IT8528存储器学习笔记

IT8528E，该芯片内部集成多个外设模块，内核为8032，使用8051指令集。

因此这颗 MCU“内核”为51核。

可以简单地认为这是一个外设资源更丰富的8051单片机，框图如下:

IT8528相关储存器主要有三个部分：

iRAM : 8032内部 256Byte 的 RAM，这部分属于8032内核。

XRAM : 内核外部 4K 的 RAM，这部分在 IT8528 芯片内部。

XROM : 外接 Flash ROM，大小不确定，一般为64K--128K，通过SPI连接。

内部RAM

它属于8032内核部分，访问速度快，容量很小。逻辑地址和 SFR 寄存器复用。

低128字节的数据存储器既可以直接寻址也可以间接寻址。

高128字节RAM与特殊功能寄存器区共用相同的地址范围，都使用0x80—0xFF地址空间。

地址空间重叠，但是物理上是独立的，使用时通过不同的寻址方式加以区别。高128字节只能间接寻址，特殊功能寄存器区只可以直接寻址。

低128字节RAM也称通用RAM区。工作寄存器组从0x00—0x1F共32字节，分为4组每组8个寄存器，标记为R0—R7，他们属于不同的物理空间。使用寄存器组可以提高运算速度。程序状态字PSW寄存器中的RS1和RS0组合决定当前使用的寄存器组。

可位寻址从0x20—0x2F共16字节，它既可以向普通字节一样按字节寻址，也可以按位寻址。按位寻址共128bit，位寻址范围是0x00—0x7F，这里要注意，看起来它和RAM低128字节寻址范围一样，但是二者有着本质的区别。位地址指向一个位，而字节地址指向一个字节，在程序中使用不同的指令区分。

内部RAM采用8bit数据总线寻址范围256Byte，内部RAM操作指令：MOV。

外部RAM

它虽然位于IT8528内部，但相对于8032内核来说是外部数据存储器，也称 XRAM。

--地址空间

内核可以访问的RAM地址范围就是地址空间。这个范围由数据总线决定，8051核对于外部数据存储器采用16bit数据总线，即他可以访问的RAM范围是0—64K。

内核可以访问的范围是这个范围，但是实际中外接RAM的物理大小可能没有64Kbyte，或者可供用户程序使用的大小没有64KByte。

RAM 地址空间有 64K，实际芯片设计中，分别会映射不同的“物理存储”。

--映射模块寄存器

IT8528内部众多外设模块使用时，每个模块都需要Data、Status、Control寄存器，这些寄存器映射在特定的RAM地址上，在软件中定义后即可访问。

这部分范围是0x1000—0x3000，实际的物理位置在各模块内。映射的物理空间，用户是无法改作他用。

--映射外部存储器

0x0000—0x0FFF（4K）。这部分空间映射的“物理存储”是8032的外部数据存储器XRAM。

该段地址空间，在IT8528中称之为Scratch RAM，也可以映射外部ROM存储器。

即内核执行指令，可以从外部ROM取，也可以从外部RAM取。

IT8528内部的4K RAM存储器，用于存储临时变量、全局变量等数据。

如下图，左边是64K的逻辑地址空间，右边是映射的“物理存储”。

简单地说，逻辑地址空间是0—64K，物理上可能没有相应的“物理存储”与之映射，或者映射的“物理存储”已经被其他部件作为寄存器使用，用户程序无法自定义使用。

外部RAM采用16bit数据总线寻址范围64K，外部RAM的操作指令：MOVX。

外部ROM

外部ROM，也叫外部 SPI Flash，用于存储程序指令，它通过SPI总线和IT8528相连。对于8032来说，没有内部ROM，支持外接Flash 。

同样的，8032内核采用16bit地址总线，16bit 程序计数器，程序指令可寻址范围是

0—64KByte。也就是说程序地址空间也是0—64KByte。

实际上IT8528支持外接最大 16M 的 Flash，那么这里出现了一个问题，8032内核的地址总线是16bit，无法访问大于64K的地址。应该如何解决？

对于51内核的 MCU 来说，设计了一种分 BANK的存储组织方式，以支持大于64K的ROM 存储器。

对于64K的程序地址空间划分方法如下：（Flash和 8032 代码空间的映射）

程序地址空间0x0000—0x7FFF，属于Common Bank，映射了“物理存储”，即Flash 的0x0000—0x7FFF区间。

程序地址空间0x8000—0xFFFF，属于Bank(0—3)，四个Bank占用相同的程序地址空间，但是在 Flash中的物理区间不同。

CommonBank+Bank_x 的地址范围恰好是64K，因此8032在访问外部地址空间的时候，同一时间只能访问某一个Bank区间。如果编译的函数处于其他Bank，当发生跨Bank的函数调用时，就会自动切换Bank。实际上切Bank是Keil编译器生成的一段代码完成的。

IT8528切Bank相关的寄存器可以参考其 Datasheet。

通过链接文件，可以指定某个函数代码或者某段数据放在某个指定的Bank内。

外部ROM采用16bit地址总线寻址范围64K，外部ROM中的数据操作指令：MOVC。

IT8528固件更新原理

由上文可知，IT8528内核执行的每一条指令都是从外部SPI Flash实时读取的。

当需要更新 SPI Flash时就会出现冲突。

此时可以将 XRAM 存储器映射至代码地址空间，如此 8032 内核在取指令时就只会访问 XRAM，而不是访问SPI Flash 了。

IT8528内部的 XRAM存储器（Scratch RAM）一共4K，分别编号0--4，每一块的大小如下图所示。

4K的XRAM总是映射到数据空间。当需要时，配置代码空间映射寄存器使能，XRAM会映射到代码空间。

也就是同一时间，Scratch SRAM可能既映射到数据空间又映射到代码空间，映射至数据空间称之为Scratch RAM，映射至代码空间称之为Scratch ROM。

如下图，每一块映射至代码空间的位置由 SCARxH/M/L三个寄存器配置。

如下就是代码空间映射XRAM和 SPI Flash 的示意图。

为了兼容设计 IT8528 增加了一个寄存器FBCFG，以便完成一个快速映射。

即快速把 Scratch SRAM-0 映射至代码空间的 F800--FFFF位置。

有了上述映射关系，就解决了更新SPI Flash和8032取指令冲突的问题。

如下图，IT8528设计了一个SMFI模块，以便8032访问外接SPI Flash。

通过 Host端访问IT8528外挂的SPI Flash原理如下图。

更新固件流程

第一步，把更新SPI Flash的控制函数（限制在256个字节）copy至SRAM指定位置。

为何要把更新函数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的部分映射至代码空间的 0xF800--0xFFFF。

因此 XRAM 的 0x600--0x6FF 映射至代码空间的0xFE00--0xFEFF。

通过链接脚本把更新函数强制放置在0xFE00，当调用该函数时取指令位置就是

0xFE00。

由于代码空间0xFE00--0xFEFF映射了 XRAM 的0x600--0x6FF。

因此只需把更新函数copy至 XRAM 的0x600--0x6FF 即可。

注意：更新函数的代码不能超过256Byte。

第二步，配置 FBCFG 寄存器，把Scratch SRAM-0 映射至代码空间。

第三步，跳转至更新函数中。

第四步，在更新函数中循环处理 6266 或者 686C 接口的数据和指令，控制SMFI模块访问 SPI Flash。

上述步骤均由 UEFI 或者 OS 下的 UpdateTool 控制完成。

对于IT8987来说，有内部 Flash。其实对于8032内核来说仍然属于外部Flash。所谓的内部Flash，只是芯片内部“合封”而已。

另外对于IT557x系列的芯片来说，内部单独设计了一段存储空间（大约1K），用于内核8032临时取指令使用，可以不采用上述 copy 更新函数至 XRAM 的方法。

而是采用DMA方式将更新函数copy至“隐藏存储空间”，然后转去执行。