基于MC9S08QG8單片機的EEPROM虛擬技術(shù)

引 言
MC9S08QG8(以下簡(jiǎn)稱(chēng)QG8)是Freeseale公司于2006年推出的一款HCS08系列MCU。HCS08系列MCU是HC08系列的升級，具有更高的總線(xiàn)頻率和更低的工作電壓。QG8總線(xiàn)頻率可以達到10 MHz，工作電壓可以低至1．8 V，尤其是QG系列MCU采用了新型的Flash存儲器(HCS08系列MCU的典型型號為MC9S08GB／GT系列MCU，Flash編程擦除可使用2．7 V電壓，QG系列MCU工作在1．8 V時(shí)即可以對Flash進(jìn)行操作)。同時(shí)低功耗也是QG系列MCU的一大特點(diǎn)。通過(guò)降低主頻，在總線(xiàn)頻率為1 MHz、供電電壓2 V、溫度125℃的情況下正常工作，典型的芯片電流僅有370μA。而如果進(jìn)入待機模式，典型的芯片電流則低于1 μA，這些特點(diǎn)使得QG8非常適合使用在電池供電的設備中。
EEPROM是Flash存儲技術(shù)成熟之前常用的存儲器，它與Flash均可作為程序存儲器和數據存儲器。但由于EEPROM本身容量和成本的限制，目前大多數MCU都采用Flash作為存儲器。用戶(hù)可以在Flash中存儲設置參數、校準參數、保密數據等信息。由于Flash存儲區的最小擦除單位是頁(yè)(QG8一頁(yè)為512字節)，若存儲數據長(cháng)度小于一頁(yè)，則每次寫(xiě)入或修改數據都必須進(jìn)行一次頁(yè)
擦除操作，該頁(yè)中沒(méi)有用到的空間就浪費了。相對而言，EEPROM就不存在這個(gè)問(wèn)題，它可以基于字節進(jìn)行寫(xiě)入和擦除。部分HC08系列MCU(如MC68HC908JL8)為了解決這個(gè)問(wèn)題，在其監控ROM中提供了虛擬EEP一ROM的例程供用戶(hù)使用。但是QG8不具有監控ROM，也就無(wú)法提供類(lèi)似的功能，本文在QG8擦除／寫(xiě)入Flash的基礎上，給出虛擬EEPROM的實(shí)現機制和用戶(hù)接口，實(shí)現按字節“寫(xiě)”Flash存儲區的功能，提高Flash存儲器的使用效率及壽命。

1 設計思路
使用Flash模擬EEPROM實(shí)現按字節讀寫(xiě)，其思路是將Flash的一頁(yè)依據寫(xiě)入數據的長(cháng)度分為若干相等的部分。為了方便起見(jiàn)，每一部分稱(chēng)為一塊，假設劃分為N塊。在寫(xiě)入前，此頁(yè)Flash已擦除完畢，第1次寫(xiě)入時(shí)將數據寫(xiě)入第1塊，當用戶(hù)對數據修改后重新進(jìn)行寫(xiě)入時(shí)，數據被寫(xiě)入第2塊，依次類(lèi)推，如果進(jìn)行第N+1次寫(xiě)入，由于該頁(yè)最多劃分為N塊，則先執行頁(yè)擦除，然后將數據寫(xiě)入第1塊中。讀操作相對于寫(xiě)入操作要簡(jiǎn)單得多，因為Flash本身支持按字節讀操作。
上述操作是在底層實(shí)現的，對于上層開(kāi)發(fā)人員是透明的，上層開(kāi)發(fā)人員只需要調用接口函數EEE_PROG和EEE_READ即可。

2 具體實(shí)現
虛擬EEPROM功能的實(shí)現以Flash的擦除／寫(xiě)入為基礎。Flash頁(yè)中包含2部分，一部分是虛擬EEPROM的參數和狀態(tài)信息，稱(chēng)之為信息區，另外一部分是實(shí)際用來(lái)存儲數據的存儲區。信息區中包含EEPROM首次寫(xiě)入的數據長(cháng)度和控制寫(xiě)入的位置信息；存儲區根據數據長(cháng)度可以劃分為N個(gè)Flash塊，寫(xiě)入第x個(gè)塊時(shí)(x≤N)，同時(shí)修改信息區的位置信息。進(jìn)行擦除和寫(xiě)入操作時(shí)分別將Flash操作代碼放置于RAM中運行。
2．1 FIash擦除／寫(xiě)入的實(shí)現
由于HCS08系列MCU中沒(méi)有固化ROM，因此也就不具有HC08系列固化的虛擬EEPROM函數或Flash擦除／寫(xiě)入函數，而直接在Flash中執行同一Flash區的操作會(huì )引起不穩定的情況。所以借鑒MC68HC908GP32芯片在線(xiàn)編程系統功能的實(shí)現機制，將Flash的擦除和寫(xiě)入函數先進(jìn)行編譯，將編譯后的二進(jìn)制代碼文件(即S19文件)寫(xiě)入Flash區域。在調用該函數時(shí)，先將代碼復制到RAM區，然后調用并在RAM區的入口執行相應的Flash操作。為了減少代碼量，使用同一函數實(shí)現了擦除和寫(xiě)入功能。具體代碼如下：