实例分析MCU的Data Flash访问控制

　　笔者在家用火灾报警系统项目的开发过程中，在进行主从机通讯和从机自身任务处理时，需要经常与从机MCU进行运行数据的存取。过去传统的方法是在MCU上外挂EEPROM或将MCU内部的部分存储单元专门划分出来，以存取运行数据。这两种方法的不利之处是：外挂EEPROM需要增加MCU与EEPROM的读写接口，增加了MCU的管脚负担，减慢了数据的读写速度的同时还增加了功耗；专门为运行数据划分存储单元则减少了程序代码的存储空间，同时存储空间的读写、擦除等操作会比较麻烦，另外还要非常小心，以防擦掉了有用的程序代码。

　　瑞萨RL78系列MCU内嵌2KB的DATA FLASH，省去了用户单独外扩数据FLASH的麻烦。RL78系列MCU还支持BGO操作，程序指令在DATA FLASH读写时仍可正常执行。其对DATA FLASH存储单元的写操作寿命高达1百万次以上，非常适合于需要频繁存取数据的应用场合。

　　与有些半导体厂商的控制芯片不同，瑞萨并没有直接将DATA FLASH的读写操作完全开放给用户，而是提供了一套叫做PFDL（Pico Data Flash Library，即微型数据闪存访问库）的软件接口，来实现对闪存系统的操作。用户使用时只需要调用相应的库函数即可进行DATA FLASH的读写、校验、擦除等操作，而不必关心底层驱动函数的具体实现方式。这在很大程度上方便了用户程序的设计，缩短了开发周期。

　　1）DATA FLASH结构和PFDL

　　RL78的存储结如图1所示。其中Data Flash memory物理地址为F1000H-F17FFH，被分成了两个BLOCK区，每个BLOCK区1KB，共2KB。

　　图1：瑞萨RL78系列MCU的存储结构

　　PFDL由表1所示的库文件组成。

　　表1：PFDL库文件

　　2）Data Flash的存储结构和使用方法

　　首先有必要将RL78系列MCU关于DATA FLASH操作的几个问题进行说明。RL78系列DATA FLASH的擦除操作只能以BLOCK为单位，不支持单字或单字节擦除。所以当有一项长度为若干字节的数据要写入DATA FLASH时，不可能将数据每次都写入固定的物理地址所对应的存储单元中，而是必须在新的空存储单元中写入。这就意味着用户在设计DATA FLASH的存储结构时，必须有寻址功能。

　　RL78系列DATA FLASH同一时刻只能有1个BLOCK处于激活状态，是有效的，此时另一个BLOCK不可访问，是无效的。习惯上，我们常将DATA FLASH的一个BLOCK称为一页，当一个有效页被写满数据时，要想继续写入数据的话，则只能在下一页中写入，同时还需要将前一页中有用的其他数据项拷贝到下一页中，并将下一页标记为当前的有效页，将上一页标记为无效页，即必须有DATA FLASH的页标记和导页机制。

　　为此，笔者将整个DATA FLASH分成两页（每个BLOCK自然形成一页，两页交替使用），每页的起始地址作为页标记单元，见表2。每次进行DATA FLASH操作前应先读取该标记单元来确认当前有效页。

表2：页标记