Flash单片机自编程技术的探讨

2 Flash存储器的擦除和编程操作

通常CPU访问Flash是为了读取数据或者是执行程序，这时数据、地址锁存器是透明的，时序发生器和电压发生器关闭。然而，我们有时候需要在程序执行的过程中对Flash的内容进行修改，这时就需要对控制寄存器FCTLx进行适当的设置，以保证擦除/编程操作的正确执行。当进行擦除/编程操作时，Flash模块中的时序发生器将产生全部内部控制信号，控制全部执行过程。这时CPU是不能访问Flash的，因此所要执行的程序指令必须从别的地方调用，如RAM，或者将CPU置于空闲状态。当Flash的编程结束后，CPU才能重新获得对Flash的控制权。 　　MSP430系列芯片中只集成了一个Flash模块用作程序和数据存储器。这就意味着在对Flash进行编程时，中断向量是不起作用的，任何中断请求都得不到响应。所有可能的中断源（包括看门狗）在对Flash进行擦除/编程操作前，都应该被屏蔽掉，如程序1所示。

程序1：禁止所有中断和Watchdog
DINT ；禁止所有可屏蔽中断
CLR.B IE1 ；禁止NMI、ACCV和OF中断
MOV #5A80H, WDTCTL ；关闭片内看门狗

2.1 直接进行的Flash自编程

MSP430独有的一个特点就是，其Flash模块可以不用把程序代码拷贝到其它的存储器就可实现自编程。在Flash自编程过程中，当CPU从Flash中取指令时，Flash会返回值 3FFFh（JMP $）给CPU，使CPU处于无限循环直到Flash自编程的结束，才会将下一条指令返回，从而使程序继续执行下去。
下面给出的程序2，对MSP430芯片的Flash进行自编程是非常容易实现的。不过这种方法也存在一个缺点：在Flash进行自编程的过程中，CPU处于空闲状态，所以这时既不能执行程序，也不能响应中断，而且这种Flash自编程方法只可用于字或字节编程模式，而不适用于速度更快的段写模式。

程序2：用同一模块软件将一个字写入Flash存储器
Fxkey .set 03300h
Fwkey .set 0A500h
…… ；禁止所有中断
MOV #(Fwkey + WRT), FCTL1 ；允许对Flash编程
MOV #123h, 0FE1Eh ；编程一个字
MOV #Fwkey, FCTL1 ；编程位复位
XOR #(Fxkey + Lock), FCTL3 ；LOCK位置位
…… ；允许中断

2.2 通过RAM程序调用实现Flash自编程

在Flash进行擦除和编程期间，CPU只能访问存于片上RAM的程序指令。将Flash中的程序复制进堆栈中，如程序3所示。当对Flash进行擦写时，CPU就可以从RAM中执行程序。Flash的擦写操作完成后，Flash就可以重新被访问，程序指针PC就会再次指向Flash存储器，堆栈指针SP也会恢复。
从RAM中执行程序，可以使CPU在Flash被改写时依然保持运行。因此，MSP430系列芯片在Flash编程期间仍然可以通过UART模块接收数据。不过，在这种模式下是否接收到数据，只能通过查询UART的接收标志位来进行判断。

程序3：将Flash中的程序指令拷贝进堆栈的程序
Flash_ww
DINT ；禁止所有中断
CLR.B IE1 ；禁止NMI、ACCV和OP中断
MOV #5A80h, WDTCTL ；关闭Watchdog
MOV #Flash_ww_end, R13 ；定义拷贝进RAM程序的
；结束地址和长度
MOV #Flash_ww_length, R15
MOV #0A500h, FCTL3 ；清除LOCK位
Copy
PUSH @R13 ；将程序拷贝进RAM
DECD R13
DEC R15
JNZ Copy
MOV SP, R15
MOV #0A54oh, FCTL1 ；WRT ＝ 1
CALL R15 ；调用RAM中的Flash写程序
MOV #0A500h, FCTL1 ；WRT ＝ 0
MOV #0A510h, FCTL3 ；LOCK ＝ 1
ADD #2*Flash_ww_length, SP
RET
Flash_ww_start
MOV R14, 0(R12) ；向Flash写1字节
Wait_bf
BIT #1, FCTL3 ；检测BUSY位
JNZ Wait_bf
Flash_ww_end
RET
Flash_ww_length EQU(Flash_ww_end ?Flash_ww_start + 2)/2
ENDMOD