Flash 单片机自编程技术的探讨

1 msp430芯片flash存储器的结构

flash存储器模块是一个可独立操作的物理存储器单元。全部模块安排在同一个线性地址空间中，一个模块又可以分为多个段。当对flash存储器段中的某一位编程时，就必须对整个段擦除，因此，flash存储器必须分为较小的段，以方便地实现擦除和编程。图1是msp430芯片上flash存储器模块的结构框图。该flash存储器模块包含如下部分：控制逻辑——控制flash擦除和编程时的机器状态和时序发生器； flash保护逻辑——避免意外的flash擦除和编程操作；编程电压发生器——提供flash擦除和编程所需全部电压的集成电荷泵； 3个16位控制寄存器——fctl1、fctl2、fctl3控制flash模块的全部操作；存储器本身。

2 flash存储器的擦除和编程操作

&nb sp; 通常cpu访问flash是为了读取数据或者是执行程序，这时数据、地址锁存器是透明的，时序发生器和电压发生器关闭。然而，我们有时候需要在程序执行的过程中对flash的内容进行修改，这时就需要对控制寄存器fctlx进行适当的设置，以保证擦除/编程操作的正确执行。当进行擦除/编程操作时，flash模块中的时序发生器将产生全部内部控制信号，控制全部执行过程。这时cpu是不能访问flash的，因此所要执行的程序指令必须从别的地方调用，如ram，或者将cpu置于空闲状态。当flash的编程结束后，cpu才能重新获得对flash的控制权。 　　

msp430系列芯片中只集成了一个flash模块用作程序和数据存储器。这就意味着在对flash进行编程时，中断向量是不起作用的，任何中断请求都得不到响应。所有可能的中断源（包括看门狗）在对flash进行擦除/编程操作前，都应该被屏蔽掉，如程序1所示。 2.1 直接进行的flash自编程

msp430独有的一个特点就是，其flash模块可以不用把程序代码拷贝到其它的存储器就可实现自编程。在flash自编程过程中，当cpu从flash中取指令时，flash会返回值 3fffh（jmp $）给cpu，使cpu处于无限循环直到flash自编程的结束，才会将下一条指令返回，从而使程序继续执行下去。

下面给出的程序2，对msp430芯片的flash进行自编程是非常容易实现的。不过这种方法也存在一个缺点：在flash进行自编程的过程中，cpu处于空闲状态，所以这时既不能执行程序，也不能响应中断，而且这种flash自编程方法只可用于字或字节编程模式，而不适用于速度更快的段写模式。 2.2 通过ram程序调用实现flash自编程

在flash进行擦除和编程期间，cpu只能访问存于片上ram的程序指令。将flash中的程序复制进堆栈中，如程序3所示。当对flash进行擦写时，cpu就可以从ram中执行程序。flash的擦写操作完成后，flash就可以重新被访问，程序指针pc就会再次指向flash存储器，堆栈指针sp也会恢复。

从ram中执行程序，可以使cpu在flash被改写时依然保持运行。因此，msp430系列芯片在flash编程期间仍然可以通过uart模块接收数据。不过，在这种模式下是否接收到数据，只能通过查询uart的接收标志位来进行判断。

---

结 语

本文提出的两种flash自编程方法各有利弊。当cpu必须对事件作出快速反应时，如通过uart进行的数据通信，采用flash自编程开始时将flash中的程序代码复制进ram再执行的方法。如果对实时性要求不高，在flash自编程过程中，将cpu置于空闲状态的办法更为简单、直接。可以相信，随着flash型芯片的广泛应用和技术的不断发展，flash的自编程技术也将会有新的突破