Freescale公司新推出的MC68HC908系列8位單片機，采用片內Flash取代過去常用的ROM或EPROM，使單片機具有了在線編程寫入或擦除的功能，增強了方便性，擴展了其應用范圍。

　　本文以MC68HC908QY4為例，詳細分析如何利用監控ROM程序實現對單片機片內Flash的在線編程和應用。


　　MC68HC908系列單片機的片內Flash可以在兩種模式下在線編程：監控模式(monitor mode)和用戶模式(usermode)。兩種模式各有優缺點：監控模式需要外部硬件支持，但不需要單片機內部程序的存在，所以適合于對新出廠芯片進行編程寫入，或是對芯片的整體擦除或寫入；用戶模式可以在單片機正常工作時進入，所以常用在運行過程中對部分Flash單元進行修改，特別適合于目標系統的動態程序更新和運行數據存儲。在Freescale的許多文檔中一再強調在用戶模式下調用編程子例程之前，應該先將子例程復制到RAM中去，然后跳轉到RAM執行；但是對于RAM區較少的單片機(如MC68HC908QY4)，必須利用監控ROM中固化的程序。對于這類單片機，即使是在監控模式下，RAM區同樣是不夠Flash編程使用的。因此，本文以MC68HC908QY4為例，為開發者提供一種在用戶模式下，通過利用監控ROM中固化的程序實現對單片機片內Flash在線編程的方法。

1 Flash編程操作


　　用戶可以對Flash進行3種編程操作：整體擦除、頁擦除和寫入。MC68HC908系列單片機提供了閃速存儲控制寄存器(FLCR)，Flash的寫入和擦除操作都是通過設置FLCR中的控制位來完成的。


　　目前在FLCR中只有4位是有效的：
　　◇HVEN(高壓允許位)，用于將來自片內電荷泵的高壓加到Flash陣列上；
　　◇MASS(整體擦除位)，用于選擇擦除方式(=1為整體擦除，=0為頁擦除)；
　　◇ERASE(擦除控制位)，用于選擇擦除操作；
　　◇PGM(編程寫入控制位)，用于選擇編程寫入操作。


　　在對Flash進行編程操作時，必須注意兩個單位——頁(page)和行(row)。頁多用在對Flash進行頁擦除操作時，而行多用在對Flash進行編程寫入時。對于不同型號的單片機，頁和行的定義可能是不一致的(例如MC68HC908GP32，l頁等于128字節，1行等于64字節；而對于MC68HC908JL3，l頁等于64字節，1行等于32字節)；但總的來說，1頁都等于2行。


　　用戶還可以選擇對部分Flash進行編程保護。保護區的首地址由Flash塊保護寄存器(FLBPR)設定，末地址則固定為$FFFF。受保護的Flash單元將無法被編程擦除或寫入。以MC68HC908QY4為例，對Flash進行編程的具體操作步驟如下：


　　(1)頁(整體)擦除操作
　　①置ERASE位為1(整體擦除的同時置MASS位為1)；
　　②讀出Flash塊保護寄存器；
　　③向被擦除的Flash頁(整體擦除時為整個Flash區)內任意地址寫入任意值；
　　④延時TDVS≥μs；
　　⑤置HVEN位為1；
　　⑥延時Terasc≥lms(整體擦除時為Tmerase≥4ms)；
　　⑦清ERASE位為O；
　　⑧延時Tnvh≥5μs(整體擦除時為Tnvh1≥lOOμs)；
　　⑨清HVEN位為O；
　　⑩延時Trcv≥1μs后，該Flash頁(整體擦除時為整個F1ash區)可以被正常讀取。


　　(2)寫入操作
　　QY4采用了以行為單位的寫入方式，其他某些MC68HC908系列的單片機(如GP32)，則采用以頁為單位的寫入方式。
　　①置PGM位為1；
　　②讀出Flash塊保護寄存器；
　　③向行地址范圍內任意Flash單元寫入任意值；
　　④延時Tnvs≥10μs；
　　⑤置HVEN位為l；
　　⑥延時Tpgs≥5μs；
　　⑦向行內目標地址寫入編程數據；
　　⑧延時Tprog≥40μs；
　　⑨重復①～⑧的步驟寫入編程數據，直至同一行內各字節編程完畢；
　　⑩清PGM位為O；
　　⑾延時Tnvh≥5μs；
　　⑿清HVEN位為0；
　　⒀延時Trcv≥1μs以后，該Flash頁可以被正常讀取。

2 Flash的在線編程方法


　　HC08系列MCU出廠時，Flash區包含了字節數不同的監控ROM程序。監控ROM程序包含了HC08系列所共有的基本子程序。在用戶模式下，監控ROM程序所在的Flash空間可以很方便地讀出。如果讀者感興趣編寫一個讀Flash的程序，再通過串口發送到計算機端，然后利用CodeWarrior中的反匯編程序將讀出的代碼反匯編，就可以很清楚地看出這些監控程序具體的執行過程。限于篇幅，本文對于程序本身不再一一列出，只在括號中注明各個程序的功能，并通過示例介紹如何使用ROM中的程序。下面以MC68HC908QY4為例，詳細介紹如何通過ROM程序實現對Flash的在線編程。


　　2．1 程序中使用的變量


　　表1詳細列出了程序所定義變量的地址和功能。
　


　　2．2 基本的程序模塊及其使用示例


　　例1 GETBYTE 通過一個I／O引腳接收一個字節數據。


　　如果該I／O引腳作為輸入口，而且有上拉電阻，那么就可以調用GETBYTE。


　　例2 RDVRRNG①讀取Flash指定區間的數據，并將讀到的數據發送到上位機；②讀取Flash指定區間的數據，并與RAM中的數據表作比較。
　　①讀取地址$F000～$F010的數據并發送。


　　②讀取地址$E800～$E8lF中的數據并與RAM中的數據作比較。如果相同，則標志位C置位；否則，標志位C清零。


　　例3 ERARNGE①頁擦除；②整體擦除。


　　①擦除頁#$EE00～#$EE3F。


　　②由于是整體擦除的，因此不需要末地址。程序只須將首地址存放到H：X寄存器中。示例將擦除#$F000～#$FFFF。

　　JB8和JL／JKxx(E)的Flash保護寄存器(FLBPR)不在整個Flash中。由于只要系統上電復位，芯片便會根據FLBPR把某一塊地址卒間保護起來，因此在使用這條指令之前首先要擦除FLBPR。
　　例4 PRGRNGE將RAM中的一段數據下載到指定的Flash地址區間內。


　　由于在下載程序到Flash之前，必須保證這一塊地址空間是空的，所以PRGRNGE應該與ERARNGE結合使用；而且在調用PRGRNGE程序之前必須調用延時子程序DELNUS，用于產生適當的延時。對于幾乎所有的HC08單片機，下載區間沒有特定的限制，但是對于MC68HLC908QT/QYxx，下載區間必須在同一行內。


　　　　　　　　


　　例5 DELNUS用于產生適當的延時。


　　DELNUS的兩個參數分別存放在累加器A和X寄存器中，其中A>l，X>1。累加器A中的值為CPUSPD=4×fop。計算公式為DELNUS=3×A×X+8。示例中，已知延時為100μs，要求計算A和X的值。具體的運算過程如下：


　　①計算100μs的延時需要多少總線周期。
　　Bus_cycle=100μs×8MHZ=800cycles
　　②計算A的數值。 A=CPUSPD=4×8=32
　　③計算DELNUS程序運行(1da、ldx、jsr)需要的周期數N。 N=2+2+5=9
　　④計算X的值。由方程DELNUS_100us=800=DELNUS+9=3×32×X+8+9，可得X=8，則程序為：




結語


　　不同類型的單片機，各程序模塊的入口地址不同，開發者可以查閱Freescale的技術資料，找出這些程序模塊的入口地址。這里還有一點要說明：若要用這種方法對Flash進行在線編程，則該型MCU必須具有本文第2部分所描述的程序功能模塊。本文的目的就是想以MC68HC908QY4為例，為開發者提供一種對片內Flash在線編程的方法，由此獲得更多、更好的應用。