使用帶有雙組閃存的MCU優(yōu)點(diǎn)

　MCU(微控制器)在過(guò)去幾十年里在CPU性能、通信接口、模數和數模外設、內存大小及讀寫(xiě)次數等方面呈指數發(fā)展。我們專(zhuān)注于帶有非易失性嵌入式存儲器的MCU(我們在USB閃存驅動(dòng)器、存儲器等內擁有閃存)，從首批帶有一次性編程(OTP)的器件到EPROM(電可編程只讀存儲器)，再到EEPROM (在方程中增加了“可擦”一詞，能夠在不需要紫外線(xiàn)燈的情況下擦除它)，到現在的嵌入式閃存(在某些情況下稱(chēng)為Flash EEPROM)，這是目前最常用的閃存。

　　EEPROM和Flash在概念上類(lèi)似，兩者都是可電擦除和寫(xiě)入的存儲器，但是它們之間也存在某些差異。最初Flash只能在大數據塊上寫(xiě)入，但是現在兩者比較接近了，一個(gè)單字節、詞或雙詞都可以寫(xiě)入，取決于架構是支持8位、16位還是32位寫(xiě)入操作，是否需要與偶數地址對齊，因此主要的區別是擦除過(guò)程。EEPROM的擦除大小很小(在大多數情況下，只能擦除一個(gè)單字節)，而Flash需要在大扇區中(在某些情況下為數據塊或頁(yè)面)擦除，而且還取決于所使用的器件，扇區可以是幾個(gè)字節或是幾千個(gè)字節。

　　Flash受歡迎主要有兩個(gè)原因：一是隨著(zhù)扇區的增加，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(guò)程很慢，通常一個(gè)字節以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。這樣，減少了對設備進(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存儲器的造價(jià)低于EEPROM，因此構建有許多Flash存儲器的MCU可實(shí)現更高的成本效益。

　　帶有嵌入式閃存的MCU支持系統內編程。這意味著(zhù)MCU可以在用于最終應用的印刷電路板(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(zhù)即使軟件開(kāi)發(fā)沒(méi)有完成，板卡也能夠完全填充。還可以在原始版本出來(lái)后升級軟件而不更改硬件，從而加快面市速度，因為基于OTP或ROM的設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存儲器添加自編程功能，允許MCU在運行時(shí)執行寫(xiě)入/擦除操作。這樣會(huì )帶來(lái)兩大好處：一是代碼本身可以包含再次對整個(gè)應用進(jìn)行編程的例程，允許通過(guò)外設進(jìn)行遠程更新(這些通常稱(chēng)為引導程序，所使用的外設通常是串行接口)，因此具有很高的靈活性，能夠在安裝后更新設計;二是能夠在運行時(shí)存儲非易失性數據，如空調的溫度或電視上編程后的頻道。

　　Flash自編程

　　下面闡述了在沒(méi)有雙閃存陣列的情況下如何在系統中和運行時(shí)寫(xiě)入閃存。

　　要在運行時(shí)進(jìn)行寫(xiě)入和擦除流程，則需要對任何一側施加較高電壓或清除各個(gè)位。當對Flash庫施加高電壓時(shí)，無(wú)法讀取整個(gè)存儲器，因此有兩種典型的替代方案讓系統保持工作：一種是其它存儲器運行寫(xiě)入/擦除(通常是RAM)Flash的代碼，第二種方法是在執行Flash操作時(shí)，為CPU提供一種拖延代碼執行的方法。

　　這兩種方法都另有一個(gè)限制：由于中斷矢量通常位于Flash存儲器，因此在執行Flash命令時(shí)需要禁用中斷功能，因為CPU在那段時(shí)間無(wú)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等串行外設運行的系統中，這些外設可以每秒數kB(如UART或I2C總線(xiàn))或每秒數MB(如USB)的速率交流信息;禁用中斷功能幾毫秒便可能導致丟失大量信息。因此，系統需要設計成在修改Flash時(shí)允許停止這些串行通信，然后當中斷功能再次啟用時(shí)，恢復所有信息。

　　雙組Flash實(shí)施方案

　　雙組Flash意味著(zhù)同一器件中有兩個(gè)不同的Flash塊。本文從這里開(kāi)始以飛思卡爾MC9S08MM128 MCU為例進(jìn)行闡述。該器件擁有128kB的Flash存儲器，分成兩個(gè)64kB的陣列。上一章解釋過(guò)在寫(xiě)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(lái)執行Flash操作：CPU拖延或從RAM運行。同一邏輯適用于一個(gè)雙組Flash，但是由于現在有兩個(gè)不同的組，因此代碼可以在Flash A中運行以寫(xiě)入或擦除Flash B，反之亦然。