利用F206片內(nèi)Flash進(jìn)行在線編程

引言

TMS320F206（簡(jiǎn)稱F206）是德州儀器公司一種較新型的高性能數(shù)字信號(hào)處理器芯 片，采用靜態(tài)CMOS工藝技術(shù)設(shè)計(jì)，功耗低、抗干擾能力強(qiáng)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，指令執(zhí)行速度快（單周期指令的執(zhí)速度為50ns），指令的源代碼與C1XX和C2XX系列保持兼容并且向上兼容TI公司的第5代DSP（C5X系列）。同時(shí)，F(xiàn)206處上集成的32K×16位的Flash存儲(chǔ)器由二塊相互獨(dú)立的16K×16位的Flash存儲(chǔ)器組成（Flash0和Flash1），可分別獨(dú)立地對(duì)它們進(jìn)行讀取、擦除和編程等操作。第二塊Flash工作模式的切換分別由片上2個(gè)I/O映射寄存器控制。通常情況下，這二塊Flash存儲(chǔ)器，一塊用于存放固化程序，程序調(diào)試完成后通過(guò)DSP仿真頭將程序直接寫(xiě)入Flash中；另一塊可用于存放重要參數(shù)，可通過(guò)鍵盤(pán)、通信端口以及運(yùn)行程序自動(dòng)地將數(shù)據(jù)寫(xiě)入Flash中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)Flash存儲(chǔ)器的“在線”擦、寫(xiě)。F206及F24x在程序地址空間的映射如圖1所示。

圖1

1 實(shí)現(xiàn)F206在線編程需要注意的幾點(diǎn)

①進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時(shí)，必須將F206的Vccp引腳直接接于+5V電源上。

②片內(nèi)CPU的工作時(shí)鐘不得高于20MHz。如果用倍頻連接方式，則輸入時(shí)鐘頻率不得高于10MHz，否則會(huì)使擦、寫(xiě)過(guò)程出現(xiàn)錯(cuò)誤，從而導(dǎo)致“在線”擦、寫(xiě)失敗。

③正常情況下F206的擦、寫(xiě)次數(shù)壽命是1000次。因此，對(duì)Flash塊的“在線”編程應(yīng)該做到一次擦除、多次寫(xiě)入，直到整個(gè)Flash存儲(chǔ)塊寫(xiě)滿后再重新擦除，這樣可以充分延長(zhǎng)Flash存儲(chǔ)器的使用壽命。

④不要將寫(xiě)Flash的程序和被寫(xiě)數(shù)據(jù)放在同一塊Flash存儲(chǔ)器上（后面說(shuō)明）。由于F206的中斷向量從0000H單元開(kāi)始，所以第一塊Flash存儲(chǔ)器（Flash0）用于保存固化程序，另一塊Flash存儲(chǔ)器用于存放重要參數(shù)，進(jìn)行“在線”編程。

2 Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)

存儲(chǔ)器的操作有讀和寫(xiě)兩種基本操作，各種類型存儲(chǔ)器的讀操作都相同，而寫(xiě)操作則各不相同。RAM型存儲(chǔ)器的讀/寫(xiě)操作幸免通過(guò)址/數(shù)據(jù)總線和片選、讀/寫(xiě)控制線來(lái)完成；EEPROM型存儲(chǔ)器讀操作和RAM相同，寫(xiě)操作由片內(nèi)定時(shí)完成擦除和編程操作，并有一個(gè)狀態(tài)信號(hào)線來(lái)指示寫(xiě)操作是否完成；PROM型存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作則由特殊工具來(lái)完成，系統(tǒng)中只有讀操作；Flash型存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作則由清“0”、置“1”和編程操作構(gòu)成。清“0”和置“1”操作按扇區(qū)（一塊存儲(chǔ)區(qū)），如F206的一塊存儲(chǔ)區(qū)的大小為32個(gè)字，F(xiàn)lash0的起始地址為0000H，F(xiàn)lash1的起始地址為40000H，每個(gè)Flash塊包含512個(gè)扇區(qū)。

Flash存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作由控制寄存器控制，狀態(tài)寄存器反饋的信息指示操作過(guò)程。Flash型存儲(chǔ)器的寫(xiě)操作既可以“在線”完成，也可以由特殊工具來(lái)完成。由此可見(jiàn)，對(duì)Flash型存儲(chǔ)器的訪問(wèn)由兩部分構(gòu)成，一為Flash存儲(chǔ)單元，二為Flash寄存器。訪問(wèn)存儲(chǔ)單元和寄存器公用一組外部總線，究竟是訪問(wèn)存儲(chǔ)單元還是訪問(wèn)寄存器則由工作模式?jīng)Q定。作在訪問(wèn)存儲(chǔ)單元模式（只讀）時(shí)，從數(shù)據(jù)總線上讀到的是存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)；工作在訪問(wèn)寄存器模式（讀/寫(xiě)）時(shí)，從數(shù)據(jù)總線讀到的是寄存器的狀態(tài)信息。因此，如果將寫(xiě)Flash的程序和將寫(xiě)入數(shù)據(jù)放在同一塊Flash上，則對(duì)Flash寫(xiě)操作時(shí)需要切換工作模式，從而導(dǎo)致取指令時(shí)取到的是狀態(tài)信息，F(xiàn)lash寫(xiě)操作失敗，所以不能將程序和數(shù)據(jù)放在同一塊Flash存儲(chǔ)器上。

3 F206進(jìn)行Flash“在線”擦寫(xiě)的基本步驟

（1）模式切換

Flash的“在線”編程由清“0”、置“1”和數(shù)據(jù)寫(xiě)入等操作組成。進(jìn)行這些操作前首先要將Flash由存儲(chǔ)器工作模式（mode 1）切換至于寄存器工作模式（mode 0）。F206中Flash存儲(chǔ)器工作模式由映射于I/O地址中的兩個(gè)寄存器控制，分別為F_ACCESS0寄存器（FFE0h）和F_ACCESS1寄存器（FFE1h）。向Flash模式控制寄存器的最低位寫(xiě)入0，則Flash工作于寄存器模式；反之寫(xiě)入1，則工作于存儲(chǔ)器模式。復(fù)位后，自動(dòng)處于存儲(chǔ)器模式。如圖2所示，兩種工作模式之間切換后，F(xiàn)lash內(nèi)容變化。處于模式1時(shí)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器顯示的是其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)；處于模式0時(shí)，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器顯示寄存器的內(nèi)容，并且以4個(gè)為一組重復(fù)顯示于整個(gè)Flash塊中。

F206的Flash存儲(chǔ)器塊中只有4個(gè)寄存器SEG_CTR、TST、WADRS、WDATA，其余都是重復(fù)顯示相同的內(nèi)容，其功能如下所述。

*SEG_CTR：片段控制寄存器，其高8位（MSBS）用于選擇相應(yīng)片段。該位置“1”，則使能相應(yīng)的片段，可以進(jìn)行擦寫(xiě)。因此F206中16K×16的Flash塊分為8個(gè)片段，每個(gè)片段2KB.低8位（LSBS）用來(lái)控制Flash塊的擦除、寫(xiě)入、校驗(yàn)等操作，如圖3所示（各個(gè)控制位的具體設(shè)置方法請(qǐng)查閱TI相關(guān)參考資料）。

*TST：測(cè)試寄存器，通常不用。（保留，用于測(cè)試。）

*WADRS：寫(xiě)地址寄存器，用于存儲(chǔ)寫(xiě)操作地址。

*WDATA：寫(xiě)數(shù)據(jù)寄存器，用于存放寫(xiě)操作數(shù)據(jù)。

（2）清“0”操作

清“0”操作按扇區(qū)進(jìn)行，F(xiàn)206的Flash每一區(qū)的大小為32個(gè)字（WORD）。進(jìn)行清“0”操作就是對(duì)Flash存儲(chǔ)單元的非零位（即值為“1”）寫(xiě)入0，使各數(shù)據(jù)位的邊緣保持一致；通常的做法是將Flash存儲(chǔ)單元中的數(shù)據(jù)讀出，與FFFFh進(jìn)行異或（XOR）后，再寫(xiě)回Flash存儲(chǔ)單元中。清“0”操作后，需調(diào)用VER0功能對(duì)Flash塊進(jìn)行0校驗(yàn)。

（3）置“1”操作

置“1”操作按扇區(qū)進(jìn)行，對(duì)每個(gè)存儲(chǔ)單元寫(xiě)入“1”；執(zhí)行置“1”操作后需要調(diào)用VER1功能進(jìn)行校驗(yàn)。置“1”操作后，F(xiàn)lash塊存儲(chǔ)單元的值均為FFFFh。如果置“1”正確，則可以進(jìn)行下一步的數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

圖3 

    （4）數(shù)據(jù)寫(xiě)入

數(shù)據(jù)只能寫(xiě)入已經(jīng)置“1”的存儲(chǔ)單元，對(duì)于同F(xiàn)lash存儲(chǔ)單元只能寫(xiě)一入一次；如要改變存儲(chǔ)單元中的內(nèi)容，必須重新進(jìn)行清“0”和置“1”的操作后才能寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)。否則，會(huì)使存儲(chǔ)單元中各個(gè)數(shù)據(jù)位的“邊緣”不一致，從單元中讀出的數(shù)據(jù)與寫(xiě)入的數(shù)據(jù)不一致。由于Flash擦除次數(shù)有限，因此不可能每次修改和定改數(shù)據(jù)時(shí)都進(jìn)行擦除操作，而應(yīng)將每次修改后的參數(shù)（表）連續(xù)寫(xiě)在已置“1”但沿未寫(xiě)入數(shù)據(jù)的Flash存儲(chǔ)單元中，并對(duì)參數(shù)（表）作起始和結(jié)束的標(biāo)記（如55AA）；程序調(diào)用參數(shù)（表）時(shí)可以很方便地找到最新修改的參數(shù)（表），當(dāng)已置“1”的Flash存儲(chǔ)單元已寫(xiě)完，再重新進(jìn)行清“0”和置“1”操作后，從Flash塊的起始位置（對(duì)F206的Flash1存儲(chǔ)塊為4000h）寫(xiě)入新的數(shù)據(jù)，這樣可以充分延長(zhǎng)F206片內(nèi)Flash的使用。

結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)TI公司的TMS320F206為例，介紹了DSP進(jìn)行Flash“在線”編程的方法，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。筆者將該技術(shù)用于由F206構(gòu)成的微機(jī)過(guò)流保護(hù)裝置中，使得保護(hù)裝置的現(xiàn)場(chǎng)校驗(yàn)、調(diào)試和動(dòng)作值整定都非常方便。對(duì)于具有三個(gè)Flash塊的TMS320FL2407系列，只要找出相應(yīng)Flash塊控制寄存器，也能用同樣的方法進(jìn)行“在線”編程。Flash進(jìn)行“在線”編程的程序較為復(fù)雜，進(jìn)行編程時(shí)需要加入一定的時(shí)間延時(shí)，編程時(shí)可參閱TI公司的例程，該例程可以從TI公司的網(wǎng)頁(yè)www.ti.com下載。由于篇幅有限，此處不作詳細(xì)介紹。