双组Flash实施方案 - 带有双组闪存的MCU优点

　　双组Flash意味着同一器件中有两个不同的Flash块。本文从这里开始以飞思卡尔MC9S08MM128 MCU为例进行阐述。该器件拥有128kB的Flash存储器，分成两个64kB的阵列。上一章解释过在写入或擦除Flash的这段时间，整个Flash块都不能读取。提到有两种替代方法来执行Flash操作：CPU拖延或从RAM运行。同一逻辑适用于一个双组Flash，但是由于现在有两个不同的组，因此代码可以在Flash A中运行以写入或擦除Flash B，反之亦然。

        当使用非易失性存储器来存储变量时，双组Flash可以设计为将所有非易失性变量都存储在一个Flash组中，即：一个块用作伪EEPROM，代码在另一个组中。 例如，所有数据都将存储在Flash B中，写入和擦除存储器的代码将在Flash A中，以便更加高效地使用RAM和堆栈。在双组Flash MCU中也不需要CPU 拖延。系统可以保持运行，因为只有一半的存储器需要高电压，另一半可以继续正常的代码执行。当构建应用来避免阻塞代码时，这尤为重要(代码的各部分，要么停止CPU，或在环路等待事件发生以继续代码执行，在这种情况下等待Flash命令完成)。

　　将数据保存在Flash B中的另一个好处是不需要禁用中断功能，因为中断矢量表是Flash A的一部分。这意味着所有串行通信、模数转换、定时器等都可以保持运行，启用中断功能，代码可以在命令执行的过程中进行跳转，提取中断矢量，执行中断服务例程，并返回，以验证Flash操作是否完成，以及是否需要启动新操作。

　　另外一个特点是向执行整个设计远程升级的应用添加故障容忍功能。可以将新项目版本保存在一个Flash组中，在另一个组中作为备份进行保存。一旦上传了新版本并通过了验证，那么以前的版本便可以擦除。在系统设计级，可以总是使用Flash A在Flash B中写入新版本，反之亦然。这样，即使在更新过程中发生了故障，也不会丢失工作版本。

　　EEPROM仿真

　　使用Flash存储非易失性信息的一个限制是字节必须处于已擦除状态(所有位都设为逻辑“1”)才能够写入。这意味着擦除操作将所有位都从扇区转换为“1”，而写入操作将某些或全部位都改为“0”。这样产生的问题是，如果一个变量发生了改变，需要进行非易失性备份，那么首先需要擦除字节，但是由于Flash不能逐个字节擦除，因此需要擦除整个扇区。

　　执行EEPROM仿真的例程旨在使用Flash而不是单字节写入和擦除功能来提供EEPROM功能。一般做法是使用需要存储在Flash中的所有变量创建一个结构;该结构添加一个字段，指示该扇区是否活动(这应该是写入的最后一个字节，以验证所有数据是否已经正确写入)。当需要在Flash中更新某些信息时，复制整个结构。每当字节改变时都进行非易失性更新，或根据定时器持续进行备份作为应用执行的一部分。

　　根据应用类型，可能进行某些改变，以减少执行EEPROM仿真或增加系统强劲性所需的Flash容量。例如，如果使用一个Flash扇区，非易失性结构将写入同一扇区，只要适合扇区大小，能写入多少次就写多少次(因此，建议结构大小适合扇区内的准确次数，通常是两种大小的功率)。在Flash扇区填满后，代码需要擦除扇区并重新开始。这种方法的好处是只使用一个Flash扇区，限制是如果在扇区擦除步骤发生断电，那么所有信息都会丢失。 另外，Flash耐用性也将加倍。

　　另一种方法是使用两个扇区进行EEPROM仿真。只有在把信息写入新扇区后才擦除一个扇区，因此在Flash中总是有信息的有效副本，从而更加强韧，能够确保即使在擦除或写入过程中发生掉电，信息也不会丢失，还增加了存储非易失性信息所需的Flash容量。 根据应用要求来确定应该使用哪种方法。

　　案例研究： 如何在飞思卡尔S08系列中写入/擦除Flash

　　在S08系列中执行写入或擦除操作的步骤与此类似。如果要独立进行写入、突发写入、擦除或整体擦除，第一步是用一些数据写入Flash位置(区别在于如果命令是擦除或整体擦除，那么所写入的数据是没有影响的)。之后，寄存器FCMD(Flash命令)需要写入要执行的操作，然后在Flash状态寄存器中写入一个位来下发命令，代码需要检查下发的Flash命令是否会产生错误。在单组Flash部署中，代码需要等待设置Flash命令完成标志，以便它可以返回正常的代码执行，对于双组Flash，在检查了下发Flash命令没有导致错误产生后将立即返回执行其它代码部分。建议在下发新命令前，代码总是检查以前的命令是否已经完成，以避免潜在的问题。

　　下面的文本框是关于如何为MCU部署Flash命令的代码示例。

　　#define Flash_Busy() FSTAT_FCCF

　　#define EraseSectorFlashB(Addr) FlashB_Command(Addr, 0xff, FLASH_ERASE_CMD)

　　#define WriteByteFlashB(Addr, Data) FlashB_Command(Addr, Data, FLASH_PROGRAM_CMD)

　　void main(void)

　　{

　　unsigned char FlashErasedAddress = 0x4000;

　　unsigned char FlashWrittenAddress = 0x4000;

　　unsigned char FlashWrittenData = 'A';

　　if (!Flash_Busy())

　　{

　　EraseSectorFlashB(FlashErasedAddress);

　　}

　　if (!Flash_Busy())

　　{

　　WriteByteFlashB(FlashWrittenAddress, FlashWrittenData);

　　}

　　对于双组Flash：

　　本节显示了Flash B部分主要文件调用擦除和单字节写入例程的典型实施方案。宏定义允许为两种目的使用相同的例程，因为这两种操作非常相似。下面是一种推荐的写入/擦除Flash例程的部署方法。

　　#pragma CODE_SEG FLASH_A

　　unsigned char FlashB_Command(unsigned int FlashAddress, unsigned char FlashData, unsigned char Command)

　　{

　　/* Write Data into Flash*/

　　(*(volatile unsigned char *)(FlashAddress)) = FlashData;

　　/* Write Command */

　　FCMD = Command;

　　/* Launch command by setting FSTAT.FCBEF to 1 */

　　FSTAT = 0x80;

　　/* Wait at least 4 cycles to read the Error Flags */

　　_asm NOP;

　　_asm NOP;

　　_asm NOP;

　　_asm NOP;

　　/* Check if Flash Access Error or Protection Violation Error are Set */

　　if (FSTAT & (FSTAT_FACCERR_MASK|FSTAT_FPVIOL_MASK))

　　{

　　/* If so, finish the function returning FLASH_ERROR to indicate error */

　　FlashClearErrorFlags();

　　return (FLASH_ERROR);

　　}

　　/* Return FLASH_OK to indicate that the function executed Ok */

　　return (FLASH_OK);

　　}

　　#pragma CODE_SEG DEFAULT

　　所有寄存器和位名称对应于飞思卡尔S08系列MCU中现有的名称。

　　结论

　　飞思卡尔双组Flash是一个简单的想法，通过增强性能、避免CPU拖延情况、在代码执行过程中保持中断服务例程、不需要把例程复制到RAM，简化了应用设计。有了这些功能，可以更容易地设计和部署在代码执行过程中需要写入或擦除Flash存储器的最终应用。

　　引导程序或EEPROM仿真等应用通过考虑正确的存储器分配并消除一些限制(如在Flash例程执行过程中停止通信外设)，利用该功能，从而提高效率。