IT8528存儲器學(xué)習(xí)筆記

IT8528E，該芯片內(nèi)部集成多個外設(shè)模塊，內(nèi)核為8032，使用8051指令集。

因此這顆 MCU“內(nèi)核”為51核。

可以簡單地認(rèn)為這是一個外設(shè)資源更豐富的8051單片機(jī)，框圖如下:

IT8528相關(guān)儲存器主要有三個部分：

iRAM : 8032內(nèi)部 256Byte 的 RAM，這部分屬于8032內(nèi)核。

XRAM : 內(nèi)核外部 4K 的 RAM，這部分在 IT8528 芯片內(nèi)部。

XROM : 外接 Flash ROM，大小不確定，一般為64K--128K，通過SPI連接。

內(nèi)部RAM

它屬于8032內(nèi)核部分，訪問速度快，容量很小。邏輯地址和 SFR 寄存器復(fù)用。

低128字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器既可以直接尋址也可以間接尋址。

高128字節(jié)RAM與特殊功能寄存器區(qū)共用相同的地址范圍，都使用0x80—0xFF地址空間。

地址空間重疊，但是物理上是獨(dú)立的，使用時通過不同的尋址方式加以區(qū)別。高128字節(jié)只能間接尋址，特殊功能寄存器區(qū)只可以直接尋址。

低128字節(jié)RAM也稱通用RAM區(qū)。工作寄存器組從0x00—0x1F共32字節(jié)，分為4組每組8個寄存器，標(biāo)記為R0—R7，他們屬于不同的物理空間。使用寄存器組可以提高運(yùn)算速度。程序狀態(tài)字PSW寄存器中的RS1和RS0組合決定當(dāng)前使用的寄存器組。

可位尋址從0x20—0x2F共16字節(jié)，它既可以向普通字節(jié)一樣按字節(jié)尋址，也可以按位尋址。按位尋址共128bit，位尋址范圍是0x00—0x7F，這里要注意，看起來它和RAM低128字節(jié)尋址范圍一樣，但是二者有著本質(zhì)的區(qū)別。位地址指向一個位，而字節(jié)地址指向一個字節(jié)，在程序中使用不同的指令區(qū)分。

內(nèi)部RAM采用8bit數(shù)據(jù)總線尋址范圍256Byte，內(nèi)部RAM操作指令：MOV。

外部RAM

它雖然位于IT8528內(nèi)部，但相對于8032內(nèi)核來說是外部數(shù)據(jù)存儲器，也稱 XRAM。

--地址空間

內(nèi)核可以訪問的RAM地址范圍就是地址空間。這個范圍由數(shù)據(jù)總線決定，8051核對于外部數(shù)據(jù)存儲器采用16bit數(shù)據(jù)總線，即他可以訪問的RAM范圍是0—64K。

內(nèi)核可以訪問的范圍是這個范圍，但是實(shí)際中外接RAM的物理大小可能沒有64Kbyte，或者可供用戶程序使用的大小沒有64KByte。

RAM 地址空間有 64K，實(shí)際芯片設(shè)計(jì)中，分別會映射不同的“物理存儲”。

--映射模塊寄存器

IT8528內(nèi)部眾多外設(shè)模塊使用時，每個模塊都需要Data、Status、Control寄存器，這些寄存器映射在特定的RAM地址上，在軟件中定義后即可訪問。

這部分范圍是0x1000—0x3000，實(shí)際的物理位置在各模塊內(nèi)。映射的物理空間，用戶是無法改作他用。

--映射外部存儲器

0x0000—0x0FFF（4K）。這部分空間映射的“物理存儲”是8032的外部數(shù)據(jù)存儲器XRAM。

該段地址空間，在IT8528中稱之為Scratch RAM，也可以映射外部ROM存儲器。

即內(nèi)核執(zhí)行指令，可以從外部ROM取，也可以從外部RAM取。

IT8528內(nèi)部的4K RAM存儲器，用于存儲臨時變量、全局變量等數(shù)據(jù)。

如下圖，左邊是64K的邏輯地址空間，右邊是映射的“物理存儲”。

簡單地說，邏輯地址空間是0—64K，物理上可能沒有相應(yīng)的“物理存儲”與之映射，或者映射的“物理存儲”已經(jīng)被其他部件作為寄存器使用，用戶程序無法自定義使用。

外部RAM采用16bit數(shù)據(jù)總線尋址范圍64K，外部RAM的操作指令：MOVX。

外部ROM

外部ROM，也叫外部 SPI Flash，用于存儲程序指令，它通過SPI總線和IT8528相連。對于8032來說，沒有內(nèi)部ROM，支持外接Flash 。

同樣的，8032內(nèi)核采用16bit地址總線，16bit 程序計(jì)數(shù)器，程序指令可尋址范圍是

0—64KByte。也就是說程序地址空間也是0—64KByte。

實(shí)際上IT8528支持外接最大 16M 的 Flash，那么這里出現(xiàn)了一個問題，8032內(nèi)核的地址總線是16bit，無法訪問大于64K的地址。應(yīng)該如何解決？

對于51內(nèi)核的 MCU 來說，設(shè)計(jì)了一種分 BANK的存儲組織方式，以支持大于64K的ROM 存儲器。

對于64K的程序地址空間劃分方法如下：（Flash和 8032 代碼空間的映射）

程序地址空間0x0000—0x7FFF，屬于Common Bank，映射了“物理存儲”，即Flash 的0x0000—0x7FFF區(qū)間。

程序地址空間0x8000—0xFFFF，屬于Bank(0—3)，四個Bank占用相同的程序地址空間，但是在 Flash中的物理區(qū)間不同。

CommonBank+Bank_x 的地址范圍恰好是64K，因此8032在訪問外部地址空間的時候，同一時間只能訪問某一個Bank區(qū)間。如果編譯的函數(shù)處于其他Bank，當(dāng)發(fā)生跨Bank的函數(shù)調(diào)用時，就會自動切換Bank。實(shí)際上切Bank是Keil編譯器生成的一段代碼完成的。

IT8528切Bank相關(guān)的寄存器可以參考其 Datasheet。

通過鏈接文件，可以指定某個函數(shù)代碼或者某段數(shù)據(jù)放在某個指定的Bank內(nèi)。

外部ROM采用16bit地址總線尋址范圍64K，外部ROM中的數(shù)據(jù)操作指令：MOVC。

IT8528固件更新原理

由上文可知，IT8528內(nèi)核執(zhí)行的每一條指令都是從外部SPI Flash實(shí)時讀取的。

當(dāng)需要更新 SPI Flash時就會出現(xiàn)沖突。

此時可以將 XRAM 存儲器映射至代碼地址空間，如此 8032 內(nèi)核在取指令時就只會訪問 XRAM，而不是訪問SPI Flash 了。

IT8528內(nèi)部的 XRAM存儲器（Scratch RAM）一共4K，分別編號0--4，每一塊的大小如下圖所示。

4K的XRAM總是映射到數(shù)據(jù)空間。當(dāng)需要時，配置代碼空間映射寄存器使能，XRAM會映射到代碼空間。

也就是同一時間，Scratch SRAM可能既映射到數(shù)據(jù)空間又映射到代碼空間，映射至數(shù)據(jù)空間稱之為Scratch RAM，映射至代碼空間稱之為Scratch ROM。

如下圖，每一塊映射至代碼空間的位置由 SCARxH/M/L三個寄存器配置。

如下就是代碼空間映射XRAM和 SPI Flash 的示意圖。

為了兼容設(shè)計(jì) IT8528 增加了一個寄存器FBCFG，以便完成一個快速映射。

即快速把 Scratch SRAM-0 映射至代碼空間的 F800--FFFF位置。

有了上述映射關(guān)系，就解決了更新SPI Flash和8032取指令沖突的問題。

如下圖，IT8528設(shè)計(jì)了一個SMFI模塊，以便8032訪問外接SPI Flash。

通過 Host端訪問IT8528外掛的SPI Flash原理如下圖。

更新固件流程

第一步，把更新SPI Flash的控制函數(shù)（限制在256個字節(jié)）copy至SRAM指定位置。

為何要把更新函數(shù)copy至SRAM 0x600位置？

由FBCFG寄存器可知，置位BIT7即可把Scratch SRAM-0映射至 0xF800--0xFFFF。

即把 XRAM 的 0x000--0x800的部分映射至代碼空間的 0xF800--0xFFFF。

因此 XRAM 的 0x600--0x6FF 映射至代碼空間的0xFE00--0xFEFF。

通過鏈接腳本把更新函數(shù)強(qiáng)制放置在0xFE00，當(dāng)調(diào)用該函數(shù)時取指令位置就是

0xFE00。

由于代碼空間0xFE00--0xFEFF映射了 XRAM 的0x600--0x6FF。

因此只需把更新函數(shù)copy至 XRAM 的0x600--0x6FF 即可。

注意：更新函數(shù)的代碼不能超過256Byte。

第二步，配置 FBCFG 寄存器，把Scratch SRAM-0 映射至代碼空間。

第三步，跳轉(zhuǎn)至更新函數(shù)中。

第四步，在更新函數(shù)中循環(huán)處理 6266 或者 686C 接口的數(shù)據(jù)和指令，控制SMFI模塊訪問 SPI Flash。

上述步驟均由 UEFI 或者 OS 下的 UpdateTool 控制完成。

對于IT8987來說，有內(nèi)部 Flash。其實(shí)對于8032內(nèi)核來說仍然屬于外部Flash。所謂的內(nèi)部Flash，只是芯片內(nèi)部“合封”而已。

另外對于IT557x系列的芯片來說，內(nèi)部單獨(dú)設(shè)計(jì)了一段存儲空間（大約1K），用于內(nèi)核8032臨時取指令使用，可以不采用上述 copy 更新函數(shù)至 XRAM 的方法。

而是采用DMA方式將更新函數(shù)copy至“隱藏存儲空間”，然后轉(zhuǎn)去執(zhí)行。