采用闪存技术的新型8位微控制器及其应用

技术分类: 微处理器与DSP  | 2003-04-18
Mark Rootz,意法半导体公司可编程系统存储器事业部

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  传统的方案只有一个闪速存储器阵列,存储器的任何一部分在擦除或者写入时,是不能够进行读出操作的。这样,在对闪速存储器进行远距离更新内容时,就很难在应用的同时进行编程,称作“在应用中编程(IAP)”。使用两个闪速存储器这种结构解决了这个问题。微控制器可以其中的一个存储器进行读取操作并且执行程序,同时擦除另一个存储器并且更新其内容。设计人员可以编写任何想要的“装入器”程序,并且把它存放在一个闪速存储阵列中。在执行时,这个装入器程序通过USB、UART、调制解调制器、I2C或者专用的通道接收更新了的固件,并把新的固件写到另外一个闪速存储阵列中。这样的方案是非常灵活的,因为设计人员可以按照任何一种协议和故障容忍度的规范来编写装入器程序。对於大多数其他的使用闪速技术的8位微控制器,这是不可能的,对於这些8位微控制器来说,为了进行IAP,必须使用一个预先确定的协议或者通信信道。
  灵活的存储器管理功能-突破了传统的8051的管理功能
  在执行IAP编程时,还存在另外一个障碍,这是传统的8051结构造成的。这就是,8051在工作时是使用两个地址空间:程序空间和数据空间。但是8051不能够擦除程
序空间或者对程序空间进行写入操作,它们只能够擦除数据空间并对数据空间进行写操作。这是故意这麽安排的,是为了防止程序偶然地出现问题。那麽,如果程序空间是不可以写入的,如何对一个产品在现场进行远距离更新固件呢?原因在於μPSD3200系列中的Decode PLD (DPLD)。由於有这个Decode PLD,在更新时,微控制器可以把原来在程序空间中的闪速存储器阵列暂时地安排在数据空间。然後,当更新操作完成之後,又改回去安排在程序空间。这个方法可用於μPSD3200系列的两个闪速存储器阵列中的任何一个。
  在闪速存储器中,多少是放在程序空间,多少是安排在数据空间?由於有了DPLD,设计人员现在能够在这两者之间权衡。这取决放具体的应用。有一些微控制器是用在需要进行大量计算的情形,需要把大量的闪速存储器放在程序空间;也有一些是用在需要大量数据的场合,这时,需要把闪速存储器大部分放到数据空间。目前在市面上没有其他使用闪速技术的8051微控制器能够灵活地做到这点,在这些微控制器中,芯片上的闪速存储器都是放在程序空间的。
  普通的8051结构存在的另一个问题是,它的寻址范围不能超过64KB的程序代码和数据,因为普通微控制器只16个地址信号。那麽,在μPSD3200系列中,是如何访问闪速存储器的全部空间呢?这是很容易的。在DPLD中集成有一个8位页面寄存器,它突破了64KB的限制。由於有了DPLD,设计人员可以设定每个页面的大小,在第三个8051 C编译器和在线模拟器的支持下寻找页面,它就像是增加了8条地址线。目前,市面上其它使用闪速技术的8051微控制器中,芯片上的闪速存储器的容量一般都不超过64KB,在需要更大的存储器时,设计人员只好在外面部增加闪速存储器件,并且在外面增添解码和页面寻址逻辑电路。
  这种可编程的灵活性表示,设计人员实际上可以把任何现有的8051设计移植到μPSD3200系列中,而需要做的改动是很小的,在新的设计中,完全可以自如地进行存储器分配和变换。
  通用的可编程逻辑电路
  除了可编程Decode PLD之外,μPSD3200系列的所有器件都有一个包含16个宏单元的通用PLD。使用μPSD3200中的这些逻辑电路,设计人员就可以去掉他们原来的设计中放在外面的小型PAL、PLD以及74xxx分立逻辑器件。这种通用PLD结构与普通的22V10 PLD器件是相似的。通用PLD的典型用途有:连接逻辑电路、状态机、移位寄存器、计数器、构成芯片选择功能以便选择外部器件、键盘、接口、延迟产生器、译码器,以以很多其他的用途。逻辑的配置是通过软件开发工具PSDsoft Express来实现的。
  没有其他的8位微控制含有使用闪速存储技术的PLD。
  JTAG系统内编程(ISP)
  利用系统内编程(ISP)的功能,可以对器件进行编程或者更新,这时不必涉及微控制器芯核(与IAP不同,进行IAP时,需要微控制器参与)。完全空白的μPSD3200器件可以直接地焊接在印制电路板上,通过符合工业标准的四线JTAG接口进行编程,花费的时间只不过才10秒至25秒。这表示,在实验室中可以很快地、高效率地开发程序。但是最重要的是,这意味著不需要插座,或者在生产线上不需要用预先编程好的器件。利用JTAG ISP功能,便於在最後一刻修改产品的设计,便於进行按时送货这种存货管理。μPSD3200器件得到各种JTAG编程工具的支持。从意法半导体公司可以买到价格低廉的FlashINK JTAG电缆线,插到任PC的并行端口。还有很多第三方的JTAG编程器也支持μPSD3200器件,包括成组编
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