MAXQ7665扇區(qū)可擦除程序和數(shù)據(jù)閃存的應(yīng)用內(nèi)編程

本應(yīng)用筆記介紹如何使用內(nèi)置實用程序ROM擦除/寫入MAXQ7665微控制器（μC）中的程序和數(shù)據(jù)閃存。此信息僅適用于帶扇形可擦除（SE）閃存的基于MAXQ7665閃存的微控制器（μC）。

介紹

本應(yīng)用筆記介紹如何管理帶有扇形可擦除（SE）閃存的MAXQ7665閃存微控制器（μC）中的內(nèi)部數(shù)據(jù)和程序閃存。此討論包括有關(guān)執(zhí)行程序閃存的應(yīng)用程序內(nèi)編程 （IAP） 的一般信息。

內(nèi)存映射

本節(jié)詳細介紹MAXQ7665器件各種存儲器大小的一般閃存信息和存儲器組織。MAX7665器件提供兩種類型的閃存。本文檔僅介紹帶SE閃存的MAXQ7665器件，不適用于尋頁（PE）器件。有關(guān)MAXQ7665 PE器件的信息，請參考應(yīng)用筆記“MAXQ7665頁面可擦除（PE）程序和數(shù)據(jù)閃存的應(yīng)用內(nèi)編程（IAP）”。

表 1 顯示了 128KB、64KB、48KB 和 32KB 設(shè)備的閃存映射。可能存在其它閃存選項，因此請參考MAXQ7665數(shù)據(jù)資料以獲取完整列表。

表 1.閃存映射

使用閃存存儲數(shù)據(jù)

閃存可用于可靠地存儲系統(tǒng)數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)需要在系統(tǒng)運行期間進行一次或定期編程。雖然閃存的任何扇區(qū)都可用于存儲數(shù)據(jù)，但兩個4K x 16扇區(qū)通常提供最佳選擇。與EEPROM不同，MAXQ7665上的閃存不能被文字擦除。必須一次擦除完整的扇區(qū)。擦除扇區(qū)通常需要 0.7 秒，但在最壞的情況下可能需要長達 15 秒的時間。在此期間，用戶代碼將停止，因此不會發(fā)生其他處理。在選擇適合系統(tǒng)要求的軟件技術(shù)時，必須仔細考慮這些限制。對于大多數(shù)周期性數(shù)據(jù)存儲需求，有界隊列和/或銀行交換技術(shù)將滿足系統(tǒng)的可靠性要求和需求。下面是這兩種技術(shù)的簡單示例。

有界隊列

有界隊列是受固定數(shù)量的項目限制的隊列。每當(dāng)處理定期數(shù)據(jù)時，通常使用此技術(shù)。例如，4K x 16閃存扇區(qū)可以分為64個64字條目，這將導(dǎo)致表2中128kB部分的內(nèi)存映射。

初始化后，啟動例程可以掃描隊列條目以確定隊列中的下一個可用條目。隊列已滿后，必須先擦除該隊列，然后才能寫入另一個條目。（注意：如果需要所有條目，則還必須使用庫切換來維護所有數(shù)據(jù)。擦除閃存后，可以寫入新條目。這種方法的缺點是，如果在擦除過程中功率下降，則所有數(shù)據(jù)都可能丟失。如果有界隊列技術(shù)不符合系統(tǒng)的要求，則還需要進行銀行切換。

圖 1 說明了進入有界隊列的條目流。

有關(guān)簡單的 C 源代碼示例，請參閱附錄 A。

表 2.有界隊列內(nèi)存映射示例

圖1.有界隊列流。

銀行切換

組交換是在長扇區(qū)擦除周期中防止數(shù)據(jù)丟失或損壞的有效方法。當(dāng)扇區(qū)大小僅略大于總數(shù)據(jù)大小時，此方法非常有效。組切換的缺點是它至少需要兩個閃存扇區(qū)。當(dāng)要寫入的總數(shù)據(jù)大小遠小于扇區(qū)大小時，最佳方法將庫交換和有界隊列技術(shù)結(jié)合起來。如果應(yīng)用需要組切換，MAXQ4的兩個16K x 7665閃存扇區(qū)可以用作數(shù)據(jù)存儲。

表3是使用兩個4K x 16閃存扇區(qū)時的內(nèi)存映射示例。圖 2 顯示了組交換寫入/擦除流程。

有關(guān)簡單的 C 源代碼示例，請參閱附錄 A。

表 3.組切換存儲器映射示例

圖2.銀行切換流程。

有界隊列和銀行交換

同時使用有界隊列和銀行交換技術(shù)是最可靠和靈活的方法。當(dāng)需要存儲少量數(shù)據(jù)以定期刷新時，以及必須保持?jǐn)?shù)據(jù)完整性時，這種組合方法非常有效。表 4 顯示了使用劃分為 4 個相等條目的兩個 16K x 64 扇區(qū)的內(nèi)存映射示例。圖 3 說明了兩個扇區(qū)之間有界隊列中的數(shù)據(jù)流。

這種組合技術(shù)的編碼僅比單獨的有界隊列稍微復(fù)雜一些。有關(guān)簡單的 C 源代碼示例，請參閱附錄 A。

表 4.有界隊列內(nèi)存映射示例

圖3.有界隊列和銀行切換的流程圖。

實用程序 ROM 閃存例程

為了編程、擦除和驗證閃存，MAXQ7665微控制器在ROM （只讀存儲器）中提供了片內(nèi)閃存支持例程。有兩種方法可以訪問這些例程。第一種也是最快的方法是直接訪問，即直接調(diào)用例程。為此，請?zhí)峁┌韵滦械念^文件：

u16 flashEraseSector(void *);
u16 flashEraseAll(void);
u16 flashWrite(void *pAddress, u16 iData);

接下來，添加鏈接器定義以為每個例程分配適當(dāng)?shù)牡刂贰τ?IAR 鏈接器文件，添加的行如下所示：

-DflashEraseSector=0x8XXX
-DflashEraseAll=0x8XXX
-DflashWrite=0x8XXX

將 0x8XXX 替換為每個例程的相應(yīng)內(nèi)存地址。其他編譯器可能會使用不同的方法來添加這些引用。

注意：直接訪問方法不提供與未來 ROM 版本的向前兼容性。

間接尋址的第二種方法使用表查找。雖然此方法提供了與未來ROM版本更好的兼容性，但它消耗了更多的執(zhí)行時間。在下面描述的每個例程之后，程序集例程使用表查找方法來獲取 ROM 實用程序例程的地址。表 5 顯示了實用程序 ROM 提供的閃存例程。有關(guān)ROM實用程序的完整列表，請參考MAXQ7665用戶指南，該指南可在Maxim網(wǎng)站上找到。

表 5.閃存實用程序 ROM 例程

閃寫

下面的匯編代碼示例使用間接尋址方法（查找表）調(diào)用 flashWrite（） 實用例程。此例程可由 C 代碼調(diào)用。

; This routine is callable by C code using the following prototype
; u16 flashWrite(void *pAddress, u16 iData);
;
flashWrite:
    move APC, #0           ; No auto inc/dec of accumulator.
    move DP[0], #0800Dh    ; This is where the address of the table is
                           ; stored.
    move ACC, @DP[0]       ; Get the location of the routine table.
    add  #14               ; Add the index to the flashWrite routine.
    move DP[0], ACC
    move ACC, @DP[0]       ; Retrieve the address of the routine.
    call ACC               ; Execute the routine.
    ret                    ; Status returned in A[0].

; This routine is callable by C code using the following prototype
; u16 flashEraseSector(void *pAddress);
;
flashEraseSector:
    move APC, #0           ; No auto inc/dec of accumulator.
    move DP[0], #0800Dh    ; This is where the address of the table is
                           ; stored.
    move ACC, @DP[0]       ; Get the location of the routine table.
    add  #1                ; Add the index to the flashEraseSector routine.
    move DP[0], ACC
    move ACC, @DP[0]       ; Retrieve the address of the routine.
    call ACC               ; Execute the routine.
    ret                    ; Status returned in A[0]

; This routine is callable by C code using the following prototype
; void flashEraseAll(void);
;
flashEraseAll:
    move APC, #0           ; No auto inc/dec of accumulator.
    move DP[0], #0800Dh    ; This is where the address of the table is
                           ; stored.
    move ACC, @DP[0]       ; Get the location of the routine table.
    add  #2                ; Add the index to the flashEraseAll routine.
    move DP[0], ACC
    move ACC, @DP[0]       ; Retrieve the address of the routine.
    call ACC               ; Execute the routine.
    ret

應(yīng)用程序內(nèi)編程 （IAP）

大多數(shù)基于閃存的系統(tǒng)必須能夠在系統(tǒng)安裝在最終產(chǎn)品中時更新固件。此過程稱為應(yīng)用程序內(nèi)編程 （IAP）。以下討論概述了創(chuàng)建 IAP 應(yīng)用程序的一般準(zhǔn)則。

上一節(jié)中概述的實用程序 ROM 閃存例程執(zhí)行擦除和寫入閃存 ROM 所需的所有操作。因此，最終用戶應(yīng)用程序可以在閃存上執(zhí)行操作。與任何其他子例程調(diào)用一樣，控件將在例程完成后返回到最終用戶的代碼。

在MAXQ7665的僅扇區(qū)擦除版本上執(zhí)行IAP序列時必須小心，因為不存在專用的引導(dǎo)加載程序閃存扇區(qū)。要設(shè)計完全容錯的 IAP，引導(dǎo)加載程序應(yīng)用程序必須與主應(yīng)用程序分開。這確保了即使在發(fā)生不完整的重編程序列后，也可以重試重編程過程。如果IAP必須容忍重編程過程中的斷電等故障，則選擇具有頁面擦除功能的MAXQ7665版本。這將允許引導(dǎo)加載程序應(yīng)用程序從0x0000（重置入口點）啟動，并與主應(yīng)用程序代碼完全分開。對于不需要完全容錯 IAP 的應(yīng)用程序，可以使用基于 RAM 的重新刷新例程來完成 IAP。

使用基于 RAM 的閃存例程的 IAP

當(dāng)不需要故障恢復(fù)時，可以使用基于RAM的閃存例程重新刷新MAXQ7665。此方法要求主應(yīng)用程序?qū)⒁粋€小的可重定位閃存編程例程復(fù)制到 RAM 中，然后跳轉(zhuǎn)到該例程。從 RAM 執(zhí)行代碼時，必須考慮幾個限制。

表 6.從 RAM 執(zhí)行代碼時的限制

通常，閃存例程將通過UART或CAN接口進行通信。通常最好接收小數(shù)據(jù)包并發(fā)送確認(rèn)，以允許更強大的錯誤恢復(fù)機制。圖 4 是一個流程圖，顯示了重新刷新例程的工作原理。如果在斷電前未成功完成重新編程，請記住，微控制器需要通過JTAG端口重新編程。

圖4.簡化的 RAM 重新刷新例程的流程圖。

審核編輯：郭婷