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(目標系統)上的時候對器件進行編程或擦除操作。這允許在不把電路從目標系統取下的情況下改變用戶代碼，從而實現對器件的重新編程或初始化編程。

Motorola MC68HC908LJ12 (LJ12)是基于HC08架構的一種通用器件，具有12K字節的片上閃存和512字節的RAM、一個紅外通信接口、一個串行外設接口、一個AD轉換器、一個實時鐘和一個LCD驅動器模塊。其中12k字節閃存分配給用戶代碼，另外還有48字節分配給用戶定義的復位和中斷向量。對于編程或擦除操作不需要高電壓供電，因為所需要的高電壓由內部的電荷泵產生。可利用運行在用戶模式或監控模式的軟件例程通過寫地址為$FE08的閃存控制寄存器實現對閃存的編程或擦除操作。

用戶模式

在用戶模式下，LJ12運行的是已經編程存儲在閃存中的用戶代碼。這是LJ12在大多數時間中所處的模式。

監控模式

在監控模式下，LJ12運行在生產時永久編程在LJ12中的存儲器區域中的監控代碼。監控代碼用于通過LJ12的PTA0管腳在LJ12和外部主機間實現串行通信。 對初始的空白LJ12閃存編程就是在監控模式下進行的。

閃存初始編程

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

塊保護的閃存

當閃存被塊保護(block protected)時，閃存是不能被擦除可編程的。地址為$FE09的閃存塊保護寄存器用來保護閃存的一塊或整個閃存。向塊保護寄存器中寫$FF將解除整個閃存的保護。

ROM駐留程序

LJ12中的ROM駐留程序旨在簡化用戶的閃存編程和擦除。這些程序是存儲在ROM中的永久代碼，可利用子程序調用執行。表1 示出了閃存編程和擦除操作的四個程序。

用戶模式下的在電路編程

在用戶模式下的ICP可保證在目標系統運行的同時對LJ12中的閃存進行重新編程。對LJ12中的閃存進行重新編程分成兩步。第一步是通過擦除操作擦除閃存中的現有數據。最小的擦除單位是128字節，稱為頁。閃存控制寄存器中的MASS位提供了一次操作擦除整個閃存陣列的選擇，這種操作稱為整體擦除(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，即利用新的數據對空的閃存進行編程。因此，重新編程包括：擦除和編程兩步。

ICP 代碼

在用戶模式下進行ICP要求，ICP代碼存儲在可被用戶程序調用的非易失性存儲器中。這意味著ICP代碼必須做為用戶代碼的一部分編程到LJ12的閃存中。考慮到這一點，用戶模式下的ICP在閃存最初為空(空白器件)時是不能進行的。初始的空白器件必須在監控模式下編程。

ICP代碼編程在閃存中，可以利用軟件或硬件啟動ICP過程，有兩種操作方式：

1.ICP 代碼通過LJ12的端口引腳或SCI接口建立LJ12與一個外部主機系統的通信連接。主機發出命令擦除LJ2的閃存并下載數據對閃存進行編程。在這種情況下，LJ12 ICP代碼就象一個命令解釋器。

2.ICP 代碼運行自己的擦除子程序擦除閃存。然后ICP代碼通過LJ12的端口引腳或SCI接口建立LJ12與一個外部主機系統的通信連接。新的數據下載編程到閃存中。

在兩種方法中，ICP代碼都必須加載到RAM存儲器中，并在RAM中執行。當程序在閃存中運行時不允許編程或擦除操作。如果在ICP代碼還在閃存中運行時就進行編程或擦除操作，那么有擦除ICP代碼本身的危險。

監控模式下的在電路編程

在監控模式下， LJ12運行在制造過程中永久編程在存儲器中($FC00-$FDFF 和 $FE10-$FFCF)中的監控代碼。LJ12器件中閃存的第一次編程只能在監控模式下進行。

通過施加高電壓進入監控模式

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

通過空向量方法進入監控模式

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

在監控模式下實現ICP的優點是不需要在用戶代碼包含ICP代碼。此外，還可以利用MCUscribe 編程或 ICS Motorola工具通過PTA0串行連接實現PC主機系統與MCU的通信。

有關 ICP的其它考慮

信號狀態

為無中斷地完成編程過程，在ICP操作中正常的系統活動通常被停止。因此，在ICP開始時，應當配置MCU使得在ICP過程中不會產生引腳沖突或信失控號。同時還必須注意當帶有空白閃存的MCU系統第一次上電時，其端口引腳處于其缺省復位狀態。

引腳隔離

如果用于連接外部主機的 MCU引腳是與目標系統共享的，必須保證進行ICP連接時它們被隔離到適當的邏輯電平。

COP 看門狗操作

當在用戶模式下進行 ICP操作時，還必須考慮COP操作。一旦COP被使能，在用戶程序運行過程中是不能被禁止的。因此，在ICP擦除和編程程序中，COP計數器必須定時清除以防止COP復位。在監控模式下，COP是被禁止的。

下面的代碼在用戶模式下完成整體擦除。RAMFILE存儲器區被保留用于存儲ERARNGE子程序調用的數據塊。當ICP請求被接受時，這一代碼需要上載到RAM中，然后才能通過調用RAMSTART執行。然后 LJ12復位。在這一例子中，利用了非法操作碼進行復位。

;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

復位后，因為復位向量是空的，LJ12進入監控模式。通過在PTA0(參考數據手冊中的監控ROM一節)連接一個主機，可以把下列代碼加載到LJ12 RAM中實現閃存的編程。

;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存儲器區被保留用于存儲MON_PRGRNGE子程序調用的數據塊。用戶使用監控命令WRITE或IWRITE利用數據填充RAMFILE區域，然后發出執行(RUN)命令執行FLASHPRG程序將數據編程到閃存中。完成后， MON_PRGRNGE將控制返回給監控代碼。這一編程過程不斷重復直到整個閃存都被編程完。編程完畢后，LJ12在一個上電復位后進入用戶模式。