2021年07月15日 | 飞思卡尔MC9S12G系列单片机flash擦写

最近在学习飞思卡尔MC9S12G系列单片机底层驱动，看了很多，目前理解还不深，处于入门菜鸟级别，仅在此记录下学习心得，后续会在实操中强化底层驱动开发能力，不能老是处于光说不练，搞些假把式。好了，言归正传。本文主要记录笔者基于MC9S12G系列单片机flash擦写，还望各路大神路过时，可指点一番。

Flash本身是非易失性存储，可以通过编程的方式擦写其中的内容，掉电后其内容不会丢失，一般是单片机的程序存储位置。单片机运行时先将Flash中下一条运行的程序读出，然后执行其内容，再读出下一条指令，再执行循环往复。通过擦写flash能够实现单片机应用程序自动更新。

G128系列单片机，查阅芯片手册，获得数据如下：

• 128Kbytes of P-Flash (Program Flash) memory

• 4 Kbytes of EEPROM memory

可以看出，G128系列单片机的Flash存储大小有128KB， 其全局地址范围为: 0x2_0000 - 0x3_FFFF。在这里可通过以下链接，熟悉并理解MC9S12G128内存映射。

MC9S12G128内存映射（本地地址，逻辑地址，全局地址）

第一张图：Flash模块功能框图

上图直接告诉我们，对flash操作其实不是直接对每个Flash存储区进行操作，而是通过控制Flash Interface进行的。具体就是操作Flash Interface的寄存器，再进而操作Flash存储区。那么寄存器有哪些？具体怎么操作？看第二张图。

第二张图：寄存器描述

Flash模块有20个控制和状态寄存器。上图是从芯片手册截取的一部分。但对于Flash模块而言关键寄存器就是图中圈住的几个。下面依次来介绍一下：

FCLKDIV（Flash时钟分配寄存器）

先上图（截取自芯片手册）

上图告诉我们：有三个寄存器需要处理（FDIVLD，FDIVLCK，FDIV）：

FDIV寄存器：有六位，通过分频将总线时钟频率分频至1MHz以下从而使Flash控制器可以正常工作。FDIV的值与总线时钟频率有关，根据总线频率的大小确定FDIV的值（见上表），假如当前我的总线频率为16MHz，查表中16MHz在15.6与16.6之间，那么FDIV的值就是0x0F了。当确定好Flash控制器的频率后，需要将其写保护，以防误操作修改了分频寄存器，那么对FDIVLCK写1，当FDIVLCK写入1后，除非重启，否则FDIV的值不能被修改，重启后FDIVLCK的值将重新归零。

由此总结我们Flash控制器的时钟设置步骤如下：

根据总线频率设置分频FDIV

对分频进行保护，将FDIVLCK置为1

FCCOBIX（Flash CCOB索引寄存器）

先上图（截取自芯片手册）

上图告诉我们，这个寄存器是FCCOB的索引寄存器，CCOBIX[2:0] 只有三位，即8种状态。具体如何索引，看下图：

The CCOBIX bits are used to select which word of the FCCOB register

array is being read or written to.

FCCOBIX的两位决定当前读取或者写入FCCOB的是哪一个word（一般而言一个word在单片机中指两个字节），也就是说FCCOB是一个多word的寄存器，通过FCCOBIX来确定当前操作或者读取的是哪一位。具体如何操作，我们要来看看FCCOB寄存器。FCCOBIN和FCCOB这两个寄存器得结合起来看。

FCCOB（Flash指令寄存器）

上图告诉我们：FCCOB是一个六个word长度的数组，通过FCCOBIX寄存器来定位当前操作的是哪个word。一个word是16位的，前[7:0]位Low，后[15:8]为High。

由于FCCOB只有6个word长，所以FCCOBIX范围为0x00-0x05，也就是说当FCCOBIX = 0x00时，读写FCCOB寄存器操作第0个word的内容，当FCCOBIX = 0x01时，读写FCCOB寄存器操作第1个word的内容，以此类推。也就是说我们操作FCCOB实际内容是由FCCOBIX这个索引寄存器来控制的

FSTAT（Flash状态寄存器）

先上图（截取自芯片手册）

上图告诉我们：

CCIF：用来显示一个Flash指令是否已经执行完成

若CCIF = 0 则表示Flash控制器正在执行指令

若CCIF = 1则表示Flash控制器当前空闲，前一条指令已经执行完毕。

除此以外，CCIF的重要作用就是让Flash控制器开始执行指令，由于Flash控制器的指令内容需要在开始前先行准备到Flash指令寄存器中，当指令准备完成后，通过将CCIF位置1就可以使Flash控制器执行当前写入在指令寄存器中的指令。需要注意的是，当Flash需要执行下一条指令前，务必要检查前一条指令是否已经执行完毕，即CCIF是否为1，若CCIF = 1则再写入1方可执行指令寄存器中的内容。

第三张图：Flash擦写操作流

先上图（截取自芯片手册）

上图告诉我们：

1.FCLKDIV时钟分频寄存器初始化，确定分频因子

2.检查命令缓冲区（FSTAT_CCIF）是否为空

3.对读写错误（FSTAT_ACCER）标志位清零（写1清零）

4.对保护区编程错误（FSTAT_PVIOL）标志位清零（写1清零）

5.对索引寄存器（FCCOBIX）赋值0x00，写入FCCOB编程命令0x06

6.对索引寄存器（FCCOBIX）赋值0x01,写入FCCOB全局地址（写入的首地址）

7.将编程的数据赋值给要编程的Flash地址

8.检查是否还有新的数据需要写入Flash，如有转到第5步

9.等待，直到命令完成标志位（FSTAT_CCIF）置位

Flashde的擦除操作流类似，即将第5步改为如下，去掉第7、8步：

5.对索引寄存器（FCCOBIX）赋值0x00，写入FCCOB擦除命令0x0A

Flash的擦写注意事项

由于在Flash的擦除和写入中，Flash是不能读的，故擦除和写入Flash的程序要放到RAM中去，即：在Flash擦除或写入之前，要把擦除和写入的可执行代码复制到RAM中去，并让程序在RAM中执行。如果没有注意此事项，程序会跑飞。如何解决这个问题，查找资料获知如下：

使用#pragma关键字，配合codewarrior的.prm文件

#pragma CODE_SEGFLASH_RAM //在.prm文件中将FLASH_RAM定义到RAM区中

//对flash进行操作的代码

#pragma CODE_SEG DEFAULT

关于codewarrior的.prm文件的结构可参考如下博主的文章，描述的很清晰：

飞思卡尔MC9S12（X）系列的内存资源分配和.prm文件的结构

编码实现

prm文件设置

NAMES END

SEGMENTS/* Register space  *//*    IO_SEG        = PAGED         0x0000 TO   0x03FF; intentionally not defined */

/* RAM */      

      RAM           = READ_WRITE    0x2000 TO   0x3BFF;      CODE_RAM      = READ_WRITE    0x3C00 TO   0x3FFF; /*1 kB for flash read and write*/

/* D-Flash */      

      DFLASH        = READ_ONLY   0x000400 TO 0x0013FF;

/* non-paged FLASHs */      

      ROM_1400      = READ_ONLY     0x1400 TO   0x1FFF;

      ROM_BOOT      = READ_ONLY     0x4000 TO   0x43FF;           

      ROM_FLASH     = READ_ONLY     0X4400 TO   0x47FF RELOCATE_TO 0x3C00;  // 1KB for necessary flash operation

      ROM_C000      = READ_ONLY     0xC000 TO   0xFEFF; 

 /*   VECTORS       = READ_ONLY     0xFF00 TO   0xFFFF; intentionally not defined: used for VECTOR commands below */   

   //OSVECTORS      = READ_ONLY     0xFF80 TO   0xFFFF;   /* OSEK interrupt vectors (use your vector.o) */

/* paged FLASH:                     0x8000 TO   0xBFFF; addressed through PPAGE */

      PAGE_08       = READ_ONLY   0x088000 TO 0x08BFFF;      

      PAGE_09       = READ_ONLY   0x098000 TO 0x09BFFF;      

      PAGE_0A       = READ_ONLY   0x0A8000 TO 0x0ABFFF;      

      PAGE_0B       = READ_ONLY   0x0B8000 TO 0x0BBFFF;      

      PAGE_0C       = READ_ONLY   0x0C8000 TO 0x0C93FF;      

      PAGE_0C_A000  = READ_ONLY   0x0CA000 TO 0x0CBFFF;      

      PAGE_0E       = READ_ONLY   0x0E8000 TO 0x0EBFFF;

/*    PAGE_0D       = READ_ONLY   0x0D8000 TO 0x0DBFFF; not used: equivalent to ROM_4000 */

/*    PAGE_0F       = READ_ONLY   0x0F8000 TO 0x0FBEFF; not used: equivalent to ROM_C000 */

END

PLACEMENT /* here all predefined and user segments are placed into the SEGMENTS defined above. */      

      _PRESTART,              /* Used in HIWARE format: jump to _Startup at the code start */      

      STARTUP,                /* startup data structures */      

      ROM_VAR,                /* constant variables */      

      STRINGS,                /* string literals */      

      VIRTUAL_TABLE_SEGMENT,  /* C++ virtual table segment */    

      //.ostext,                /* OSEK */

      NON_BANKED,             /* runtime routines which must not be banked */

      COPY                    /* copy down information: how to initialize variables */                                      

                              /* in case you want to use ROM_4000 here as well, make sure     

                              that all files (incl. library files) are compiled with the                                 

                              option: -OnB=b */                               

                        INTO  ROM_C000/*, ROM_1400, ROM_4000*/;

      BOOTLOADER        INTO  ROM_BOOT;      

      FLASH_CODE        INTO  ROM_FLASH;

      USER_APP          INTO  PAGE_08;      

      TEST_AREA         INTO  PAGE_09;  /* physical address from 0x2_4000 */

      DEFAULT_ROM             INTO  PAGE_0A, PAGE_0B, PAGE_0C, PAGE_0C_A000, PAGE_0E;                

      //.stackstart,            /* eventually used for OSEK kernel awareness: Main Stack Start */      

      SSTACK,                 /* allocate stack first to avoid overwriting variables on overflow */    

      //.stackend,              /* eventually used for OSEK kernel awareness: Main-Stack End */    

     DEFAULT_RAM         INTO  RAM;

     //.vectors            INTO  OSVECTORS; /* OSEK */

END

ENTRIES /* keep the following unreferenced variables */   

 /* OSEK: always allocate the vector table and all dependent objects */  

 //_vectab OsBuildNumber _OsOrtiStackStart _OsOrtiStart

END

STACKSIZE 0x100

VECTOR 0 _Startup /* reset vector: this is the default entry point for a C/C++ application. */

//VECTOR 0 Entry  /* reset vector: this is the default entry point for an Assembly application. */

//INIT Entry      /* for assembly applications: that this is as well the initialization entry point */

VECTOR ADDRESS 0xFFD6 SCI0_INT_receive