嵌入式系统Flash编程技术研究论文

　　摘要：Flash存储器具有应用成本较低、存储速度较快、支持重复擦写功能，是目前很多嵌入式系统开发中不可缺少的重要内容。Flash编程方法的应用与系统开发进度、成本息息相关，因此，本研究主要以嵌入式系统为例，对Flash的编程方式进行分析，并介绍了新型Flash模式，力求编程质量与水平能够得到显著提升，使该技术在更多系统中得到广泛应用。
　　关键词：嵌入式系统；Flash编程；Flash存储器
　　21世纪作为信息时代，网络技术、智能产品层出不穷，渗透到社会生产与生活的方方面面。其中，嵌入式系统应用范围较广、可靠性较高、应用成本较低，在移动通信、自动化控制领域中得到普遍应用。在系统开发过程中，为保障系统程序可以反复载入，对内置存储器的要求较高，而Flash具有成本低、存储快、可重复擦写特征，因此，成为嵌入式系统中不可缺少的重要部分。
　　1嵌入式系统的Flash编程方法
　　在现实应用中，应用频率较高的Flash编程方法包括编辑器编程、普通接口编程与JTAG编程三种。
　　1.1编辑器编程
　　为实现Flash编程，专门开发和设计了编辑器，通过配套使用，便能将指令或数据写入其中。该方式较老旧，对实施条件的要求也较严格，必须保障芯片在焊接到电路板之前进行，等到编程结束以后再进行焊接。目前，较常见的编辑器类型有LABTOOL-48、SUPERPRO/V等。编程器编程的主要优势在于使用较便利，且编程效率较理想，十分适宜DIP封装的Flash芯片。
　　1.2普通接口编程
　　在实际应用过程中，嵌入式系统为充分发挥作用，通常会在硬件设计中加入一些外围接口，这些接口包括串口、USB、网络接口等。而在Flash编程中，便可以借助这些接口、串口直接实现。接口编程的方式与JTAG编程相比，没有对特殊接口进行要求。
　　1.3JTAG编程
　　JTAG作为嵌入式调试技术，其接口标准为IEEE1149.1，主要应用于边界扫描与端口测试中。同时，采用JTAG接口不但能够完成测试操作，还可以实现对嵌入式系统中的Flash编程。在实际应用过程中，对JTAG进行编程操作应借助接口仿真器，将目标机与宿主机联系起来。在目标机上，将处理器与Flash总线相互连接，再借助宿主机中的既定程序，将数据、指令与控制信号均传送到JTAG接口芯片中。这时，处理器中将会接收到JTAG传递过来的＂信息，并按照Flash芯片进行编程，将接收到的信息写入其中，完成最终编程操作。与编辑器编程、普通接口编程方式相比，JTAG编程技术更为简便，无需对芯片焊接流程进行严格规定，只需借助JTAG借口线与仿真器便能完成测试，因此，嵌入式系统中Flash编程得到了广泛应用[1]。
　　2通过JTAG接口实施Flash编程的实例分析
　　在某项目开发设计过程中，采用JTAG接口完成Flash编程。在该设计过程中，JTAG的电缆与主机并口相互连接，另一侧连接到电路板中的JTAG插座上，再与处理器PowerPC405EP相连，Flash需要经过总线与处理器相连。在上述连接完毕以后，Flash无需具备JTAG接口，使用范围也更加广阔。在对Flash进行编程的过程中，PowerPC405EP由主机软件进行控制，利用其模拟Flash的编程时序，便能对Flash进行编程。
　　2.1硬件配置
　　第一，JTAG下载电缆设计。在JTAG接口标准的基础上，对信号逻辑电平中传输要求、数据、传输方向等进行综合考虑，最终选择采用并口标准与接口并行的模式，二者间关系如下：PC并口中管脚2的功能为D0；管脚3的功能为D1；管脚4的功能为D2；管脚5的功能为D3；在JTAG接口中，管脚TDI的功能为数据输入；TCK的功能为时钟；TMS的功能为模式选择；TRST的功能为复位；TDO的功能为数据输出。第二，嵌入式处理器PowPC405EP。在本系统设计中，采用的处理器为IBMPowPC405EP，属于一款32位、RISC指令集处理器，其性能较为良好，集嵌入式软核、外围设备系统SOC于一体。通过数据手册进行描述，得知BSR的长度与指令代码等内容，具体如下：指令Bypass，代码1111111；指令Extest，代码0000000；指令Sample，代码1111010。第三，Flash。在本系统设计中，使用的Flash为富士通SPANSIONMBM29DL，工作电压为3V，用户在使用之前，需要将特定地址写入到对应的指令序列中，便可以将其启动，使其在自动化下完成指令，包括复位、自动选择、擦除、编程等[2]。
　　2.2软件配置
　　编程算法可以划分为两个内容，一是写入编程命令序列，二是数据验证，本文只对前者进行研究。写入编程命令序列需要经过四个周期完成，前两个周期属于解锁周期，将AAh写入到55h中，再将55h写入到地址2AAh中，在第三个周期中，将A0h写入到0555h中，在第四周期中对地址与数据进行编程，Flash将自动完成编程命令。在第一周期中，使用的Flash数据线为AAh，也就是与Flash相连接的PowerPC405EP中的AAh，这时PerData0位为＂0＂。从PowerPC405EP的描述中能够看出，与之相对应的BSC单元号为24，部分源程序为：#definepinTDI1//输出端口位地址UnsignedcharOutport_State 0xF5//保存并口输出端口状态的全局变量writePort(pinTMS,0x00）；sclk（）；//进入Run-Test-Idle状态；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//进入Select-IR-Scan状态；writePort(pinTMS,0x00）；sclk（）；//进入Shift-IR状态；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//开始数据串行输入，将＂0＂输入到24号BSC中；writePort(pinTMS,0x01）；sclk（）；//进入Update-DR状态，在TCK的下降沿，对24号BSC中的＂0＂进行驱动，使其传输到PerData当中，同时//flash也为＂0＂。
　　3新型的Flash编程模式分析
　　在实际应用过程中，由于Flash芯片在很多场景中均可使用，因此，命令集往往不尽相同，对此通常将整个编程模式划分为四个部分：最下层为硬件适配层，能够为上层提供读与写等基本功能，能够有效解决软件程序与硬件总线协调问题。第二层属于Flash适配层，主要作用是为上层提供Flash支持命令集，并通过公共接口发出响应。该层能够良好解决与Flash相关功能的指令时序与支持作用问题，且还应实现对各类事件与模式的转移。第三层为功能适配层，具有数据或指令读写作用，能够对Flash命令集进行封装操作，还可与上层之间相互联系。最上层便是适配层，与用户端相互连接，为用户提供高级交互接口。此种分层方式能够为编程操作提供极大便利，通过多层结构使高层与底层应用相互隔离，极大提高了程序开发质量，也为用户带来了更多功能与丰富的体验[3]。
　　4结语
　　本研究对Flash编程方式进行分析，借助嵌入式系统对Flash进行编程，编程速度较快、操作简单、复用率良好，充分符合嵌入式系统的发展趋势，同时也使系统开发投入成本降低，系统价值得到显著提高。另外，本文还介绍了一种新型的Flash编程方式，希望能够使其在系统开发中获得更广阔的发展空间。
　　参考文献
　　[1]高辉辉.基于PC-MBI模块的Flash编程技术研究[J].单片机与嵌入式系统应用,2015,15(9):7-10.
　　[2]吴延军.基于FLASH芯片的加密存储技术研究[D].广州:暨南大学,2016.
　　[3]康向艳.嵌入式路由器中基于NANDFlash启动技术研究[D].西安:西安电子科技大学,2014.