采用C5402外挂FLASH存储器SST39VF400A实现在系统编程
ｔｍｓ３２０ｖｃ５４０２（以下简称ｃ５４０２）是ｔｉ公司的一款性价比极好的１６位定点ｄｓｐ芯片。由于ｃ５４０２内部只有１６ｋ×１６位ｒａｍ和４ｋ×１６位掩膜ｒｏｍ，用户程序必须存放在外挂的程序存储器中。对程序存储器的编程（即离线编程）通常是通过通用编程器完成的，即用户将要写入的程序转换成编程器能够接收的格式，再通过编程器写入存储器中。随着芯片制造工艺的不断提高，芯片集成度越来越高，存储器正在向小型化、贴片式发展，从而使表面封装或ｐｌｃｃ封装的存储器难以利用编程器编程。目前普遍采用的在系统编程ｉｓｐ（ｉｎ ｓｙｓｔｅｍ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）技术不需要编程器，通过系统的ｄｓｐ可直接对用户板上的存储器编程，这样不仅节省了通用编程器及适配器的费用，还减少了频繁插拔存储器的麻烦，从而大量节省了系统开发时间，满足了用户程序在线更新的要求。外挂的程序存储器通常选用容量大、存储速度快、功耗低、性价比高的ｆｌａｓｈ存储器。
由于ｄｓｐ仿真软件编译链接后生成的是二进制的ｃｏｆｆ格式文件，不能直接写入ｆｌａｓｈ中，还需通过ｈｅｘ转换工具将ｃｏｆｆ目标文件转换为标准的ａｓｃｉｉ码十六进制格式（即ｈｅｘ格式）。对于离线编程，只需将这种ｈｅｘ文件直接作为编程器的输入，即可写入ｆｌａｓｈ；而在系统编程，则是利用系统本身的ｄｓｐ，通过软件编程来实现整个烧写过程。因此，如何对ｆｌａｓｈ进行烧写是整个在系统编程的一个关键。本文以一片ｃ５４０２外挂一片ｆｌａｓｈ存储器构成的最小系统为实例，介绍采用ｃ语言编写ｆｌａｓｈ烧写程序，并通过ｄｓｐ将用户程序代码写入ｆｌａｓｈ，从而实现在系统编程。
１ ｄｓｐ与ｆｌａｓｈ构成的最小系统
本系统的ｆｌａｓｈ存储器选用ｓｓｔ公司的ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ，用作ｄｓｐ的数据空间。ｆｌａｓｈ的片选信号／ｃｅ由ｄｓｐ的数据空间选择信号／ｄｓ和存储器选通信号／ｍｓｔｒｂ产生，读使能信号／ｏｅ和写使能信号／ｗｅ由ｄｓｐ的读写脉冲信号ｒ／ｗ和／ｄｓ、／ｍｓｔｒｂ组合产生。ｆｌａｓｈ的地址线ａ０～ａ１５和ｄｓｐ的ａ０～ａ１５直接相连，ａ１６和ａ１７接地。由于ｄｓｐ数据空间００００ｈ～３ｆｆｆｈ为存储器映象寄存器、暂存器和片内ｒａｍ，对外部ｆｌａｓｈ来讲是不可见的，所以ｆｌａｓｈ可操作的地址范围为４０００ｈ～０ｆｆｆｆｈ。设用户程序从ｆｌａｓｈ中８０００ｈ单元开始存放，则系统上电时引导程序就从数据空间的８０００ｈ单元开始搬运数据到ｄｓｐ内部ｒａｍ指定区域，引导完毕后即跳转到ｒａｍ中程序入口地址运行用户程序。
２ ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ的在系统编程
２．１ 芯片简介及常用命令
ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ是ｓｓｔ公司的２５６ｋ×１６位ｆｌａｓｈ存储器，工作电压３．３ｖ、擦写寿命１００ ０００次，访问时间７０～９０ｎｓ。用户只需向其特定地址写入特定的指令序列，那么通过这些命令用户即可启动内部写状态机，从而使其自动完成指令序列要求的内部操作，其中包括：复位、整片擦除、块擦除、扇区擦除、操作字写入等。
２．２ ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ编程操作
对采用在系统编程的ｆｌａｓｈ存储器，整个编程过程由用户控制，因此用户必须了解ｆｌａｓｈ存储器的各状态位，以便知道编程或擦除是否结束。ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ内部提供两种软件检查方法：检查状态位ｄａｔａ＃ ｐｏｌｌｉｎｇ（ｄｑ７）和ｔｏｇｇｌｅ ｂｉｔ（ｄｑ６）。现以检查ｔｏｇｇｌｅ ｂｉｔ（ｄｑ６）位为例来具体说明ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ的编程及检查机制。ｓｓｔ３９ｖｆ４００ａ在进行内部编程或擦除时，对任何地址进行连续读取都会引起ｄｑ６的跳变，当操作停止就会结束跳变。因此可以通过连续两次读取检查ｄｑ６的变化情况来判断编程擦除操作是否完成。单字编程及检查流程如图１所示（其中ｗａ为要写入数据的存储地址）。
３ ｃ５４０２的并行引导装载
通过在系统编程操作可以实现将用户程序代码写入ｆｌａｓｈ。如何确定ｆｌａｓｈ中用户程序代码的存放格式并正确地引导装载以实现脱机运行，则是整个在系统编程的重点之处。在ｃ５４０２的五种引导方式中，并行引导是ｄｓｐ系统最常用最简单的引导方式。下面介绍ｃ５４０２的并行１６位引导装载方法。
３．１ 引导过程简介
为了正确引导用户程序，必须编制引导表，引导表要告诉引导程序采用何种引导方式、程序入口地址、各段的目标首地址和长度等。引导表的数据格式是由链接配置文件和ｈｅｘ转换配置文件决定的，链接配置文件定义各段存放的首地址和长度，而ｈｅｘ转换配置文件则定义引导方式、程序入口地址和引导表在外部存储器中存放的首地址。引导程序可以从地址为０ｆｆｆｆｈ单元的ｉ／ｏ端口或数据存储器取得引导表的起始地址。本文介绍的是并行引导方式，引导过程如下：引导程序先从外部数据空间的０ｆｆｆｆｈ单元（即ｆｌａｓｈ的０ｆｆｆｆｈ单元）读取引导表起始地址，然后从该起始地址读取引导标识。若为０８ａａｈ则为并行８位引导方式；若不是再从起始地址的下一单元读取内容，看由此两单元内容组成的１６位字是否为１０ａａｈ，若是则为并行１６位引导方式。最后从引导表指定的地址搬运各段代码到片内ｒａｍ对应的地址，搬运完毕后即从程序入口地址执行用户程序。由此可见，引导表的编制是引导过程的关键。下面结合实例具体介绍引导表的形成和装载过程（设用户程序为测试指示灯的程序，源文件为ｍａｉｎ．ａｓｍ和ｖｅｃｔｏｒｓ．ａｓｍ源代码省略）。
３．２ 链接配置文件编写
（文件名为ｔｅｓｔｌｅｄｌｉｎｋ．ｃｍｄ）
ｍｅｍｏｒｙ {
ｐａｇｅ ０：
ｖｅｃ： ｏｒｇ＝０１００ｈ， ｌｅｎ＝００８０ｈ ;中断向量的首地址和块长度
ｃｏｄｅ： ｏｒｇ＝０１８０ｈ， ｌｅｎ＝０ｆ８０ｈ ;程序块的首地址和块长度
ｐａｇｅ １：
ｓｔａｃｋｓ： ｏｒｇ＝１１００ｈ， ｌｅｎ＝０１００ｈ ;堆栈区的首地址和块长度
ｄａｔａ： ｏｒｇ＝１２００ｈ， ｌｅｎ＝１０００ｈ ;数据块的首地址和块长度
}
ｓｅｃｔｉｏｎｓ{
．ｖｅｃｔｏｒｓ：＞ ｖｅｃ ｐａｇｅ ０ ;将中断向量放入程序页的ｖｅｃ区
．ｔｅｘｔ＞ ｃｏｄｅ ｐａｇｅ ０ ;将程序代码放入程序页的ｃｏｄｅ区
．ｓｔａｃｋ＞ ｓｔａｃｋｓ ｐａｇｅ １ ;将堆栈放入数据页的ｓｔａｃｋｓ区
．ｂｓｓ＞ ｄａｔａ ｐａｇｅ １ ;将未初始化变量放入数据页的ｄａｔａ区
．ｄａｔａ＞ ｄａｔａ ｐａｇｅ １ ;将初始化数据放入数据页的ｄａｔａ区
}
链接配置文件写好后，通过ｄｓｐ仿真软件ｃｃｓ编译链接即可生成ｔｅｓｔｌｅｄ．ｏｕｔ文件。在汇编时要注意，不论是ｄｏｓ下的ａｓｍ５００还是ｗｉｎｄｏｗｓ下的ｃｃｓ都必须加上－ｖ５４８开关量，否则不能生成正确的引导表。
３．３ ｈｅｘ转换配置文件编写
（文件名为ｔｅｓｔｌｅｄｈｅｘ．ｃｍｄ）
ｔｅｓｔｌｅｄ．ｏｕｔ ;转换的文件名，即编译链接后的．ｏｕｔ文件
－ａ ;ａｓｃｉｉ－ｈｅｘ格式
－ｍａｐ ｔｅｓｔｌｅｄ．ｍｘｐ ;生成的映射文件名，可不生成该文件
－ｏ ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ ;转换后的ｈｅｘ文件名
－ｍｅｍｗｉｄｔｈ １６ ;系统存储器宽度为１６位
－ｒｏｍｗｉｄｔｈ １６ ;ｒｏｍ器件宽度为１６位
－ｂｏｏｔ ;将ｃｏｆｆ文件中各段转换为引导表的格式（替代ｓｅｃｔｉｏｎｓ伪指令）
－ｂｏｏｔｏｒｇ ０ｘ８０００ ；引导表放在ｆｌａｓｈ的８０００ｈ开始的单元
－ｅ ０ｘ０１００ ;装入引导表后程序运行的起始地址
ｈｅｘ转换配置文件写好后，使用ｃｃｓ提供的转换工具ｈｅｘ５００将生成的ｃｏｆｆ目标文件ｔｅｓｔｌｅｄ．ｏｕｔ转化为标准的ａｓｃｉｉ—ｈｅｘ格式的文件ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ。注意在转换时一定要把ｔｅｓｔｌｅｄｈｅｘ．ｃｍｄ文件的扩展名ｃｍｄ加上。
３．４ 构造引导表并写入ｆｌａｓｈ
经过ｈｅｘ转换生成的ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ文件内容。
文件开始为ａｓｃｉｉ ｓｔｘ字符，结束为ａｓｃｉｉ ｅｔｘ字符，＄ａ８０００表示引导表存放的首地址，接下来的数据就是从８０００ｈ单元存放的引导表的内容，转换后的ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ文件可直接由编程器烧写进ｆｌａｓｈ，也可通过在系统编程的方法由上述的ｄｓｐ烧写程序写进ｆｌａｓｈ。执行烧写程序前需要编写一个简单的程序将．ｈｅｘ文件中起始符、首地址、结束符等与引导表无关的信息去掉，并转换为ｄｓｐ能识别的文件格式（如．ｄａｔ），采用．ｃｏｐｙ或．ｉｎｃｌｕｄｅ命令将该文件作为数据段嵌入烧写进程序中同时注意在ｆｌａｓｈ的０ｆｆｆｆｈ单元写入引导表起始地址８０００ｈ。烧写ｆｌａｓｈ后数据存放格式。
引导表烧写进ｆｌａｓｈ后，将ｍｐ／ｍｃ引脚置低，上电复位后引导程序就会自动将ｆｌａｓｈ中的用户程序搬进片内ｒａｍ，搬运完毕后即跳转到程序入口地址，高速运行用户程序。
此方法适用于程序代码小于１６ｋ的情况，将用户程序全部导入ｃ５４０２片内ｒａｍ中即可；当用户程序较大而超过１６ｋ时，需要外扩程序存储器，此时在引导表中需用到扩展的程序计数器（ｘｐｃ），来寻址扩展的程序存储空间。
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}
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．ｂｓｓ＞ ｄａｔａ ｐａｇｅ １ ;将未初始化变量放入数据页的ｄａｔａ区
．ｄａｔａ＞ ｄａｔａ ｐａｇｅ １ ;将初始化数据放入数据页的ｄａｔａ区
}
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－ｅ ０ｘ０１００ ;装入引导表后程序运行的起始地址
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经过ｈｅｘ转换生成的ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ文件内容。
文件开始为ａｓｃｉｉ ｓｔｘ字符，结束为ａｓｃｉｉ ｅｔｘ字符，＄ａ８０００表示引导表存放的首地址，接下来的数据就是从８０００ｈ单元存放的引导表的内容，转换后的ｔｅｓｔｌｅｄ．ｈｅｘ文件可直接由编程器烧写进ｆｌａｓｈ，也可通过在系统编程的方法由上述的ｄｓｐ烧写程序写进ｆｌａｓｈ。执行烧写程序前需要编写一个简单的程序将．ｈｅｘ文件中起始符、首地址、结束符等与引导表无关的信息去掉，并转换为ｄｓｐ能识别的文件格式（如．ｄａｔ），采用．ｃｏｐｙ或．ｉｎｃｌｕｄｅ命令将该文件作为数据段嵌入烧写进程序中同时注意在ｆｌａｓｈ的０ｆｆｆｆｈ单元写入引导表起始地址８０００ｈ。烧写ｆｌａｓｈ后数据存放格式。
引导表烧写进ｆｌａｓｈ后，将ｍｐ／ｍｃ引脚置低，上电复位后引导程序就会自动将ｆｌａｓｈ中的用户程序搬进片内ｒａｍ，搬运完毕后即跳转到程序入口地址，高速运行用户程序。
此方法适用于程序代码小于１６ｋ的情况，将用户程序全部导入ｃ５４０２片内ｒａｍ中即可；当用户程序较大而超过１６ｋ时，需要外扩程序存储器，此时在引导表中需用到扩展的程序计数器（ｘｐｃ），来寻址扩展的程序存储空间。
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