帶有雙組閃存的MCU優點
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雙組Flash意味著同一器件中有兩個不同的Flash塊。本文從這里開始以飛思卡爾MC9S08MM128 MCU為例進行闡述。該器件擁有128kB的Flash存儲器，分成兩個64kB的陣列。上一章解釋過在寫入或擦除Flash的這段時間，整個Flash塊都不能讀取。提到有兩種替代方法來執行Flash操作：CPU拖延或從RAM運行。同一邏輯適用于一個雙組Flash，但是由于現在有兩個不同的組，因此代碼可以在Flash A中運行以寫入或擦除Flash B，反之亦然。
當使用非易失性存儲器來存儲變量時，雙組Flash可以設計為將所有非易失性變量都存儲在一個Flash組中，即：一個塊用作偽EEPROM，代碼在另一個組中。 例如，所有數據都將存儲在Flash B中，寫入和擦除存儲器的代碼將在Flash A中，以便更加高效地使用RAM和堆棧。在雙組Flash MCU中也不需要CPU 拖延。系統可以保持運行，因為只有一半的存儲器需要高電壓，另一半可以繼續正常的代碼執行。當構建應用來避免阻塞代碼時，這尤為重要(代碼的各部分，要么停止CPU，或在環路等待事件發生以繼續代碼執行，在這種情況下等待Flash命令完成)。
將數據保存在Flash B中的另一個好處是不需要禁用中斷功能，因為中斷矢量表是Flash A的一部分。這意味著所有串行通信、模數轉換、定時器等都可以保持運行，啟用中斷功能，代碼可以在命令執行的過程中進行跳轉，提取中斷矢量，執行中斷服務例程，并返回，以驗證Flash操作是否完成，以及是否需要啟動新操作。
另外一個特點是向執行整個設計遠程升級的應用添加故障容忍功能。可以將新項目版本保存在一個Flash組中，在另一個組中作為備份進行保存。一旦上傳了新版本并通過了驗證，那么以前的版本便可以擦除。在系統設計級，可以總是使用Flash A在Flash B中寫入新版本，反之亦然。這樣，即使在更新過程中發生了故障，也不會丟失工作版本。
EEPROM仿真
使用Flash存儲非易失性信息的一個限制是字節必須處于已擦除狀態(所有位都設為邏輯“1”)才能夠寫入。這意味著擦除操作將所有位都從扇區轉換為“1”，而寫入操作將某些或全部位都改為“0”。這樣產生的問題是，如果一個變量發生了改變，需要進行非易失性備份，那么首先需要擦除字節，但是由于Flash不能逐個字節擦除，因此需要擦除整個扇區。
執行EEPROM仿真的例程旨在使用Flash而不是單字節寫入和擦除功能來提供EEPROM功能。一般做法是使用需要存儲在Flash中的所有變量創建一個結構;該結構添加一個字段，指示該扇區是否活動(這應該是寫入的最后一個字節，以驗證所有數據是否已經正確寫入)。當需要在Flash中更新某些信息時，復制整個結構。每當字節改變時都進行非易失性更新，或根據定時器持續進行備份作為應用執行的一部分。
根據應用類型，可能進行某些改變，以減少執行EEPROM仿真或增加系統強勁性所需的Flash容量。例如，如果使用一個Flash扇區，非易失性結構將寫入同一扇區，只要適合扇區大小，能寫入多少次就寫多少次(因此，建議結構大小適合扇區內的準確次數，通常是兩種大小的功率)。在Flash扇區填滿后，代碼需要擦除扇區并重新開始。這種方法的好處是只使用一個Flash扇區，限制是如果在扇區擦除步驟發生斷電，那么所有信息都會丟失。 另外，Flash耐用性也將加倍。
另一種方法是使用兩個扇區進行EEPROM仿真。只有在把信息寫入新扇區后才擦除一個扇區，因此在Flash中總是有信息的有效副本，從而更加強韌，能夠確保即使在擦除或寫入過程中發生掉電，信息也不會丟失，還增加了存儲非易失性信息所需的Flash容量。 根據應用要求來確定應該使用哪種方法。
案例研究： 如何在飛思卡爾S08系列中寫入/擦除Flash
在S08系列中執行寫入或擦除操作的步驟與此類似。如果要獨立進行寫入、突發寫入、擦除或整體擦除，第一步是用一些數據寫入Flash位置(區別在于如果命令是擦除或整體擦除，那么所寫入的數據是沒有影響的)。之后，寄存器FCMD(Flash命令)需要寫入要執行的操作，然后在Flash狀態寄存器中寫入一個位來下發命令，代碼需要檢查下發的Flash命令是否會產生錯誤。在單組Flash部署中，代碼需要等待設置Flash命令完成標志，以便它可以返回正常的代碼執行，對于雙組Flash，在檢查了下發Flash命令沒有導致錯誤產生后將立即返回執行其它代碼部分。建議在下發新命令前，代碼總是檢查以前的命令是否已經完成，以避免潛在的問題。
下面的文本框是關于如何為MCU部署Flash命令的代碼示例。
#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);
}
對于雙組Flash：
本節顯示了Flash B部分主要文件調用擦除和單字節寫入例程的典型實施方案。宏定義允許為兩種目的使用相同的例程，因為這兩種操作非常相似。下面是一種推薦的寫入/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
所有寄存器和位名稱對應于飛思卡爾S08系列MCU中現有的名稱。
結論
飛思卡爾雙組Flash是一個簡單的想法，通過增強性能、避免CPU拖延情況、在代碼執行過程中保持中斷服務例程、不需要把例程復制到RAM，簡化了應用設計。有了這些功能，可以更容易地設計和部署在代碼執行過程中需要寫入或擦除Flash存儲器的最終應用。
引導程序或EEPROM仿真等應用通過考慮正確的存儲器分配并消除一些限制(如在Flash例程執行過程中停止通信外設)，利用該功能，從而提高效率。
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