Msp430單片機(jī)內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)及功能解析

1 Msp430Flash型單片機(jī)內(nèi)部Flash存儲(chǔ)器介紹

MSP430的Flash存儲(chǔ)器是可位、字節(jié)、字尋址和編程的存儲(chǔ)器。該模塊由一個(gè)集成控制器來(lái)控制編程和擦除的操作?？刂破靼ㄈ齻€(gè)寄存器，一個(gè)時(shí)序發(fā)生器及一個(gè)提供編程、擦除電壓的電壓發(fā)生器。

Msp430的Flash存儲(chǔ)器的特點(diǎn)有：

1）產(chǎn)生內(nèi)部編程電壓

2）可位、字節(jié)、字編程，可以單個(gè)操作，也可以連續(xù)多個(gè)操作

3）超低功耗操作

4）支持段擦除和多段模塊擦除

2 Flash存儲(chǔ)器的分割

Msp430 Flash存儲(chǔ)器分成多個(gè)段?？蓪?duì)其進(jìn)行單個(gè)字節(jié)、字的寫(xiě)入，也可以進(jìn)行連續(xù)多個(gè)字、字節(jié)的寫(xiě)入操作，但是最小的擦除單位是段。

Flash存儲(chǔ)器被分割成兩部分：主存儲(chǔ)器和信息存儲(chǔ)器，兩者在操作上沒(méi)有什么區(qū)別。兩部分的區(qū)別在于段的大小和物理地址的不同。

以Msp430F149為例，信息存儲(chǔ)器有兩個(gè)128字節(jié)的段，即segmentA和segmentB，主存儲(chǔ)器有多個(gè)512字節(jié)的段。Msp430F149內(nèi)部Flash的地址為0x1000H~0xFFFFH，計(jì)60K。信息段SegA的起始地址為0x1080H，信息段SegB的起始地址為0x1000H。

3 Flash存儲(chǔ)器的操作

在默認(rèn)狀態(tài)下，處于讀操作模式。在讀操作模式中，F(xiàn)lash存儲(chǔ)器不能被擦除和寫(xiě)入，時(shí)序發(fā)生器和電壓發(fā)生被關(guān)閉，存儲(chǔ)器操作指向ROM區(qū)。

Msp430 Flash存儲(chǔ)器在系統(tǒng)編程ISP（in-system programmable）不需要額外的外部電壓。CPU能夠?qū)lash直接編程。Flash存儲(chǔ)器的寫(xiě)入/擦除通過(guò)BLKWRT、WRT、MERAS、ERASE等位確定。

3.1擦除

Flash存儲(chǔ)器各位的缺省值為1，每一位都可以單獨(dú)編程為0，但只有擦除操作才能將其恢復(fù)為1。擦除操作的最小單位是段。通過(guò)erase和meras位設(shè)置可選擇3種擦除模式。

MERAS

ERASE

擦除模式

0

1

段擦除

1

0

多段擦除（所有主存儲(chǔ)器的段）

1

1

整體擦除（LOCKA=0時(shí)，擦除所有主存儲(chǔ)器和信息存儲(chǔ)器的段；主存儲(chǔ)器的段只有當(dāng)LOCKA=0時(shí)可以擦除）

擦除操作開(kāi)始于對(duì)擦除的地址范圍內(nèi)的任意位置執(zhí)行一次空寫(xiě)入。空寫(xiě)入的目的是啟動(dòng)時(shí)序發(fā)生器和擦除操作。在空寫(xiě)入操作之后，BUSY位自動(dòng)置位，并保持到擦除周期結(jié)束。BUSY、MERAS、ERASE在擦除周期結(jié)束后自動(dòng)復(fù)位。

3.2寫(xiě)入

寫(xiě)入模式由WRT和BLKWRT位進(jìn)行設(shè)置。

BLKWRT（塊寫(xiě)入模式選擇）

WRT（寫(xiě)模式選擇位）

寫(xiě)入模式

0

1

單字節(jié)、單字寫(xiě)入

1

1

塊寫(xiě)入

所有的寫(xiě)入模式使用一系列特有的寫(xiě)入命令，采用塊寫(xiě)入的速度大約是單個(gè)寫(xiě)入的2倍，因?yàn)殡妷喊l(fā)生器在塊寫(xiě)入完成器件均能保持。對(duì)于這兩種寫(xiě)入模式，任何能修改目的操作數(shù)的指令均能用于修改地址。一個(gè)Flash字不能再擦除器件進(jìn)行兩次以上的寫(xiě)入。

當(dāng)啟動(dòng)寫(xiě)入操作時(shí)，BUSY置位，寫(xiě)入結(jié)束時(shí)復(fù)位。

4操作編程

4.1 Flash擦除

對(duì)Flash要寫(xiě)入數(shù)據(jù)，必須先擦除相應(yīng)的段，且對(duì)Flash存儲(chǔ)器的擦除必須是整段進(jìn)行的，可以一段一段擦，也可以多段一起擦除。擦除操作的順序如下：

1）選擇適當(dāng)?shù)?a href="http://srfitnesspt.com/tags/時(shí)鐘/" target="_blank">時(shí)鐘源和分頻因子；

2）清除LOCK位

3）判斷BUSY位，只有當(dāng)BUSY=0時(shí)才可以執(zhí)行下一步

4）使能段操作，設(shè)置ERASE、MERAS位等（如果是擦除一段，則ERASE=1，如果擦除多段，則MERAS=1，如果擦除整個(gè)Flash，則ERASE=1，MERAS=1）

5）對(duì)擦除的地址范圍內(nèi)的任意位置作一次空寫(xiě)入，以啟動(dòng)擦除操作

6）在擦除周期內(nèi)，時(shí)鐘源始終有效，不修改分頻因子

7）操作完成后，置位LOCK

根據(jù)上述操作順序，編寫(xiě)程序代碼如下：

void FlashErase（unsigned int adr）

{

uchar *p0;

FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//選擇時(shí)鐘源，分頻

FCTL3 = FWKEY;//清除LOCK

while（FCTL3 & BUSY）;//如果出于忙，則等待

FCTL1 = FWKEY + ERASE;//使能段操作

p0 = （unsigned char *）adr;//數(shù)值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成指針

*p0 = 0;//向段內(nèi)任意地址寫(xiě)0，即空寫(xiě)入，啟動(dòng)擦除操作

FCTL1 = FWKEY;

FCTL3 = FWKEY + LOCK;

while（FCTL3 & BUSY）;

}

4.2寫(xiě)入

對(duì)Flash的寫(xiě)入數(shù)據(jù)可以是單字、單字節(jié)，也可以是連續(xù)多個(gè)字或字節(jié)（即塊操作）。編程寫(xiě)入操作的順序如下：

1）選擇適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘源和分頻因子；

2）清除LOCK位

3）判斷BUSY位，只有當(dāng)BUSY=0時(shí)才可以執(zhí)行下一步操作

4）使能寫(xiě)入功能，設(shè)置WRT、BLKWRT（如果寫(xiě)入單字或單字節(jié)則WRT=1，如果是塊寫(xiě)入，或者是多字、多字節(jié)連續(xù)寫(xiě)入則WRT=1，BLKWRT=1）；

5）判斷BUSY位，只有當(dāng)BUSY=0時(shí)才可以執(zhí)行下一步操作

6）寫(xiě)入數(shù)據(jù)

7）判忙，完了之后清除WRT，置位LOCK

根據(jù)上述操作順序，編寫(xiě)程序代碼如下：

//write single byte

//Adr為要編程的地址，沒(méi)有奇偶地址要求、DataB為要編程的字節(jié)數(shù)據(jù)

void FlashWB（unsigned char Adr，unsigned char DataB）

{

FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK16*FN4 + 8*FN3

FCTL3 = FWKEY;

FCTL1 = FWKEY + WRT;

while（FCTL3 & BUSY）;

*（（unsigned int *）Adr）=DataB;//數(shù)值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成指針，指向地址數(shù)據(jù)Adr所表示的內(nèi)存單元

//將數(shù)據(jù)字DataW賦值給內(nèi)存單元

FCTL1 = FWKEY;

FCTL3 = FWKEY + LOCK;

while（FCTL3 & BUSY）;

}

//write single word

//Adr為要編程的地址，應(yīng)該是偶地址、DataW為要編程的字?jǐn)?shù)據(jù)

void FlashWW（unsigned int Adr，unsigned int DataW）

{

FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK16*FN4 + 8*FN3

FCTL3 = FWKEY;

FCTL1 = FWKEY + WRT;

while（FCTL3 & BUSY）;

*（（unsigned int *）Adr）=DataW;//數(shù)值強(qiáng)制轉(zhuǎn)換成指針，指向地址數(shù)據(jù)Adr所表示的內(nèi)存單元

//將數(shù)據(jù)字DataW賦值給內(nèi)存單元

FCTL1 = FWKEY;

FCTL3 = FWKEY + LOCK;

while（FCTL3 & BUSY）;

}

/*************************************************

//向FLASH信息區(qū)寫(xiě)入指定數(shù)量的字節(jié)數(shù)據(jù)

//unsigned char *pc_byte信息區(qū)數(shù)據(jù)指針

//unsigned char *Datain ：讀出數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)數(shù)組，8位長(zhǎng)

//unsigned char count ：讀操的數(shù)量，范圍0-127

**************************************************/

void FlashWrite（uchar *pc_byte，uchar *Datain，uint count）

{

FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK16*FN4 + 8*FN3

FCTL3 = FWKEY;

FCTL1 = FWKEY + WRT;

while（FCTL3 & BUSY）;//如果處于忙狀態(tài)，則等待

while（count--）

{

while（FCTL3 & BUSY）;

*pc_byte++ = *Datain++;

}

FCTL1 = FWKEY;

FCTL3 = FWKEY + LOCK;

while（FCTL3 & BUSY）;

}

注意：在對(duì)字寫(xiě)入和字節(jié)寫(xiě)入的時(shí)候，用于指向信息區(qū)數(shù)據(jù)指針類型的區(qū)別，字寫(xiě)入時(shí)候?yàn)?（（unsigned int *）Adr），字節(jié)寫(xiě)入時(shí)候?yàn)?（（unsigned char *）Adr）。

4.3讀取

根據(jù)查看的書(shū)籍資料和網(wǎng)絡(luò)資料得出，內(nèi)部Flash的讀取操作沒(méi)有順序的要求，一般Flash默認(rèn)的操作方式即為讀模式。讀取Flash的程序代碼如下：

/*************************************************

//向FLASH信息區(qū)讀出指定數(shù)量的字節(jié)數(shù)據(jù)

//unsigned char *pc_byte信息區(qū)數(shù)據(jù)指針

//unsigned char *Dataout ：讀出數(shù)據(jù)存放數(shù)據(jù)數(shù)組，8位長(zhǎng)

//unsigned char count ：讀操的數(shù)量，范圍0-127

**************************************************/

void FlashRead（uchar *pc_byte，uchar *Dataout，uint count）

{

while（count--）

{

*Dataout = *pc_byte;

Dataout++;

pc_byte++;

}

}

在網(wǎng)上查找資料的時(shí)候，好像看到過(guò)有位網(wǎng)友的博客說(shuō)，內(nèi)部Flash的地址是自動(dòng)加1的，按照他的理解，函數(shù)中pc_byte++語(yǔ)句就沒(méi)有用處了，可是事實(shí)不然，我在調(diào)試過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)并不能自動(dòng)加1，pc_byte++語(yǔ)句還是有必要的。調(diào)用上述函數(shù)，可以通過(guò)這樣的方式FlashRead（（uchar *）0x1000，a，4）；即從0x1080地址處開(kāi)始，連續(xù)讀取4個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，送給數(shù)組a。

5小結(jié)

對(duì)Msp430片內(nèi)Flash的操作是通過(guò)對(duì)3個(gè)控制字中的相應(yīng)位來(lái)完成的，只有控制位的正確組合，才能實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。

同時(shí)在編程中注意靈活使用數(shù)組和指針，以及指向數(shù)組的指針等，可以達(dá)到靈活編程的目的，不過(guò)本文中給出的幾個(gè)程序段，基本上能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)Msp430 Flash的擦除、寫(xiě)入等操作。