利用F206片内Flash进行在线编程

引言

TMS320F206（简称F206）是德州仪器公司一种较新型的高性能数字信号处理器芯 片，采用静态CMOS工艺技术设计，功耗低、抗干扰能力强。其结构简单，指令执行速度快（单周期指令的执速度为50ns），指令的源代码与C1XX和C2XX系列保持兼容并且向上兼容TI公司的第5代DSP（C5X系列）。同时，F206处上集成的32K×16位的Flash存储器由二块相互独立的16K×16位的Flash存储器组成（Flash0和Flash1），可分别独立地对它们进行读取、擦除和编程等操作。第二块Flash工作模式的切换分别由片上2个I/O映射寄存器控制。通常情况下，这二块Flash存储器，一块用于存放固化程序，程序调试完成后通过DSP仿真头将程序直接写入Flash中；另一块可用于存放重要参数，可通过键盘、通信端口以及运行程序自动地将数据写入Flash中，从而实现对Flash存储器的“在线”擦、写。F206及F24x在程序地址空间的映射如图1所示。

图1

1 实现F206在线编程需要注意的几点

①进行硬件设计时，必须将F206的Vccp引脚直接接于+5V电源上。

②片内CPU的工作时钟不得高于20MHz。如果用倍频连接方式，则输入时钟频率不得高于10MHz，否则会使擦、写过程出现错误，从而导致“在线”擦、写失败。

③正常情况下F206的擦、写次数寿命是1000次。因此，对Flash块的“在线”编程应该做到一次擦除、多次写入，直到整个Flash存储块写满后再重新擦除，这样可以充分延长Flash存储器的使用寿命。

④不要将写Flash的程序和被写数据放在同一块Flash存储器上（后面说明）。由于F206的中断向量从0000H单元开始，所以第一块Flash存储器（Flash0）用于保存固化程序，另一块Flash存储器用于存放重要参数，进行“在线”编程。

2 Flash存储器的特点

存储器的操作有读和写两种基本操作，各种类型存储器的读操作都相同，而写操作则各不相同。RAM型存储器的读/写操作幸免通过址/数据总线和片选、读/写控制线来完成；EEPROM型存储器读操作和RAM相同，写操作由片内定时完成擦除和编程操作，并有一个状态信号线来指示写操作是否完成；PROM型存储器的写操作则由特殊工具来完成，系统中只有读操作；Flash型存储器的写操作则由清“0”、置“1”和编程操作构成。清“0”和置“1”操作按扇区（一块存储区），如F206的一块存储区的大小为32个字，Flash0的起始地址为0000H，Flash1的起始地址为40000H，每个Flash块包含512个扇区。

Flash存储器的写操作由控制寄存器控制，状态寄存器反馈的信息指示操作过程。Flash型存储器的写操作既可以“在线”完成，也可以由特殊工具来完成。由此可见，对Flash型存储器的访问由两部分构成，一为Flash存储单元，二为Flash寄存器。访问存储单元和寄存器公用一组外部总线，究竟是访问存储单元还是访问寄存器则由工作模式决定。作在访问存储单元模式（只读）时，从数据总线上读到的是存储单元中的数据；工作在访问寄存器模式（读/写）时，从数据总线读到的是寄存器的状态信息。因此，如果将写Flash的程序和将写入数据放在同一块Flash上，则对Flash写操作时需要切换工作模式，从而导致取指令时取到的是状态信息，Flash写操作失败，所以不能将程序和数据放在同一块Flash存储器上。

3 F206进行Flash“在线”擦写的基本步骤

（1）模式切换

Flash的“在线”编程由清“0”、置“1”和数据写入等操作组成。进行这些操作前首先要将Flash由存储器工作模式（mode 1）切换至于寄存器工作模式（mode 0）。F206中Flash存储器工作模式由映射于I/O地址中的两个寄存器控制，分别为F_ACCESS0寄存器（FFE0h）和F_ACCESS1寄存器（FFE1h）。向Flash模式控制寄存器的最低位写入0，则Flash工作于寄存器模式；反之写入1，则工作于存储器模式。复位后，自动处于存储器模式。如图2所示，两种工作模式之间切换后，Flash内容变化。处于模式1时，Flash存储器显示的是其所存储的数据；处于模式0时，Flash存储器显示寄存器的内容，并且以4个为一组重复显示于整个Flash块中。

F206的Flash存储器块中只有4个寄存器SEG_CTR、TST、WADRS、WDATA，其余都是重复显示相同的内容，其功能如下所述。

*SEG_CTR：片段控制寄存器，其高8位（MSBS）用于选择相应片段。该位置“1”，则使能相应的片段，可以进行擦写。因此F206中16K×16的Flash块分为8个片段，每个片段2KB.低8位（LSBS）用来控制Flash块的擦除、写入、校验等操作，如图3所示（各个控制位的具体设置方法请查阅TI相关参考资料）。

*TST：测试寄存器，通常不用。（保留，用于测试。）

*WADRS：写地址寄存器，用于存储写操作地址。

*WDATA：写数据寄存器，用于存放写操作数据。

（2）清“0”操作

清“0”操作按扇区进行，F206的Flash每一区的大小为32个字（WORD）。进行清“0”操作就是对Flash存储单元的非零位（即值为“1”）写入0，使各数据位的边缘保持一致；通常的做法是将Flash存储单元中的数据读出，与FFFFh进行异或（XOR）后，再写回Flash存储单元中。清“0”操作后，需调用VER0功能对Flash块进行0校验。

（3）置“1”操作

置“1”操作按扇区进行，对每个存储单元写入“1”；执行置“1”操作后需要调用VER1功能进行校验。置“1”操作后，Flash块存储单元的值均为FFFFh。如果置“1”正确，则可以进行下一步的数据写入数据。

图3 

    （4）数据写入

数据只能写入已经置“1”的存储单元，对于同Flash存储单元只能写一入一次；如要改变存储单元中的内容，必须重新进行清“0”和置“1”的操作后才能写入新的数据。否则，会使存储单元中各个数据位的“边缘”不一致，从单元中读出的数据与写入的数据不一致。由于Flash擦除次数有限，因此不可能每次修改和定改数据时都进行擦除操作，而应将每次修改后的参数（表）连续写在已置“1”但沿未写入数据的Flash存储单元中，并对参数（表）作起始和结束的标记（如55AA）；程序调用参数（表）时可以很方便地找到最新修改的参数（表），当已置“1”的Flash存储单元已写完，再重新进行清“0”和置“1”操作后，从Flash块的起始位置（对F206的Flash1存储块为4000h）写入新的数据，这样可以充分延长F206片内Flash的使用。

结语

本文对TI公司的TMS320F206为例，介绍了DSP进行Flash“在线”编程的方法，具有较强的实用价值。笔者将该技术用于由F206构成的微机过流保护装置中，使得保护装置的现场校验、调试和动作值整定都非常方便。对于具有三个Flash块的TMS320FL2407系列，只要找出相应Flash块控制寄存器，也能用同样的方法进行“在线”编程。Flash进行“在线”编程的程序较为复杂，进行编程时需要加入一定的时间延时，编程时可参阅TI公司的例程，该例程可以从TI公司的网页www.ti.com下载。由于篇幅有限，此处不作详细介绍。