MC68HC908LJ12微控制器中的閃存在電路編程

在電路編程是指在器件安裝在最終電路板(目標(biāo)系統(tǒng))上的時(shí)候?qū)ζ骷M(jìn)行編程或擦除操作。這允許在不把電路從目標(biāo)系統(tǒng)取下的情況下改變用戶(hù)代碼，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的重新編程或初始化編程。

Motorola MC68HC908LJ12 (LJ12)是基于HC08架構(gòu)的一種通用器件，具有12K字節(jié)的片上閃存和512字節(jié)的RAM、一個(gè)紅外通信接口、一個(gè)串行外設(shè)接口、一個(gè)AD轉(zhuǎn)換器、一個(gè)實(shí)時(shí)鐘和一個(gè)LCD驅(qū)動(dòng)器模塊。其中12k字節(jié)閃存分配給用戶(hù)代碼，另外還有48字節(jié)分配給用戶(hù)定義的復(fù)位和中斷向量。對(duì)于編程或擦除操作不需要高電壓供電，因?yàn)樗枰母唠妷河蓛?nèi)部的電荷泵產(chǎn)生?？衫眠\(yùn)行在用戶(hù)模式或監(jiān)控模式的軟件例程通過(guò)寫(xiě)地址為$FE08的閃存控制寄存器實(shí)現(xiàn)對(duì)閃存的編程或擦除操作。

用戶(hù)模式

在用戶(hù)模式下，LJ12運(yùn)行的是已經(jīng)編程存儲(chǔ)在閃存中的用戶(hù)代碼。這是LJ12在大多數(shù)時(shí)間中所處的模式。

監(jiān)控模式

在監(jiān)控模式下，LJ12運(yùn)行在生產(chǎn)時(shí)永久編程在LJ12中的存儲(chǔ)器區(qū)域中的監(jiān)控代碼。監(jiān)控代碼用于通過(guò)LJ12的PTA0管腳在LJ12和外部主機(jī)間實(shí)現(xiàn)串行通信。 對(duì)初始的空白LJ12閃存編程就是在監(jiān)控模式下進(jìn)行的。

閃存初始編程

LJ12 操作模式在上電復(fù)位(POR)后鎖定，并由復(fù)位向量($FFFE-$FFFF)和下列管腳的邏輯電平?jīng)Q定：IRQ、 RST、 PTA0、 PTA1、 PTA2和PTC1。

塊保護(hù)的閃存

當(dāng)閃存被塊保護(hù)(block protected)時(shí)，閃存是不能被擦除可編程的。地址為$FE09的閃存塊保護(hù)寄存器用來(lái)保護(hù)閃存的一塊或整個(gè)閃存。向塊保護(hù)寄存器中寫(xiě)$FF將解除整個(gè)閃存的保護(hù)。

ROM駐留程序

LJ12中的ROM駐留程序旨在簡(jiǎn)化用戶(hù)的閃存編程和擦除。這些程序是存儲(chǔ)在ROM中的永久代碼，可利用子程序調(diào)用執(zhí)行。表1 示出了閃存編程和擦除操作的四個(gè)程序。

用戶(hù)模式下的在電路編程

在用戶(hù)模式下的ICP可保證在目標(biāo)系統(tǒng)運(yùn)行的同時(shí)對(duì)LJ12中的閃存進(jìn)行重新編程。對(duì)LJ12中的閃存進(jìn)行重新編程分成兩步。第一步是通過(guò)擦除操作擦除閃存中的現(xiàn)有數(shù)據(jù)。最小的擦除單位是128字節(jié)，稱(chēng)為頁(yè)。閃存控制寄存器中的MASS位提供了一次操作擦除整個(gè)閃存陣列的選擇，這種操作稱(chēng)為整體擦除(Mass erase)。必需指出的是，閃存中被擦除的單元讀出值為$FF。第二步是編程，即利用新的數(shù)據(jù)對(duì)空的閃存進(jìn)行編程。因此，重新編程包括：擦除和編程兩步。

ICP 代碼

在用戶(hù)模式下進(jìn)行ICP要求，ICP代碼存儲(chǔ)在可被用戶(hù)程序調(diào)用的非易失性存儲(chǔ)器中。這意味著ICP代碼必須做為用戶(hù)代碼的一部分編程到LJ12的閃存中?？紤]到這一點(diǎn)，用戶(hù)模式下的ICP在閃存最初為空(空白器件)時(shí)是不能進(jìn)行的。初始的空白器件必須在監(jiān)控模式下編程。

ICP代碼編程在閃存中，可以利用軟件或硬件啟動(dòng)ICP過(guò)程，有兩種操作方式：

1.ICP 代碼通過(guò)LJ12的端口引腳或SCI接口建立LJ12與一個(gè)外部主機(jī)系統(tǒng)的通信連接。主機(jī)發(fā)出命令擦除LJ2的閃存并下載數(shù)據(jù)對(duì)閃存進(jìn)行編程。在這種情況下，LJ12 ICP代碼就象一個(gè)命令解釋器。

2.ICP 代碼運(yùn)行自己的擦除子程序擦除閃存。然后ICP代碼通過(guò)LJ12的端口引腳或SCI接口建立LJ12與一個(gè)外部主機(jī)系統(tǒng)的通信連接。新的數(shù)據(jù)下載編程到閃存中。

在兩種方法中，ICP代碼都必須加載到RAM存儲(chǔ)器中，并在RAM中執(zhí)行。當(dāng)程序在閃存中運(yùn)行時(shí)不允許編程或擦除操作。如果在ICP代碼還在閃存中運(yùn)行時(shí)就進(jìn)行編程或擦除操作，那么有擦除ICP代碼本身的危險(xiǎn)。

監(jiān)控模式下的在電路編程

在監(jiān)控模式下， LJ12運(yùn)行在制造過(guò)程中永久編程在存儲(chǔ)器中($FC00-$FDFF 和 $FE10-$FFCF)中的監(jiān)控代碼。LJ12器件中閃存的第一次編程只能在監(jiān)控模式下進(jìn)行。

通過(guò)施加高電壓進(jìn)入監(jiān)控模式

與許多Motorola 8位 MCU，通過(guò)在/IRQ引腳施加高電壓(對(duì)LJ12為1.5 * VDD、 max. 8V )和在幾個(gè)I/O引腳施加特定的邏輯電平(對(duì)LJ12為PTA1、 PTA2、和PTC1)，則在上電復(fù)位(POR)之后進(jìn)入監(jiān)控模式。利用這一高電壓進(jìn)入方法時(shí)，MCU(在OSC1)的時(shí)鐘輸入必須來(lái)自外部振蕩器，頻率為4.9152MHz 或 9.8304MHz。通過(guò)對(duì)這一時(shí)鐘分頻在PTA0生成9600波特的通信速度。

通過(guò)空向量方法進(jìn)入監(jiān)控模式

在新的閃存實(shí)施方案中，需要減少采用ICP對(duì)MCU進(jìn)行編程時(shí)連接目標(biāo)系統(tǒng)的線(xiàn)數(shù)。進(jìn)入監(jiān)控模式的另一方法是空(被擦除)的復(fù)位向量。復(fù)位向量只有通過(guò)整體擦除操作擦除。 如果在上電復(fù)位后的模式鎖定過(guò)程中/IRQ引腳接地，PLL被使能，允許利用接在OSC1和OSC2間的32.768kHz晶體作為輸入時(shí)鐘，生成9600的波特率。如果IRQ引腳在上電復(fù)位后的模式鎖定過(guò)程中被拉成高(VDD)，PLL被禁止，一個(gè)外部4.9152MHz輸入時(shí)鐘(晶體或外部振蕩器)將可產(chǎn)生4800的波特率。與高電壓進(jìn)入方式相比，這一方法節(jié)約了三條線(xiàn)，不需要連接PTA1、 PTA2、和 PTC1。

在監(jiān)控模式下實(shí)現(xiàn)ICP的優(yōu)點(diǎn)是不需要在用戶(hù)代碼包含ICP代碼。此外，還可以利用MCUscribe 編程或 ICS Motorola工具通過(guò)PTA0串行連接實(shí)現(xiàn)PC主機(jī)系統(tǒng)與MCU的通信。

有關(guān) ICP的其它考慮

信號(hào)狀態(tài)

為無(wú)中斷地完成編程過(guò)程，在ICP操作中正常的系統(tǒng)活動(dòng)通常被停止。因此，在ICP開(kāi)始時(shí)，應(yīng)當(dāng)配置MCU使得在ICP過(guò)程中不會(huì)產(chǎn)生引腳沖突或信失控號(hào)。同時(shí)還必須注意當(dāng)帶有空白閃存的MCU系統(tǒng)第一次上電時(shí)，其端口引腳處于其缺省復(fù)位狀態(tài)。

引腳隔離

如果用于連接外部主機(jī)的 MCU引腳是與目標(biāo)系統(tǒng)共享的，必須保證進(jìn)行ICP連接時(shí)它們被隔離到適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖健?/p>

COP 看門(mén)狗操作

當(dāng)在用戶(hù)模式下進(jìn)行 ICP操作時(shí)，還必須考慮COP操作。一旦COP被使能，在用戶(hù)程序運(yùn)行過(guò)程中是不能被禁止的。因此，在ICP擦除和編程程序中，COP計(jì)數(shù)器必須定時(shí)清除以防止COP復(fù)位。在監(jiān)控模式下，COP是被禁止的。

下面的代碼在用戶(hù)模式下完成整體擦除。RAMFILE存儲(chǔ)器區(qū)被保留用于存儲(chǔ)ERARNGE子程序調(diào)用的數(shù)據(jù)塊。當(dāng)ICP請(qǐng)求被接受時(shí)，這一代碼需要上載到RAM中，然后才能通過(guò)調(diào)用RAMSTART執(zhí)行。然后 LJ12復(fù)位。在這一例子中，利用了非法操作碼進(jìn)行復(fù)位。

;Reference upload coding for mass erase in user mode
ERARNGE EQU　　 $FCBE
　　　　　　　ORG　　　 RAM
RAMFILE:
　　　　　　　DC.B　　 $14 ；Indicates 4*bus (bus=4.9152MHz)
　　　　　　　DC.B $40 ；Data size assumed to be 64
　　　　　　　DC.W $FFFF　　　　 ；$FFFF means mass erase
　　　　　　　DS.B　　 64 ；Reserve for data array
RAMSTART:
　　　　　　　LDHX　　 RAMFILE
　　　　　　　JSR　　　 ERARNGE ；Mass erase the FLASH memory
RESET:
　　　　　　　DC.B　　 $32 ；Perform illegal opcode reset

復(fù)位后，因?yàn)閺?fù)位向量是空的，LJ12進(jìn)入監(jiān)控模式。通過(guò)在PTA0(參考數(shù)據(jù)手冊(cè)中的監(jiān)控ROM一節(jié))連接一個(gè)主機(jī)，可以把下列代碼加載到LJ12 RAM中實(shí)現(xiàn)閃存的編程。

;Reference upload coding for programming in monitor mode
MON_PRGRNGE EQU　　　$FF28
　　　　　　　ORG RAM
RAMFILE:
　　　　　　　DC.B $14　　　　　 ；Indicates 4*bus (bus=4.9152MHz)
　　　　　　　DC.B　　 $40　　 　 ；Data size assumed to be 64
　　　　　　　DC.W　　 $C000　　　　 ；Start of FLASH memory
　　　　　　　DS.B　　 64 ；Reserve for data array
FLASHPRG:
LDHX RAMFILE
JSR　　　 MON_PRGRNGE

RAMFILE存儲(chǔ)器區(qū)被保留用于存儲(chǔ)MON_PRGRNGE子程序調(diào)用的數(shù)據(jù)塊。用戶(hù)使用監(jiān)控命令WRITE或IWRITE利用數(shù)據(jù)填充RAMFILE區(qū)域，然后發(fā)出執(zhí)行(RUN)命令執(zhí)行FLASHPRG程序?qū)?shù)據(jù)編程到閃存中。完成后， MON_PRGRNGE將控制返回給監(jiān)控代碼。這一編程過(guò)程不斷重復(fù)直到整個(gè)閃存都被編程完。編程完畢后，LJ12在一個(gè)上電復(fù)位后進(jìn)入用戶(hù)模式。