Flash Memory作为数据存储器在E5中的应用

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1． E5的特点及体系结构E5是位于美国硅谷的公司Triscend 推出的一款全新的CPU，它是基于8051的内核，但将微处理器的内核，ASCI及可重构逻辑阵列集成与一体，构成一款CSOC（可配置系统）芯片。Triscend E5的主要特点有：1.1 它的主控制器是一个增强型的8032，与工业标准的8051指令上完全兼容。1.2 它包含一个嵌入式的可重构系统逻辑矩阵(CSL)。共有2048 个可配置系统逻辑(CSL)单元(约40000 个逻辑门)。1.3 拥有一个高性能的系统总线（CSI），连接微处理器，存储器和可重构系统逻辑矩阵。1.4 增加了一个存储器接口单元（MIU），负责连接外部存储器。1.5 片上64k 字节的系统专用RAM(XDATA RAM)? 由此可知，E5的主要部件是：8032增强型CPU，可重构系统逻辑矩阵(CSL)，内部系统总线（CSI），片上64KRAM，可编程I/O口以及一些专用外设。2． E5存储区的映射关系E5内部含有64K的SRAM供数据存取之用，但不含ROM。因此须接以External Memory供程序运行。在使用E5的系统中，E5可以从Internal RAM或External Memory中取得指令运行。一般情况下，E5从External Memory中取得运行指令，而External Memory一般为FLASH。E5使用增强型的8051内核，其逻辑寻址能力遵循8051的规则，即逻辑地址上CODE、XDATA区各64KByte。在传统的8051系统中，指针DPTR可利用指令MOVC、MOVX分别寻址CODE、XDATA的64KByte。但E5利用其MIU（Memory Interface Unit）将实际物理寻址范围作了极大的提升。在使用E5的系统中，合理利用TRISCEND提供的地址映射器CMAP、DMAP，使得寻址范围达到32位的物理地址空间。图1为逻辑地址空间与物理地址空间的映射关系。

从图中可知E5的物理地址划分如下:0000_0000"0000_FFFF? Primary Initialization Code ROM(初始化代码ROM空间)0001_0000"0001_FFFF? Internal RAM(内部RAM空间)0002_0000"0002_FFFF? Configuration Register Unit(可配制寄存器单元)0003_0000"0003_FFFF? CPU Debug Registers(CPU仿真寄存器)0004_0000"0007_FFFF? Initialization Memory(初始化存储器空间)0008_0000"0009_FFFF? Reserved(保留空间)0010_0000"007F_FFFF? CSL-based Soft Module Registers Decoded via Selectors(软件IP库寄存器空间)0080_0000"00FF_FFFF? External Memory(外部存储器空间)下面再分析实际使用中FLASH MEMORY的空间分配问题。在本文利用E5所设计的应用系统中，使用29LV800BA-90PFTN，作为External Memory程序存储器。它的容量是8M (1M * 8/512K * 16)BIT，并以64K分段（SECTORED）。它的段（SECTOR）空间与E5的物理地址的对应关系如图2所示。




                          
                       
                          
                                在实际应用中，FastChip自动将E5 CSL数据存放在FLASH的SA12，如果这部分数据需要占用的空间超过64KByte，则向后继续占用SA13，并依此类推；其余SA0"SA11作为程序代码存放区。实际上程序代码所需要的存储空间并不是总需要那么大，多数情况下甚至少于64KByte。因此我们可以将FLASH中的部分区域划做数据存储，用于保存需要在掉电或硬件复位后可再恢复的数据。3． FLASH 做DATA MEMORY的说明使用FLASH中的部分区域作数据存储，必然涉及到数据的改写。对FLASH而言，在进行数据改写时，必须先将该数据所在的SECTOR完全擦除（ERASE），然后再执行写（WRITE）操作。受FLASH操作的限制，在对FLASH进行EREASE、WRITE操作时，相应部分功能程序代码不可能从FLASH内取得，所以必须预先将它们转移到适当的位置(SRAM)，以保证读、写FLASH的程序正常运转，完成这一部分操作完成后，可以恢复从FLASH内取得程序代码继续执行其他功能。在这些应用中,内部SRAM由CODE与XDATA地址空间共享。E5内部有一定容量（64K）的SRAM，故可以从SRAM取得程序代码完成规定的操作。但是这个RAM的容量有限（具体：E502-8KByte，E505-16KByte，E512-32KByte，E520-40KByte），而且SRAM本身还必须预留足够的空间作为中间数据的存放，所以转移到RAM的程序代码应该尽可能精简。要E5完成对FLASH中部分区间的数据改写，最少必须具有以下两个功能：将程序代码区的内容转移到内部RAM区；完成对FLASH的ERASE、WRITE。3.1 程序代码转移按照设计要求，被转移的程序代码所完成的功能是操作FLASH。为保证该部分代码转移至E5内部RAM后能正确运行，代码的绝对起始地址应该为0。这部分代码应该利用FastChip的CODE BANK存放在单独的BANK内。如一般功能应用程序占用BANK0"N，则这部分代码存放在BANKN+1。进行程序代码转移时，需要确定的参数包括：被转移程序代码的首地址、被转移程序代码的长度、被转入区间的首地址。在进行该项工作之前，确认改变地址映射器的设置不会导致程序运行的混乱。3.2 Internal RAM区块说明改写FLASH的功能代码必须在Internal RAM运行，而且起始地址必须是0000，因此，在设计时，Internal RAM的低段区域不要用来保存数据，我们设定该区域长度为4KByte，地址范围0001_0000"0001_0FFF。即其它数据的存取在0001_1000H之上。3.3 地址映射为将FLASH区域内的功能代码转移到Internal RAM指定的位置，我们设置地址映射器来分别指向：设置地址映射器DMAP2，使保存有改写FLASH的功能代码的FLASH之SECTOR的地址映射至XDATA区的0000"0FFF。映射器DMAP2各寄存器设置如下：DMAP2_TAR_0?0x00? ；源映射区的起始地址DMAP2_TAR_1?0x（80+BANK_No） ；源映射区的起始地址DMAP2_TAR_2?0x00? ；源映射区的起始地址DMAP2_ SRC?0x00? ；目的映射区的起始地址DMAP2_ CTL?0x2C? ；代码长度设置地址映射器DMAP4，将Internal RAM低4KByte的地址映射至XDATA区的1000"1FFF。映射器DMAP4各寄存器设置如下：DMAP4_TAR_0?0x00? ；源映射区的起始地址DMAP4_TAR_1?0x01? ；源映射区的起始地址DMAP4_TAR_2?0x00? ；源映射区的起始地址DMAP4_ SRC?0x10? ；目的映射区的起始地址DMAP4_ CTL?0x2C? ；代码长度完成上述存储器映射后，就可以将FLASM MEMORY的程序按BYTE TO BYTE的方式COPY到INTERNAL SRAM内执行。当然，这些都是在XDATA中处理的。4．对FLASH的操作在这个设计中，感兴趣的是FLASH作数据存储区使用，而不是作为程序存储区使用时的操作，所以，下面的描述是针对FLASH作数据存储区使用时的关注事项。在进行操作前，要事先进行地址映射器的配置，使DPTR能正确指向。读（READ）--类似于标准的RAM。可在任意时候进行。写（WRITE）--FLASH片内任一位都只能从1写为0，要从0写为1，必须使用擦除操作。擦除（ERASE）--擦除操作不能针对特定的字节，最少必须以扇区为单位进行，也可以选择将整个器件内的字节全部擦除。对FLASH的读、擦除操作，必须按照其Datasheet给定的步骤进行。如：擦除： xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/10（整片擦除）； xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-ADDR/30（按扇区擦除）很显然，在我们的应用中，不能使用整片擦除操作，只能按需要将要改写的扇区进行擦除以保存我们的数据。写：xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/A0-PA/PD写FLASH时，每个命令序列只能写一个字节。其中PA是所要改写的字节的地址，PD是将要写入的内容。5．总结?在很多场合，如何将数据保护而不受掉电的影响是很重要的。本文作者创新点：说明了在E5微处理器中如何将FALSH MEMORY用与存取、保护数据，提供了FLASH与SRAM在XDATA空间中映射的方法，希望对使用E5 CPU的研发人员能有所帮助。