[资料分享] msp430Flash型单片机内部Flash存储器介绍

1 Msp430Flash型单片机内部Flash存储器介绍

MSP430的Flash存储器是可位、字节、字寻址和编程的存储器。该模块由一个集成控制器来控制编程和擦除的操作。控制器包括三个寄存器，一个时序发生器及一个提供编程、擦除电压的电压发生器。

Msp430的Flash存储器的特点有：

1）  产生内部编程电压

2）  可位、字节、字编程，可以单个操作，也可以连续多个操作

3）  超低功耗操作

4）  支持段擦除和多段模块擦除

2 Flash存储器的分割

Msp430 Flash存储器分成多个段。可对其进行单个字节、字的写入，也可以进行连续多个字、字节的写入操作，但是最小的擦除单位是段。

Flash 存储器被分割成两部分：主存储器和信息存储器，两者在操作上没有什么区别。两部分的区别在于段的大小和物理地址的不同。

以Msp430F149为例，信息存储器有两个128字节的段，即segmentA和segmentB，主存储器有多个512字节的段。Msp430F149内部Flash的地址为0x1000H~0xFFFFH，计60K。信息段SegA的起始地址为0x1080H，信息段SegB的起始地址为0x1000H。

3 Flash存储器的操作

在默认状态下，处于读操作模式。在读操作模式中，Flash存储器不能被擦除和写入，时序发生器和电压发生被关闭，存储器操作指向ROM区。

Msp430 Flash存储器在系统编程ISP（in-system programmable）不需要额外的外部电压。CPU能够对Flash直接编程。Flash存储器的写入/擦除通过BLKWRT、WRT、MERAS、ERASE等位确定。

3.1 擦除

Flash存储器各位的缺省值为1，每一位都可以单独编程为0，但只有擦除操作才能将其恢复为1。擦除操作的最小单位是段。通过erase和meras位设置可选择3种擦除模式。

擦除操作开始于对擦除的地址范围内的任意位置执行一次空写入。空写入的目的是启动时序发生器和擦除操作。在空写入操作之后，BUSY位自动置位，并保持到擦除周期结束。BUSY、MERAS、ERASE在擦除周期结束后自动复位。

3.2 写入

写入模式由WRT和BLKWRT位进行设置。

所有的写入模式使用一系列特有的写入命令，采用块写入的速度大约是单个写入的2倍，因为电压发生器在块写入完成器件均能保持。对于这两种写入模式，任何能修改目的操作数的指令均能用于修改地址。一个Flash字不能再擦除器件进行两次以上的写入。

当启动写入操作时，BUSY置位，写入结束时复位。

4 操作编程

4.1 Flash擦除

对Flash要写入数据，必须先擦除相应的段，且对Flash存储器的擦除必须是整段进行的，可以一段一段擦，也可以多段一起擦除。擦除操作的顺序如下：

1）  选择适当的时钟源和分频因子；

2）  清除LOCK位

3）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步

4）  使能段操作，设置ERASE、MERAS位等（如果是擦除一段，则ERASE=1，如果擦除多段，则MERAS=1，如果擦除整个Flash，则ERASE=1，MERAS=1）

5）  对擦除的地址范围内的任意位置作一次空写入，以启动擦除操作

6）  在擦除周期内，时钟源始终有效，不修改分频因子

7）  操作完成后，置位LOCK

根据上述操作顺序，编写程序代码如下：

void FlashErase(unsigned int adr)

{

  uchar *p0;

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//选择时钟源，分频

  FCTL3 = FWKEY;//清除LOCK

  while(FCTL3 & BUSY);//如果出于忙，则等待

  FCTL1 = FWKEY + ERASE;//使能段操作

  p0 = (unsigned char *)adr;//数值强制转换成指针

  *p0 = 0;            //向段内任意地址写0，即空写入，启动擦除操作

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

4.2 写入

对Flash的写入数据可以是单字、单字节，也可以是连续多个字或字节（即块操作）。编程写入操作的顺序如下：

1）  选择适当的时钟源和分频因子；

2）  清除LOCK位

3）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步操作

4）  使能写入功能，设置WRT、BLKWRT（如果写入单字或单字节则WRT=1，如果是块写入，或者是多字、多字节连续写入则WRT=1，BLKWRT=1）；

5）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步操作

6）  写入数据

7）  判忙，完了之后清除WRT，置位LOCK

根据上述操作顺序，编写程序代码如下：

//write single byte

//Adr 为要编程的地址，没有奇偶地址要求、DataB为要编程的字节数据

void FlashWB(unsigned char Adr,unsigned char DataB)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);

  *((unsigned int *)Adr)=DataB;//数值强制转换成指针，指向地址数据Adr所表示的内存单元

                               //将数据字DataW赋值给内存单元

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

//write single word

//Adr 为要编程的地址，应该是偶地址、DataW为要编程的字数据

void FlashWW(unsigned int Adr,unsigned int DataW)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);

  *((unsigned int *)Adr)=DataW;//数值强制转换成指针，指向地址数据Adr所表示的内存单元

                               //将数据字DataW赋值给内存单元

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

void FlashWrite(uchar *pc_byte,uchar *Datain,uint count)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);                //如果处于忙状态，则等待

  while(count--)

  {

    while(FCTL3 & BUSY);

    *pc_byte++ = *Datain++;

  }

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

注意：在对字写入和字节写入的时候，用于指向信息区数据指针类型的区别，字写入时候为*（（unsigned int *）Adr），字节写入时候为*（（unsigned char *）Adr）。

4.3 读取

根据查看的书籍资料和网络资料得出，内部Flash的读取操作没有顺序的要求，一般Flash默认的操作方式即为读模式。读取Flash的程序代码如下：

void FlashRead(uchar *pc_byte,uchar *Dataout,uint count)

{

  while(count--)

  {

    *Dataout = *pc_byte;

    Dataout++;

    pc_byte++;

  }

}

在网上查找资料的时候，好像看到过有位网友的博客说，内部Flash的地址是自动加1的，按照他的理解，函数中pc_byte++语句就没有用处了，可是事实不然，我在调试过程中，发现并不能自动加1，pc_byte++语句还是有必要的。调用上述函数，可以通过这样的方式FlashRead（（uchar *）0x1000，a，4）；即从0x1080地址处开始，连续读取4个字节的数据，送给数组a。

5 小结

对Msp430 片内Flash的操作是通过对3个控制字中的相应位来完成的，只有控制位的正确组合，才能实现相应的功能。

同时在编程中注意灵活使用数组和指针，以及指向数组的指针等，可以达到灵活编程的目的，不过本文中给出的几个程序段，基本上能够实现对Msp430 Flash的擦除、写入等操作。

本文参考了TI的《MSP430x1xx Family Users Guide》及TI网上提供的关于Flash操作的实例代码，并在网络上收集了一些资料，在此不一一列出，不过本文应该算本人原创，转载请注明。谢谢

1 Msp430Flash型单片机内部Flash存储器介绍

MSP430的Flash存储器是可位、字节、字寻址和编程的存储器。该模块由一个集成控制器来控制编程和擦除的操作。控制器包括三个寄存器，一个时序发生器及一个提供编程、擦除电压的电压发生器。

Msp430的Flash存储器的特点有：

1）  产生内部编程电压

2）  可位、字节、字编程，可以单个操作，也可以连续多个操作

3）  超低功耗操作

4）  支持段擦除和多段模块擦除

2 Flash存储器的分割

Msp430 Flash存储器分成多个段。可对其进行单个字节、字的写入，也可以进行连续多个字、字节的写入操作，但是最小的擦除单位是段。

Flash 存储器被分割成两部分：主存储器和信息存储器，两者在操作上没有什么区别。两部分的区别在于段的大小和物理地址的不同。

以Msp430F149为例，信息存储器有两个128字节的段，即segmentA和segmentB，主存储器有多个512字节的段。Msp430F149内部Flash的地址为0x1000H~0xFFFFH，计60K。信息段SegA的起始地址为0x1080H，信息段SegB的起始地址为0x1000H。

3 Flash存储器的操作

在默认状态下，处于读操作模式。在读操作模式中，Flash存储器不能被擦除和写入，时序发生器和电压发生被关闭，存储器操作指向ROM区。

Msp430 Flash存储器在系统编程ISP（in-system programmable）不需要额外的外部电压。CPU能够对Flash直接编程。Flash存储器的写入/擦除通过BLKWRT、WRT、MERAS、ERASE等位确定。

3.1 擦除

Flash存储器各位的缺省值为1，每一位都可以单独编程为0，但只有擦除操作才能将其恢复为1。擦除操作的最小单位是段。通过erase和meras位设置可选择3种擦除模式。

擦除操作开始于对擦除的地址范围内的任意位置执行一次空写入。空写入的目的是启动时序发生器和擦除操作。在空写入操作之后，BUSY位自动置位，并保持到擦除周期结束。BUSY、MERAS、ERASE在擦除周期结束后自动复位。

3.2 写入

写入模式由WRT和BLKWRT位进行设置。

所有的写入模式使用一系列特有的写入命令，采用块写入的速度大约是单个写入的2倍，因为电压发生器在块写入完成器件均能保持。对于这两种写入模式，任何能修改目的操作数的指令均能用于修改地址。一个Flash字不能再擦除器件进行两次以上的写入。

当启动写入操作时，BUSY置位，写入结束时复位。

4 操作编程

4.1 Flash擦除

对Flash要写入数据，必须先擦除相应的段，且对Flash存储器的擦除必须是整段进行的，可以一段一段擦，也可以多段一起擦除。擦除操作的顺序如下：

1）  选择适当的时钟源和分频因子；

2）  清除LOCK位

3）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步

4）  使能段操作，设置ERASE、MERAS位等（如果是擦除一段，则ERASE=1，如果擦除多段，则MERAS=1，如果擦除整个Flash，则ERASE=1，MERAS=1）

5）  对擦除的地址范围内的任意位置作一次空写入，以启动擦除操作

6）  在擦除周期内，时钟源始终有效，不修改分频因子

7）  操作完成后，置位LOCK

根据上述操作顺序，编写程序代码如下：

void FlashErase(unsigned int adr)

{

  uchar *p0;

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//选择时钟源，分频

  FCTL3 = FWKEY;//清除LOCK

  while(FCTL3 & BUSY);//如果出于忙，则等待

  FCTL1 = FWKEY + ERASE;//使能段操作

  p0 = (unsigned char *)adr;//数值强制转换成指针

  *p0 = 0;            //向段内任意地址写0，即空写入，启动擦除操作

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

4.2 写入

对Flash的写入数据可以是单字、单字节，也可以是连续多个字或字节（即块操作）。编程写入操作的顺序如下：

1）  选择适当的时钟源和分频因子；

2）  清除LOCK位

3）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步操作

4）  使能写入功能，设置WRT、BLKWRT（如果写入单字或单字节则WRT=1，如果是块写入，或者是多字、多字节连续写入则WRT=1，BLKWRT=1）；

5）  判断BUSY位，只有当BUSY=0时才可以执行下一步操作

6）  写入数据

7）  判忙，完了之后清除WRT，置位LOCK

根据上述操作顺序，编写程序代码如下：

//write single byte

//Adr 为要编程的地址，没有奇偶地址要求、DataB为要编程的字节数据

void FlashWB(unsigned char Adr,unsigned char DataB)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);

  *((unsigned int *)Adr)=DataB;//数值强制转换成指针，指向地址数据Adr所表示的内存单元

                               //将数据字DataW赋值给内存单元

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

//write single word

//Adr 为要编程的地址，应该是偶地址、DataW为要编程的字数据

void FlashWW(unsigned int Adr,unsigned int DataW)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);

  *((unsigned int *)Adr)=DataW;//数值强制转换成指针，指向地址数据Adr所表示的内存单元

                               //将数据字DataW赋值给内存单元

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

void FlashWrite(uchar *pc_byte,uchar *Datain,uint count)

{

  FCTL2 = FWKEY + FSSEL_1 + FN3 + FN4;//MCLK  16*FN4 + 8*FN3

  FCTL3 = FWKEY;

  FCTL1 = FWKEY + WRT;

  while(FCTL3 & BUSY);                //如果处于忙状态，则等待

  while(count--)

  {

    while(FCTL3 & BUSY);

    *pc_byte++ = *Datain++;

  }

  FCTL1 = FWKEY;

  FCTL3 = FWKEY + LOCK;

  while(FCTL3 & BUSY);

}

注意：在对字写入和字节写入的时候，用于指向信息区数据指针类型的区别，字写入时候为*（（unsigned int *）Adr），字节写入时候为*（（unsigned char *）Adr）。

4.3 读取

根据查看的书籍资料和网络资料得出，内部Flash的读取操作没有顺序的要求，一般Flash默认的操作方式即为读模式。读取Flash的程序代码如下：

void FlashRead(uchar *pc_byte,uchar *Dataout,uint count)

{

  while(count--)

  {

    *Dataout = *pc_byte;

    Dataout++;

    pc_byte++;

  }

}

在网上查找资料的时候，好像看到过有位网友的博客说，内部Flash的地址是自动加1的，按照他的理解，函数中pc_byte++语句就没有用处了，可是事实不然，我在调试过程中，发现并不能自动加1，pc_byte++语句还是有必要的。调用上述函数，可以通过这样的方式FlashRead（（uchar *）0x1000，a，4）；即从0x1080地址处开始，连续读取4个字节的数据，送给数组a。

5 小结

对Msp430 片内Flash的操作是通过对3个控制字中的相应位来完成的，只有控制位的正确组合，才能实现相应的功能。

同时在编程中注意灵活使用数组和指针，以及指向数组的指针等，可以达到灵活编程的目的，不过本文中给出的几个程序段，基本上能够实现对Msp430 Flash的擦除、写入等操作。