中颖51芯片学习5. 类EEPROM操作

时间:2024-04-13 17:38:33

中颖51芯片学习5. 类EEPROM操作

  • 一、SH79F9476 Flash存储空间
    • 1. 特性
    • 2. 分区
    • 3. OP_EEPROMSIZE选项设置
    • 3. 编程接口
    • 4. 代码保护控制模式简介
      • (1)**代码保护模式0:**
      • (2)**代码保护模式1:**
      • (3)**代码保护模式2:**
      • (4)**代码保护模式3:**
  • 二、扇区自编程(SSP)功能
    • 1. SSP 编程流程
      • (1)代码/数据编程
      • (2)扇区擦除
    • 2. 寄存器介绍
      • (1)编程用地址选择寄存器
      • (2)擦除/编程用扇区选择寄存器
      • (3)编程用地址偏移寄存器
      • (4)编程用数据寄存器
      • (5)SSP型选择寄存器
      • (6)SSP流程控制寄存器1
      • (7) SSP流程控制寄存器2
      • (8)SSP流程控制寄存器3
      • (9)SSP流程控制寄存器4
      • (10)FLASHCON
  • 三、补充知识 C51的存储空间
    • 1. C51的RAM空间
  • 四、代码实现
    • 1. C语言访问存储区的方法
    • 2. 读取可读识别码
      • eeprom_random_id.c
      • main.c
      • 运行示例:
    • 3. 扇区删除
    • 2. 字节读
    • 3. 字节编程

一、SH79F9476 Flash存储空间

1. 特性

SH79F9476 集成了64KB(128x512Byte) Flash 存储器,有以下特性:

  • 支持在线编程(ICP)操作,包括写入、读取、擦除;
  • 支持整体和扇区擦除、编程操作;
  • 支持代码保护控制模式编程,
  • 程序区域的编程/擦除次数至少为10,000 次;
  • 类 EEPROM 区域的编程/擦除次数至少为100,000 次
  • 数据保存年限至少为10 年。

2. 分区

SH79F9476 Flash分成两个区:

  • 64K可编程Flash,支持ICP、SSP
  • 4096字节类EEPROM区,每个扇区512字节 , 最多8个扇区。

EEPROM与程序存储区共享空间共享 , 即EEPROM与程序存储区总和为64K,如下图所示:
在这里插入图片描述

可以通过 OP_EEPROMSIZE配置EEPROM 大小。

3. OP_EEPROMSIZE选项设置

  • 0000:8 X 512Bytes(默认,即4K=1000H)
  • 0001:7 X 512Bytes
  • 0010:6 X 512Bytes
  • 0011:5 X 512Bytes
  • 0100:4 X 512Bytes
  • 0101:3 X 512Bytes
  • 0110:2 X 512Bytes
  • 0111:1 X 512Bytes
  • 1000:0 Bytes
  • 其余:0 Bytes

3. 编程接口

提供了ICP模式和SSP模式两种编程接口。

  • ICP模式,通过Flash编程器对存储器擦、读、写。
  • SSP模式适用于用户程序代码运行在Program Memory中,对Flash存储器进行编程操作。

ICP模式同时可用于对MCU进行仿真调试,SH79F9476 支持单线模式(3线接口编程器)和四线模式(使用4个JTAG引脚)。接线如下图所示:

3线接口
在这里插入图片描述
四线模式
在这里插入图片描述
本文重点是扇区自编程(SSP)功能 ,包括下一节的代码保护并非本文重点。

4. 代码保护控制模式简介

代码保护模式是一种微控制器提供的安全功能,旨在保护程序代码不受未经授权的访问和修改。中颖 SH79F9476 提供了四种代码保护模式,分别是代码保护模式0、代码保护模式1、代码保护模式2和代码保护模式3。

Flash编程器在ICP模式设置相应的保护位,以进入所需的保护模式。SSP模式不支持代码保护控制模式编程。

(1)代码保护模式0:

  • 允许/禁止任何编程器的写入/读取操作,但不包括整体擦除。
  • 在该模式下,可以选择允许或禁止对芯片的编程操作,以防止未经授权的程序代码修改。

(2)代码保护模式1:

  • 允许/禁止在其它扇区中通过 MOVC 指令进行读取操作。
  • 在该模式下,可以限制在其他扇区中读取程序代码的操作,以加强对程序代码的保护。

(3)代码保护模式2:

  • SSP 功能允许/禁止控制,选中后,芯片对 code 区域的 SSP 操作(擦除或写入,不包括读取)是禁止的,但不会禁止芯片对类 EEPROM 的操作。
  • 这种模式下,可以限制对代码区域的 SSP(扇区自编程)操作,从而进一步加强代码的安全性。

(4)代码保护模式3:

  • 客户密码保护,可由客户自设密码,密码由6字节组成。如果将此功能开启,表示在烧写器或仿真器工具对芯片做任何操作(读出,写入,擦除或仿真)之前先输入这个密码,如果这个密码正确,则芯片允许烧写器或仿真器工具进行相应的操作,反之则报错,无法执行相应操作。
  • 在该模式下,可以设置一个客户自定义的密码,只有输入正确的密码才能执行对芯片的编程、读取、擦除或仿真等操作。

二、扇区自编程(SSP)功能

SH79F9476支持SSP功能。如果所选扇区未被保护,用户代码可以对任何扇区执行编程操作。
一旦该扇区被编程,必须在擦除后才能再次编程。

1. SSP 编程流程

(1)代码/数据编程

  1. 关闭中断;
  2. 根据地址设置XPAGE,IB_OFFSET;
  3. 如果需要写数据,设置IB_DATA;
  4. 按照顺序设置IB_CON1 - 5;
  5. 添加4个NOP指令
  6. 开始编程,CPU将进入IDLE模式;烧写完成后自动退出IDLE模式;
  7. 如需继续写入数据,跳转至第2步;
  8. XPAGE寄存器清0,恢复中断设置。

(2)扇区擦除

  1. 关闭中断;
  2. 按相应的扇区设置XPAGE;
  3. 按照顺序设置IB_CON1 - 5;
  4. 添加4个NOP指令
  5. 开始擦除,CPU将进入IDLE模式;擦除完成后自动退出IDLE模式;
  6. 如需要继续擦除数据,跳转至第2步;
  7. XPAGE寄存器清0,恢复中断设置。

需要注意的几点:

  1. 在对类EEPROM进行擦除、写或读之前,应首先将FLASHCON寄存器的最低位FAC位置1。
  2. 类EEPROM的扇区为512字节,而不是1024字节。
  3. 系统时钟不得低于 200kHz 以确保 FLASH 的正常编程。
  4. 当不需对类 EEPROM 操作时,必须将 FAC 位清 0 。

2. 寄存器介绍

(1)编程用地址选择寄存器

地址: F7H Bank0
符号:XPAGE
对于程序存储区,一个扇区为 512 字节 。 寄存器定义如下
在这里插入图片描述

(2)擦除/编程用扇区选择寄存器

地址: F7H Bank0
符号:XPAGE
对于类 EEPROM 存储区,一个扇区为 512 字节,最大 8 个扇区 。 寄存器定义如下:
在这里插入图片描述
需要将 FLASHCON 寄存器中的 FAC 位置 1 。

(3)编程用地址偏移寄存器

地址:FBH, Bank0
符号:IB_OFFSET
在这里插入图片描述

(4)编程用数据寄存器

地址:FCH, Bank0
符号:IB_DATA
在这里插入图片描述

(5)SSP型选择寄存器

地址:F2H, Bank0
符号:IB_CON1
在这里插入图片描述

(6)SSP流程控制寄存器1

地址:F3H, Bank0
符号:IB_CON2
在这里插入图片描述

(7) SSP流程控制寄存器2

地址:F4H, Bank0
符号:IB_CON3
在这里插入图片描述

(8)SSP流程控制寄存器3

地址:F5H, Bank0
符号:IB_CON4
在这里插入图片描述

(9)SSP流程控制寄存器4

地址:F6H, Bank0
符号:IB_CON5
在这里插入图片描述

(10)FLASHCON

A7H,Bank0 第7位 第6位 第5位 第4位 第3位 第2位 第1位 第0位
FLASHCON - - - - - - CRC_FAC FAC
读/写 - - - - - - 读/写 读/写
复位值
(POR/WDT/LVR/PIN)
- - - - - - 0 0

位编号定义:

位编号 位符号 说明
7-2 - 保留位
1 CRC_FAC 访问控制
0:对MAIN区做CRC的验证
1:对INFO区做CRC的验证
0 FAC 访问控制
0:MOVC指令或者SSP功能访问Main Block区域
1:MOVC指令或者SSP功能访问类EEPROM区域或信息存储区

三、补充知识 C51的存储空间

1. C51的RAM空间

C51编译器可以访问8051的所有存储区域,声明变量时可以指定分配的存储区,下面是关键字:

关键字 存储空间 地址范围 访问方式
data 内部RAM(低位128 bytes) 0x00~0x7F 直接寻址
idata 内部RAM(全部256 bytes) 0x00~0xFF 间接寻址
bdata 内部RAM(指定 16 bytes) 0x20~0x2F 位寻址/直接寻址
pdata 扩展RAM(低位256 bytes) 0x00~0xFF 间接寻址
xdata 扩展RAM(最大64K bytes) 0x0000~0xFFFF 间接寻址
code Flash(最大64K bytes) 0x0000~0xFFFF 间接寻址

下面是变量声明的示例:

unsigned char data  my_data;
unsigned char code  text[] = "Hello World!";
unsigned char xdata array[100];
unsigned char idata x,y,z;
unsigned char pdata dimension;
unsigned char xdata vector[10][4][4];
unsigned char bdata flags;

存储结构图示如下:
在这里插入图片描述

SH79F9476RAM空间分配略有不同,主要在外部RAM区、增加的TK RAM、LED RAM。
在这里插入图片描述
关键字code用于声明常量或函数在Flash区,声明函数时编译器默认隐匿添加 code 关键字,不用处理。

四、代码实现

1. C语言访问存储区的方法

在ABSACC.H里定义了宏:

#define CBYTE ((unsigned char volatile code  *) 0)

通过这个宏来读取FLASH存储区域数据,详解如下:

  • ((unsigned char volatile code *)): 定义了一个类型转换和指针。
  • unsigned char: 将指针指向的数据类型定义为 unsigned char,即一个字节的无符号字符。
  • volatile: 告诉编译器不要对指针指向的内存进行优化,即使似乎没有被程序直接访问到,也要保持读写的一致性。
  • code: 这是一个特殊的关键字,用于指示数据存储在程序存储器中(如 Flash 存储器),而不是RAM。
  • 0: 这是一个常量,表示一个内存地址,这个宏定义了一个指向地址为0的位置的指针。

这个宏定义CBYTE用来访问程序存储器中地址为0的位置的数据,如果要访问 0x127b处的数据,可以使用:

CBYTE[0x127b]

在下面的读取可读识别码部分,展示了该宏的使用方法。

2. 读取可读识别码

SH79F9476出厂时会固化一个40位可读识别码,是0-0xffffffffff 的随机值,无法被擦除,地址在:
0x127b ~ 0x127F,可使用下面代码读取:

eeprom_random_id.c

#include "eeprom_random_id.h"
#include "ABSACC.H"

/**
* @brief 读取随机识别码
*/
void readRandomID(unsigned char *r){
    // 访问类EEPROM
    FLASHCON = 0x01;
    r[0] = CBYTE[0x127b];
    r[1] = CBYTE[0x127c];
    r[2] = CBYTE[0x127d];
    r[3] = CBYTE[0x127e];
    r[4] = CBYTE[0x127f];
    // 访问 FLASH
    FLASHCON = 0x00;
}

main.c

#include "SH79F9476.h"
#include "cpu.h"
#include "intrins.h"
#include "api_ext.h"
#include "clk_util.h"
#include "eeprom_op.h"

void main()
{
  UCHAR val;
	// 选择高速时钟
	highFrequenceClk();
	
	// 擦除扇区
  EEPromSectorErase(0);
	
  // EEPROM 0x0100地址写值
  ssp_flag = 0x5A;
  EEPromByteProgram(0x01,0x00,0x69);
	
  //读取EEPROM 0x0100地址的值
  val=EEPromByteRead(0x01,0x00);

	while (1);
}

运行示例:

在这里插入图片描述

3. 扇区删除

/**
* @brief 扇区擦除
**/
void EEPromSectorErase(UCHAR nAddrH)
{
	// 保护中断			
     _push_(IEN0);
    //关总中断	 
     IEN0 &=0x7F;
    // 访问EEPROM区
	FLASHCON = 0x01;									
	
	XPAGE = nAddrH<<1 ;
	// E6 扇区擦除
	IB_CON1	 = 0xE6;
	// 编程时IB_CON2必须为05H
	IB_CON2	 = 0x05;
	// 编程时IB_CON3必须为0AH
	IB_CON3	 = 0x0A;
	// 编程时IB_CON4必须为09H
	IB_CON4	 = 0x09;
	// 增加flag判断,加强抗干扰能力
	if(ssp_flag!=0xA5)
		goto Error;
	// 编程时IB_CON5必须为06H
	IB_CON5	 = 0x06;
	_nop_();				
	_nop_();
	_nop_();
	_nop_();	
Error:
	ssp_flag = 0;
	IB_CON1 = 0x00;
	IB_CON2 = 0x00;
	IB_CON3 = 0x00;
	IB_CON4 = 0x00;
	IB_CON5 = 0x00;
	// 切回Flash区
	FLASHCON = 0x00;
	// 操作结束,恢复总中断
    _pop_(IEN0);
}

2. 字节读

/**
* @brief 字节读
**/
UCHAR EEPromByteRead(UCHAR nAddrH,UCHAR nAddrL){
	UCHAR nTemp;
	// 保护现场
     _push_(IEN0);
    // 关总中断	 
     IEN0 &=0x7F;
	// 访问 EEPROM 区
	FLASHCON = 0x01;
    // 读取相应地址数据
	nTemp= CBYTE[nAddrH*256+nAddrL];
    // 切回 Flash 区
	FLASHCON = 0x00;
	// 操作结束,恢复现场
    _pop_(IEN0);
	return (nTemp);
}

3. 字节编程

/**
* @brief 字节编程
**/
void EEPromByteProgram(UCHAR nAddrH,UCHAR nAddrL, UCHAR nData){
	// 保护现场
    _push_(IEN0);
    // 关总中断
    IEN0 &=0x7F;
    // 访问 EEPROM 区
	FLASHCON = 0x01;	
	// 从0x00开始
	XPAGE = nAddrH;
	IB_OFFSET = nAddrL;
	// 烧写内容
	IB_DATA = nData;
	IB_CON1	 = 0x6E;
	// 编程时IB_CON2必须为05H
	IB_CON2	 = 0x05;
	// 编程时IB_CON3必须为0AH
	IB_CON3	 = 0x0A;
	// 编程时IB_CON4必须为09H
	IB_CON4	 = 0x09;
    // 增加flag判断,加强抗干扰能力
	if(ssp_flag!=0x5A)
		goto Error;
	// 编程时IB_CON5必须为06H
	IB_CON5	 = 0x06;
	_nop_() ;
	_nop_() ;
	_nop_() ;
	_nop_() ;	
Error:
	ssp_flag = 0;
	IB_CON1 = 0x00;
	IB_CON2 = 0x00;
	IB_CON3 = 0x00;
	IB_CON4 = 0x00;
	IB_CON5 = 0x00;
	// 切回Flash区
	FLASHCON = 0x00;
	// 操作结束,恢复现场
    _pop_(IEN0);
}

运行本文对应代码,观察读出的数据与写入相同。
在这里插入图片描述

本文学习资料来源中颖官方文档
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