последовательности. Бит PSWE остается установленным в 1 до сброса его программным  путем.

С помощью операций записи во Flash-память можно сбросить в 0 биты, но нельзя установить их в 1; только операция стирания может установить в 1 биты во Flash-памяти. Поэтому ячейку памяти, которую требуется запрограммировать, необходимо предварительно стереть, чтобы можно было записать новое значение. Flash-память организована секторами (страницами) по 1024 байта. Операция стирания применяется ко всему сектору целиком (все байты в секторе устанавливаются в 0xFF). Ниже приведен алгоритм стирания 1024-байтной страницы Flash-памяти:

1. Запретить прерывания (рекомендуется).

2. Записать первый ключевой код  в регистр FLKEY: 0xA5.

3. Записать второй ключевой код  в регистр FLKEY: 0xF1.

4. Установить в 1 бит PSEE (PSCTL.1), чтобы разрешить стирание Flash-памяти.

5.Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды MOVX на запись Flash-

памяти.

6. Используя команду MOVX, записать  байт данных в любую ячейку  внутри 1024-байтного сектора, который  требуется стереть.

7. Сбросить в 0 бит PSEE, чтобы  запретить стирание Flash-памяти.

8. Сбросить в 0 бит PSWE, чтобы перенаправить команды MOVX на память данных XRAM.

9. Снова разрешить прерывания.

10.1.3. Запись Flash-памяти  из программы

Байты во Flash-память могут записываться по одному за раз или небольшими блоками. Бит CHBLKW в регистре CCH0CN (см. SFR-описание 14.1) определяет, сколько байт будет записываться во Flash-память в процессе операции записи: один байт или блок из нескольких байт. Если CHBLKW = 0, то Flash-память будет записываться по одному байту за раз. Если CHBLKW = 1, то Flash-память будет записываться четырехбайтными блоками. Блочная операция записи выполняется столько же времени, сколько и операция побайтной записи. Это позволяет сэкономить время при сохранении во Flash-памяти больших объемов данных. В ходе операции побайтной записи во Flash-память байты записываются индивидуально и запись во Flash-память будет выполняться после каждой команды записи MOVX.

Ниже приведен рекомендуемый алгоритм программирования Flash-памяти в побайтном  режиме:

1. Запретить прерывания.

2. Сбросить в 0 бит CHBLKW (в регистре CCH0CN) для выбора побайтного режима записи.

3. Записать первый ключевой код  в регистр FLKEY: 0xA5.

4. Записать второй ключевой код  в регистр FLKEY: 0xF1.

5. Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды  MOVX на запись Flash-памяти.

6. Сбросить в 0 бит PSEE (PSCTL.1).

7. Используя команду MOVX, записать  один байт данных в требуемую  ячейку памяти.

8. Сбросить в 0 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы  перенаправить команды MOVX на память  данных XRAM.

9. Снова разрешить прерывания.

Шаги 3-8 необходимо повторять для  каждого записываемого байта.

В ходе операции блочной записи во Flash-память процедура записи Flash-памяти будет выполняться только после  записи (с помощью команды MOVX) последнего байта каждого блока. Размер записываемого во Flash-память блока составляет четыре байта (начиная с адресов, оканчивающихся на 00b, и заканчивая адресами, оканчивающимися на 11b). Операции записи должны выполняться последовательно (т.е. ячейки памяти с адресами, оканчивающимися на 00b, 01b, 10b и 11b, должны записываться подряд одна за другой).

Запись во Flash-память будет выполняться  только после команды записи MOVX, которая адресует ячейку памяти с  адресом, оканчивающимся на 11b. Если какие-либо ячейки в блоке не требуется обновлять  при записи Flash-памяти, то следует записывать в них значение 0xFF.

 Ниже приведен рекомендуемый  алгоритм программирования Flash-памяти  в блочном режиме:

1. Запретить прерывания.

2. Установить в 1 бит CHBLKW (в  регистре CCH0CN) для выбора блочного  режима записи.

3. Записать первый ключевой код  в регистр FLKEY: 0xA5.

4. Записать второй ключевой код  в регистр FLKEY: 0xF1.

5. Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды  MOVX на запись Flash-памяти.

6. Сбросить в 0 бит PSEE (PSCTL.1).

7. Используя команду MOVX, записать первый байт данных в первую ячейку блока (т.е. в ячейку с адресом, оканчивающимся на 00b).

8. Сбросить в 0 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы  перенаправить команды MOVX на память  данных XRAM.

9. Записать первый ключевой код  в регистр FLKEY: 0xA5.

10. Записать второй ключевой  код в регистр FLKEY: 0xF1.

11. Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды  MOVX на запись Flash-памяти.

12. Сбросить в 0 бит PSEE (PSCTL.1).

13. Используя команду MOVX, записать  второй байт данных во вторую ячейку блока (т.е. в ячейку с адресом, оканчивающимся на 01b).

14. Сбросить в 0 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы  перенаправить команды MOVX на память  данных XRAM.

15. Записать первый ключевой  код в регистр FLKEY: 0xA5.

16. Записать второй ключевой  код в регистр FLKEY: 0xF1.

17. Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды  MOVX на запись Flash-памяти.

18. Сбросить в 0 бит PSEE (PSCTL.1).

19. Используя команду MOVX, записать  третий байт данных в третью  ячейку блока (т.е. в ячейку  с адресом, оканчивающимся на 10b).

20. Сбросить в 0 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы  перенаправить команды MOVX на память  данных XRAM.

21. Записать первый ключевой  код в регистр FLKEY: 0xA5.

22. Записать второй ключевой  код в регистр FLKEY: 0xF1.

23. Установить в 1 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды MOVX на запись Flash-памяти.

24. Сбросить в 0 бит PSEE (PSCTL.1).

25. Используя команду MOVX, записать  четвертый байт данных в последнюю  ячейку блока (т.е. в ячейку  с адресом, оканчивающимся на 11b).

26. Сбросить в 0 бит PSWE (PSCTL.0), чтобы перенаправить команды MOVX на память данных XRAM.

27. Снова разрешить прерывания.