使用帶有雙組閃存的MCU優(yōu)點(diǎn)

　MCU(微控制器)在過去幾十年里在CPU性能、通信接口、模數(shù)和數(shù)模外設(shè)、內(nèi)存大小及讀寫次數(shù)等方面呈指數(shù)發(fā)展。我們專注于帶有非易失性嵌入式存儲(chǔ)器的MCU(我們?cè)赨SB閃存驅(qū)動(dòng)器、存儲(chǔ)器等內(nèi)擁有閃存)，從首批帶有一次性編程(OTP)的器件到EPROM(電可編程只讀存儲(chǔ)器)，再到EEPROM (在方程中增加了“可擦”一詞，能夠在不需要紫外線燈的情況下擦除它)，到現(xiàn)在的嵌入式閃存(在某些情況下稱為Flash EEPROM)，這是目前最常用的閃存。

　　EEPROM和Flash在概念上類似，兩者都是可電擦除和寫入的存儲(chǔ)器，但是它們之間也存在某些差異。最初Flash只能在大數(shù)據(jù)塊上寫入，但是現(xiàn)在兩者比較接近了，一個(gè)單字節(jié)、詞或雙詞都可以寫入，取決于架構(gòu)是支持8位、16位還是32位寫入操作，是否需要與偶數(shù)地址對(duì)齊，因此主要的區(qū)別是擦除過程。EEPROM的擦除大小很小(在大多數(shù)情況下，只能擦除一個(gè)單字節(jié))，而Flash需要在大扇區(qū)中(在某些情況下為數(shù)據(jù)塊或頁面)擦除，而且還取決于所使用的器件，扇區(qū)可以是幾個(gè)字節(jié)或是幾千個(gè)字節(jié)。

　　Flash受歡迎主要有兩個(gè)原因：一是隨著扇區(qū)的增加，其擦除流程與典型的EEPROM相比，速度更快。使用EEPROM工作時(shí)，擦除過程很慢，通常一個(gè)字節(jié)以ms為單位。盡管Flash的擦除時(shí)間大致相同，但是它適用于擦除整個(gè)扇區(qū)。這樣，減少了對(duì)設(shè)備進(jìn)行編程的時(shí)間，因此也減少了制造流程所需的時(shí)間。另一個(gè)原因是Flash存儲(chǔ)器的造價(jià)低于EEPROM，因此構(gòu)建有許多Flash存儲(chǔ)器的MCU可實(shí)現(xiàn)更高的成本效益。

　　帶有嵌入式閃存的MCU支持系統(tǒng)內(nèi)編程。這意味著MCU可以在用于最終應(yīng)用的印刷電路板(PCB)上進(jìn)行編程。在某些情況下，需要增加一些額外電路，以進(jìn)入或退出編程模式，但是能夠在不移除設(shè)備的情況下進(jìn)行或先在套接字中進(jìn)行編程是值得的，這意味著即使軟件開發(fā)沒有完成，板卡也能夠完全填充。還可以在原始版本出來后升級(jí)軟件而不更改硬件，從而加快面市速度，因?yàn)榛贠TP或ROM的設(shè)備需要完整的軟件版本才能夠推出。

　　演進(jìn)的下一步是向MCU的Flash存儲(chǔ)器添加自編程功能，允許MCU在運(yùn)行時(shí)執(zhí)行寫入/擦除操作。這樣會(huì)帶來兩大好處：一是代碼本身可以包含再次對(duì)整個(gè)應(yīng)用進(jìn)行編程的例程，允許通過外設(shè)進(jìn)行遠(yuǎn)程更新(這些通常稱為引導(dǎo)程序，所使用的外設(shè)通常是串行接口)，因此具有很高的靈活性，能夠在安裝后更新設(shè)計(jì);二是能夠在運(yùn)行時(shí)存儲(chǔ)非易失性數(shù)據(jù)，如空調(diào)的溫度或電視上編程后的頻道。

　　Flash自編程

　　下面闡述了在沒有雙閃存陣列的情況下如何在系統(tǒng)中和運(yùn)行時(shí)寫入閃存。

　　要在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行寫入和擦除流程，則需要對(duì)任何一側(cè)施加較高電壓或清除各個(gè)位。當(dāng)對(duì)Flash庫施加高電壓時(shí)，無法讀取整個(gè)存儲(chǔ)器，因此有兩種典型的替代方案讓系統(tǒng)保持工作：一種是其它存儲(chǔ)器運(yùn)行寫入/擦除(通常是RAM)Flash的代碼，第二種方法是在執(zhí)行Flash操作時(shí)，為CPU提供一種拖延代碼執(zhí)行的方法。

　　這兩種方法都另有一個(gè)限制：由于中斷矢量通常位于Flash存儲(chǔ)器，因此在執(zhí)行Flash命令時(shí)需要禁用中斷功能，因?yàn)镃PU在那段時(shí)間無法讀取Flash，而且在需要時(shí)，也不能獲取中斷矢量。在使用I2C、UART或USB等串行外設(shè)運(yùn)行的系統(tǒng)中，這些外設(shè)可以每秒數(shù)kB(如UART或I2C總線)或每秒數(shù)MB(如USB)的速率交流信息;禁用中斷功能幾毫秒便可能導(dǎo)致丟失大量信息。因此，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)成在修改Flash時(shí)允許停止這些串行通信，然后當(dāng)中斷功能再次啟用時(shí)，恢復(fù)所有信息。

　　雙組Flash實(shí)施方案

　　雙組Flash意味著同一器件中有兩個(gè)不同的Flash塊。本文從這里開始以飛思卡爾MC9S08MM128 MCU為例進(jìn)行闡述。該器件擁有128kB的Flash存儲(chǔ)器，分成兩個(gè)64kB的陣列。上一章解釋過在寫入或擦除Flash的這段時(shí)間，整個(gè)Flash塊都不能讀取。提到有兩種替代方法來執(zhí)行Flash操作：CPU拖延或從RAM運(yùn)行。同一邏輯適用于一個(gè)雙組Flash，但是由于現(xiàn)在有兩個(gè)不同的組，因此代碼可以在Flash A中運(yùn)行以寫入或擦除Flash B，反之亦然。