對lpc2000系列微控制器片內(nèi)flash編程的方法

本文主要是關(guān)于lpc2000的相關(guān)介紹，并著重對lpc2000的原理及其作用進(jìn)行了詳盡的闡述。

lpc2000

LPC2000系列的向量中斷控制器（VIC）支持32個(gè)中斷請求輸入，也即是支持32個(gè)中斷源，見表5.1。這32個(gè)中斷按順序稱為VIC通道0，VIC通道1，…，VIC通道31。

每一個(gè)VIC通道都支持軟件中斷與硬件中斷，即每個(gè)中斷均可由軟件或硬件中斷產(chǎn)生，軟件中斷與對應(yīng)通道上的硬件中斷是邏輯“或”的關(guān)系。軟件中斷可通過置位VICSoftInt寄存器相應(yīng)位來產(chǎn)生，也可通過置位VICSoftIntClear寄存器相應(yīng)位來清除。

LPC2000具有3類中斷：FIQ、向量IRQ和非向量IRQ。LPC2000系列可通過對VICIntSelect和VICVectCntlx（x=0，1，…，15）這兩類寄存器的設(shè)置，將以上的32個(gè)中斷源設(shè)置為這三類中斷的任何一種。其中，

快速中斷請求FIQ具有最高優(yōu)先級。建議只分配一個(gè)中斷請求給FIQ以減少中塅處理程序的延遲。當(dāng)然，VIC支持多個(gè)FIQ中斷。

向量IRQ具有中等優(yōu)先級。該級別最多可分配32個(gè)請求中的16個(gè)。32個(gè)請求中的任何一個(gè)都可以分配到16個(gè)向量IRQslot中的任意一個(gè)。其中，slot0具有最高優(yōu)先級，而slot15則為最低優(yōu)先級。

非向量IRQ具有最低優(yōu)先級。

如何初始化某個(gè)中斷源為三類中斷中的一類

通過VICIntSelect中斷選擇寄存器將32個(gè)中斷請求分配為FIQ或IRQ（包括向量IRQ與非向量IRQ）；通過VICVectCntlx（x=0，1，…，15）來選擇32個(gè)中斷請求中的某個(gè)為向量IRQ并設(shè)定此中斷請求為IRQ slotx（x對應(yīng)于VICVectCntlx中的x）。若某個(gè)中斷源被設(shè)定為IRQ，但卻未通過VICVectCntlx使能，則該中斷源將被默認(rèn)為非向量IRQ。

中斷處理過程中斷處理過程如下所示：

初始化：設(shè)置中斷源為3種中斷源之一，設(shè)置中斷地址，使能中斷，然后正常運(yùn)行用戶程序；

當(dāng)有IRQ中斷產(chǎn)生時(shí)，VIC將會根據(jù)中斷源設(shè)置VICVectAddr寄存器為相應(yīng)中斷服務(wù)程序的地址，切換處理器工作模式為IRQ模式，并跳轉(zhuǎn)到IRQ中斷入口0x00000018處；

異常中斷向量表中0x00000018處使用“LDR PC， ［PC， #-0xFF0］”，使得程序跳轉(zhuǎn)到（0x00000018+8-0x00000FF0=0xFFFFF030）存儲器處保存的地址。0xFFFFF030是VICVectAddr寄存器地址。也即是說：通過該指令，程序跳轉(zhuǎn)到VICVectAddr寄存器所指向的中斷服務(wù)程序的地址；

中斷服務(wù)程序執(zhí)行相應(yīng)的中斷處理，清除中斷。建議用__irq關(guān)鍵字定義中斷服務(wù)程序；

中斷服務(wù)完成后，即可返回原中斷點(diǎn)。返回時(shí)要同時(shí)切換處理器工作模式。

注意：退出中斷前，一定要對VICVectAddr寄存器寫0，通知VIC中斷結(jié)束；建議用__irq關(guān)鍵字定義中斷服務(wù)程序，這樣的話，該函數(shù)將自動切換處理器工作模式，但該函數(shù)不能返回參數(shù)或者數(shù)值。

IRQ中斷

IRQ中斷有向量IRQ和非向量IRQ中斷兩種類型，當(dāng)IRQ中斷產(chǎn)生時(shí)：

若是向量IRQ中斷，由于之前VIC已經(jīng)將最高優(yōu)先級請求的IRQ服務(wù)程序地址VICVectAddrx（x=0，1，…，15）裝入VICVectAddr，故程序跳入該中斷服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行。

若是非向量IRQ中斷，VIC提供默認(rèn)服務(wù)程序地址VICDefVectAddr，IRQ中斷入口程序可通過讀取VIC的向量地址寄存器VICVectAddr來取得該地址，然后跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)服務(wù)程序繼續(xù)執(zhí)行。該默認(rèn)服務(wù)程序由所有非向量IRQ公用，默認(rèn)服務(wù)程序可讀取IRQ狀態(tài)寄存器以確定哪個(gè)IRQ被激活。

lpc2000的工作原理

嵌入式處理器是嵌入式系統(tǒng)硬件最核心的部分，飛利浦推出十余款基于 ARM7 的高性能低功耗LPC2000系列微控制器，來滿足不斷增長的嵌入式市場需求。LPC2000系列微處理器工作頻率為60MHz，采用基于ARMTDMI內(nèi)核的32位RISC。LPC2000的外設(shè)接口非常豐富，包括UART、SPI、I2C、CAN、ADC、 PWM、RTC等。

這一系列微控制器LPC2114/2124/2119/2129/2194、LPC2210/2212/2214、LPC2290 /2292/2294借助片上存儲器加載模塊實(shí)現(xiàn)了“零等待訪問”高速閃存功能，提高了指令執(zhí)行的效率。在高性能低功耗的基礎(chǔ)上提供了增強(qiáng)的通信功能和片上代碼保護(hù)機(jī)制。由于內(nèi)置了寬范圍的串行通信接口，它們也非常適用于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟調(diào)制解調(diào)器等。6通道的PWM更能用于復(fù)雜的馬達(dá)控制應(yīng)用。

LPC2000系列微控制器能夠?qū)崿F(xiàn)零等待訪問的高速閃存，這主要?dú)w功于片上的存儲器加速模塊。圖2為存儲器加速模塊的結(jié)構(gòu)框圖。128位寬度的閃存陣列通過單獨(dú)的局部總線與處理器接口，每周期可為ARM內(nèi)核提供四條32位指令。這使得MCU無需經(jīng)過等待狀態(tài)就可直接從閃存上執(zhí)行指令，從而消除了一般閃存讀取時(shí)的等待時(shí)間。為了解決指令序列的變化，指令和數(shù)據(jù)的不同處理帶來的等待時(shí)間，模塊內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了預(yù)取緩沖器、避免數(shù)據(jù)讀/寫打亂地址序列的數(shù)據(jù)旁路和跳轉(zhuǎn)跟蹤緩沖器三個(gè)功能塊的聯(lián)合工作，并用兩組128位寬度的存儲器來進(jìn)行并行訪問，消除延時(shí)。

存儲器加速模塊的作用取決于系統(tǒng)時(shí)鐘的大小。LPC2000系列片上閃存的訪問時(shí)間為50nS，對于系統(tǒng)時(shí)鐘不高于20MHZ的應(yīng)用，在1個(gè)周期內(nèi)就可將閃存的內(nèi)容讀出，此時(shí)沒必要使用存儲器加速模塊。時(shí)鐘頻率越高，當(dāng)直接執(zhí)行閃存中的代碼時(shí)，系統(tǒng)性能受影響越大，此時(shí)使能存儲器加速模塊，可以得到接近4倍速度的加速，真正實(shí)現(xiàn)零等待高速閃存。由于LPC2000可直接從閃存執(zhí)行指令，無需引導(dǎo)期間將代碼傳送到SRAM，這不僅省掉了耗時(shí)又耗能的系統(tǒng)啟動步驟，還節(jié)省了昂貴的SRAM。

對片內(nèi)閃存的編程可通過幾種方法來實(shí)現(xiàn)：通過內(nèi)置的串行JTAG 接口，通過串口進(jìn)行在系統(tǒng)編程（ISP），或通過在應(yīng)用編程（IAP）。

矢量中斷控制器

LPC2000系列的矢量中斷控制器可以支持最多32個(gè)中斷請求，可根據(jù)需要將其編程分為3 類：FIQ、矢量IRQ 和非矢量IRQ?？焖僦袛嗾埱螅‵IQ）要求具有最高優(yōu)先級。矢量IRQ 具有中等優(yōu)先級。該級別可分配32個(gè)請求中的16個(gè)。非矢量IRQ 的優(yōu)先級最低。這種可編程分配機(jī)制意味著不同外設(shè)的中斷優(yōu)先級可以動態(tài)分配并調(diào)整。對于任意矢量中斷，一旦發(fā)出請求，CPU可在一個(gè)周期內(nèi)過讀取VIC并跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序的入口地址，這將中斷延時(shí)降低到最小。

對lpc2000系列微控制器片內(nèi)flash編程的方法

1.LPC2000的Flash簡介

Flash存儲器系統(tǒng)包含128kB Flash器件的16個(gè)扇區(qū)和256kB Flash器件的17個(gè)扇區(qū)。Flash存儲器從地址0開始并向上增加。Flash boot裝載程序同時(shí)提供片內(nèi)Flash存儲器的ISP和IAP編程接口。IAP、ISP和RealMonitor程序都位于boot扇區(qū)。boot扇區(qū)存在于所有的器件當(dāng)中。ISP和IAP命令不允許對boot扇區(qū)執(zhí)行寫/擦除/運(yùn)行操作。在128kB Flash器件中只有120kB Flash可供用戶程序使用。器件共包含256kB的Flash，其中，248kB的Flash可供用戶程序使用。Boot Block一般位于片內(nèi)Flash存儲器頂端。在128kB Flash中，它是第16個(gè)扇區(qū)（對應(yīng)的扇區(qū)號是15），在256kB Flash中，它是第18個(gè)扇區(qū)（對應(yīng)的扇區(qū)號是17）。Boot Block占有的Flash存儲器扇區(qū)不能用來存放用戶數(shù)據(jù)。

LPC2000系列提供在在應(yīng)用中編程IAP，最終用戶代碼直接執(zhí)行在應(yīng)用編程 （IAP）對片內(nèi)Flash存儲器進(jìn)行擦除和編程操作。Falsh可以擦寫10000次，512字節(jié)行編程時(shí)間為1ms。單扇區(qū)或整片擦除時(shí)間為400ms。

Flash存儲器在寫或擦除操作過程中不可被訪問。

執(zhí)行Flash寫/擦除操作的IAP命令使用片內(nèi)RAM頂端的32個(gè)字節(jié)空間。如果應(yīng)用程序中允許IAP編程，那么用戶程序不應(yīng)使用該空間。

很多8位單片機(jī)中有頁的概念，頁為Flash編程的最小單位，每次可以擦除和編程一個(gè)頁的內(nèi)容，由于頁中包含的字節(jié)較少，在這種情況下把Flash用作EEPROM靈活性會很好。而LPC2000系列沒有頁的概念，它只有扇區(qū)這個(gè)最小的Flash編程單位，即用戶即使是只修改一個(gè)字節(jié)，也需要首先擦除8K的Flash。

把Flash當(dāng)作EEPROM的過程，其實(shí)就是對Flash進(jìn)行讀－修改－寫的過程。

2.向Flash中寫數(shù)據(jù)

Flash必須遵循選擇扇區(qū)，擦除，選擇扇區(qū)，寫的過程，具體到程序的編寫，必須先后有下面的代碼：

SelSector（1，1）; // 選擇扇區(qū)1

EraseSector（1，1）; // 擦除扇區(qū)1

SelSector（1，1）; // 選擇扇區(qū)1

for（i=0;i《512;i++）

source［i］=0x41;

RamToFlash（0x00002000， （uint32）source， 512）; // 寫數(shù)據(jù)到扇區(qū)1

應(yīng)用的時(shí)候需要注意下面幾點(diǎn)：

1）如果寫之前沒有選擇扇區(qū)，是不能正確寫入的。

2）如果寫之前沒有擦除，寫入是不正確的。

3）最少寫512字節(jié)，寫入的字節(jié)數(shù)應(yīng)當(dāng)為512 或 1024 或 4096 或 8192.

4）Flash在擦寫時(shí)不能訪問，這也是IAP是要關(guān)閉中斷的原因。關(guān)中斷可以用下面的語句來實(shí)現(xiàn)：__asm{MSR CPSR_c， #0xdf}，與此對應(yīng)，開中斷可以下面的語句：__asm{MSR CPSR_c， #0x5f}。

另外，經(jīng)常有人問如何將一個(gè)常量的數(shù)值定義在Flash的特定地址上，我覺得這個(gè)功能不太實(shí)用，因?yàn)槊看尾脸淖钚挝皇?K，到不如直接寫數(shù)據(jù)到Flash的一個(gè)地址，這個(gè)地址是在一個(gè)空扇區(qū)中，讀和寫都以這個(gè)地址為基址。由于編譯后的代碼是向下靠緊的，所以你可以查看一下編譯后的代碼量，然后選擇靠上的地址做為用的變量區(qū)。如果實(shí)在想把數(shù)組定義在Flash的特定位置好像可以用分散加載。

3. 從Flash中讀數(shù)據(jù)

從Flash中讀數(shù)據(jù)比較簡單，可以定義一個(gè)指針變量，該指針變量指向特定的Flash地址，例如可以寫成下面的樣子：

uint32 i;

uint8 * p;

p=（uint8 *）0x1C000;

for（i=0;i《400;i++）

{

Puthexbyte（*（p++））;

}

4. Flash的加密

代碼讀保護(hù) 這是Bootloader修訂版1.61的特性。代碼讀保護(hù)通過向Flash地址單元0x1FC（用戶Flash扇區(qū)0）寫入0x87654321（十進(jìn)制表示為2271560481）來使能。地址單元0x1FC用來允許為fiq異常處理程序保留部分空間。當(dāng)JTAG調(diào)試端口的代碼讀保護(hù)被使能時(shí)，外部存儲器引導(dǎo)和以下ISP命令將被禁能：

? 讀存儲器

? 寫RAM

? 運(yùn)行

? 將RAM內(nèi)容復(fù)制到Flash

上述ISP命令終止時(shí)返回CODE_READ_PROTECTION_ENABLED。代碼讀保護(hù)使能時(shí)，ISP擦除命令只允許擦除用戶扇區(qū)的內(nèi)容。這種限制是代碼讀保護(hù)不使能時(shí)所沒有的。IAP命令不受代碼讀保護(hù)的影響。

采用工程模板的RelInFlash會自動加密。

5. 采用工程模板時(shí)需要注意的地方

采用ZLG的工程模板時(shí)需要注意下面幾點(diǎn)：

1）修改堆棧，在STARTUP.S文件中的初始化堆棧為 StackUsr-20*4

2）設(shè)置編譯參數(shù)-apcs/intervork，需要注意是修改 Language Settings/ARM C Compiler/ATPS下面的。我一開始的時(shí)候不小心選擇的語言設(shè)置是ARM Assembler ，結(jié)果運(yùn)行程序后一寫Flash就錯(cuò)，大家要選準(zhǔn)語言設(shè)置。

3）變量定義，由于一次至少寫512個(gè)字節(jié)，所以跟讀寫操作的變量最好定義為uint32類型的，我犯的一個(gè)錯(cuò)誤是將變量定義為uint8類型的，如下面：

uint8 i；

for（i=0;i《512;i++）

source［i］=0x41;

RamToFlash（0x00002000， （uint32）source， 512）; // 寫數(shù)據(jù)到扇區(qū)1

結(jié)果可想而知，一直在for循環(huán)中運(yùn)行而跳不出來，這到給我們一個(gè)IAP不好用的假象

結(jié)語

關(guān)于lpc2000的相關(guān)介紹就到這了，如有不足之處歡迎指正。

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