引言

    以arm芯片為處理器核的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，以其小體積、低功耗、低成本、高性能、豐富的片內(nèi)資源以及對(duì)操作系統(tǒng)的廣泛支持，得到了人們?cè)絹?lái)越多的青睞。包括工業(yè)控制領(lǐng)域、無(wú)線通信領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)電子、成像和安全產(chǎn)品等，如今，arm微處理器及嵌入式技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。其中，arm7作為arm微處理器系列中的一員，是低功耗的32位risc處理器。samsung公司的s3c4510b、philips公司的lpc20xx、lpc21xx、lpc22xx系列等都是arm7處理器。這些為數(shù)繁多的arm7處理器，因其片內(nèi)外設(shè)不同而各擅所長(zhǎng)，但都應(yīng)用同樣的arm7tdmi核（或arm7tdmi－s核，這是arm7tdmi的綜合版本，這兩種核對(duì)處理器應(yīng)用人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有區(qū)別）。可以說(shuō)，arm7tdmi是目前使用最為廣泛的32位嵌入式risc處理器。

    arm7tdmi核應(yīng)用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，處理器使用的存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)和程序指令不予區(qū)分，pc寄存器指向的存儲(chǔ)器單元，無(wú)論是rom區(qū)還是ram區(qū)，只要符合arm指令的格式都可以執(zhí)行，這就為系統(tǒng)自修改提供了可能。在應(yīng)用編程iap（in application program）就是這樣的自修改程序。它先在ram存儲(chǔ)器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)值，然后使pc指向該存儲(chǔ)段，把該段作為程序段來(lái)執(zhí)行。很多arm7芯片自帶iap處理器，應(yīng)用其自帶的iap處理器可以方便地對(duì)其片內(nèi)集成的flash存儲(chǔ)器進(jìn)行在應(yīng)用編程，但幾乎所有的arm核芯片均不支持片外iap處理，因?yàn)槠鈌lash存儲(chǔ)器是用戶選型的，芯片生產(chǎn)廠家無(wú)法先知先覺(jué)，而不同flash存儲(chǔ)器其編程時(shí)序也不盡相同，導(dǎo)致芯片生產(chǎn)廠家無(wú)法提供通用的iap代碼。那么，如何對(duì)嵌入式系統(tǒng)的片外flash存儲(chǔ)器進(jìn)行在應(yīng)用編程呢？這里分兩種情況：一是普通代碼存放在片外單獨(dú)1片flash中，iap代碼在另一片flash中完成，此時(shí)只要依據(jù)flash的操作時(shí)序執(zhí)行iap代碼，完成擦除或?qū)懭氩僮骷纯�。這種情況雖然簡(jiǎn)單，但應(yīng)用了2片flash；而iap代碼很小，一般完全可以集成到1片中，所以這里對(duì)這種情況不予考慮，另一種情況是1片flash中既要存儲(chǔ)普通代碼，又要實(shí)現(xiàn)iap。下面以philips公司的lpc2210和silicon storage technology公司的sst39vf160為例，詳細(xì)討論這種情況iap的解決方案。

    1 硬件結(jié)構(gòu)

    1.1 lpc2210介紹

    philips公司的lpc2210是一款基于支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位arm7tdmi－s cpu的微控制器。芯片采用144腳封裝，有16kb片內(nèi)靜態(tài)ram，開(kāi)放外部總線；通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口可將外部存儲(chǔ)器配置成4組，每組的容量高達(dá)16mb，數(shù)據(jù)寬度8/16/32位均可；具有多個(gè)32位定時(shí)器、8路10位pwm輸出、多個(gè)串行接口（包括2個(gè)16c550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)uart、高速i2c接口和2個(gè)spi接口）以及9個(gè)外部中斷、多達(dá)76個(gè)可承受5v電壓的通用i/o口，同時(shí)內(nèi)嵌實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗，片內(nèi)外設(shè)功能豐富強(qiáng)大；片內(nèi)晶振頻率范圍1－30mhz，通過(guò)片內(nèi)pll可實(shí)現(xiàn)最大為60mhz的cpu工作頻率，具有2種低功耗模式--空閑和掉電，通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒，并可通過(guò)個(gè)別使能/禁止外部功能來(lái)優(yōu)化功耗。以上特性，使其特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制和pos機(jī)，同時(shí)也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟modem，以及其他各種類型的應(yīng)用。

    1.2 sst39vf160介紹

    silicon storage technology公司的sst39vf160是一個(gè)1m×16b的coms多功能flash器件，單電壓的讀和寫(xiě)操作，電壓范圍3.0－3.6v，提供48腳tsop和48腳tfbga兩種封裝形式。

    該器件主要操作包括讀、寫(xiě)編程、扇區(qū)/塊擦除和芯片擦除操作。擦除和字編程必須遵循一定的時(shí)序，表1列出了扇區(qū)擦除和字編程過(guò)程及時(shí)序。擦除或編程操作過(guò)程中讀取觸發(fā)位dq6將得到"1"和"0"的循環(huán)跳變；而操作結(jié)束后讀dq6，得到的是不變的固定值。這是器件提供的寫(xiě)操作狀態(tài)檢測(cè)軟件方法。

    1.3 硬件連接

    sst39vf160作為系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器，以lpc2210的cs0作為flash的片選信號(hào)，處理器配置boot引腳為16位數(shù)據(jù)總線寬度后，上電可直接執(zhí)行sst39vf160中代碼。此flash芯片為16位數(shù)據(jù)寬度，無(wú)字節(jié)控制總線，所以應(yīng)用中不使用lpc2210的bls引腳。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

    引言

    以arm芯片為處理器核的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，以其小體積、低功耗、低成本、高性能、豐富的片內(nèi)資源以及對(duì)操作系統(tǒng)的廣泛支持，得到了人們?cè)絹?lái)越多的青睞。包括工業(yè)控制領(lǐng)域、無(wú)線通信領(lǐng)域、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、消費(fèi)電子、成像和安全產(chǎn)品等，如今，arm微處理器及嵌入式技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)滲透到了各個(gè)領(lǐng)域。其中，arm7作為arm微處理器系列中的一員，是低功耗的32位risc處理器。samsung公司的s3c4510b、philips公司的lpc20xx、lpc21xx、lpc22xx系列等都是arm7處理器。這些為數(shù)繁多的arm7處理器，因其片內(nèi)外設(shè)不同而各擅所長(zhǎng)，但都應(yīng)用同樣的arm7tdmi核（或arm7tdmi－s核，這是arm7tdmi的綜合版本，這兩種核對(duì)處理器應(yīng)用人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有區(qū)別）�？梢哉f(shuō)，arm7tdmi是目前使用最為廣泛的32位嵌入式risc處理器。

    arm7tdmi核應(yīng)用馮·諾依曼結(jié)構(gòu)，處理器使用的存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)和程序指令不予區(qū)分，pc寄存器指向的存儲(chǔ)器單元，無(wú)論是rom區(qū)還是ram區(qū)，只要符合arm指令的格式都可以執(zhí)行，這就為系統(tǒng)自修改提供了可能。在應(yīng)用編程iap（in application program）就是這樣的自修改程序。它先在ram存儲(chǔ)器中寫(xiě)入數(shù)據(jù)值，然后使pc指向該存儲(chǔ)段，把該段作為程序段來(lái)執(zhí)行。很多arm7芯片自帶iap處理器，應(yīng)用其自帶的iap處理器可以方便地對(duì)其片內(nèi)集成的flash存儲(chǔ)器進(jìn)行在應(yīng)用編程，但幾乎所有的arm核芯片均不支持片外iap處理，因?yàn)槠鈌lash存儲(chǔ)器是用戶選型的，芯片生產(chǎn)廠家無(wú)法先知先覺(jué)，而不同flash存儲(chǔ)器其編程時(shí)序也不盡相同，導(dǎo)致芯片生產(chǎn)廠家無(wú)法提供通用的iap代碼。那么，如何對(duì)嵌入式系統(tǒng)的片外flash存儲(chǔ)器進(jìn)行在應(yīng)用編程呢？這里分兩種情況：一是普通代碼存放在片外單獨(dú)1片flash中，iap代碼在另一片flash中完成，此時(shí)只要依據(jù)flash的操作時(shí)序執(zhí)行iap代碼，完成擦除或?qū)懭氩僮骷纯�。這種情況雖然簡(jiǎn)單，但應(yīng)用了2片flash；而iap代碼很小，一般完全可以集成到1片中，所以這里對(duì)這種情況不予考慮，另一種情況是1片flash中既要存儲(chǔ)普通代碼，又要實(shí)現(xiàn)iap。下面以philips公司的lpc2210和silicon storage technology公司的sst39vf160為例，詳細(xì)討論這種情況iap的解決方案。

    1 硬件結(jié)構(gòu)

    1.1 lpc2210介紹

    philips公司的lpc2210是一款基于支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位arm7tdmi－s cpu的微控制器。芯片采用144腳封裝，有16kb片內(nèi)靜態(tài)ram，開(kāi)放外部總線；通過(guò)外部存儲(chǔ)器接口可將外部存儲(chǔ)器配置成4組，每組的容量高達(dá)16mb，數(shù)據(jù)寬度8/16/32位均可；具有多個(gè)32位定時(shí)器、8路10位pwm輸出、多個(gè)串行接口（包括2個(gè)16c550工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)uart、高速i2c接口和2個(gè)spi接口）以及9個(gè)外部中斷、多達(dá)76個(gè)可承受5v電壓的通用i/o口，同時(shí)內(nèi)嵌實(shí)時(shí)時(shí)鐘和看門狗，片內(nèi)外設(shè)功能豐富強(qiáng)大；片內(nèi)晶振頻率范圍1－30mhz，通過(guò)片內(nèi)pll可實(shí)現(xiàn)最大為60mhz的cpu工作頻率，具有2種低功耗模式--空閑和掉電，通過(guò)外部中斷將處理器從掉電模式中喚醒，并可通過(guò)個(gè)別使能/禁止外部功能來(lái)優(yōu)化功耗。以上特性，使其特別適用于工業(yè)控制、醫(yī)療系統(tǒng)、訪問(wèn)控制和pos機(jī)，同時(shí)也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)協(xié)議轉(zhuǎn)換器、嵌入式軟modem，以及其他各種類型的應(yīng)用。

    1.2 sst39vf160介紹

    silicon storage technology公司的sst39vf160是一個(gè)1m×16b的coms多功能flash器件，單電壓的讀和寫(xiě)操作，電壓范圍3.0－3.6v，提供48腳tsop和48腳tfbga兩種封裝形式。

    該器件主要操作包括讀、寫(xiě)編程、扇區(qū)/塊擦除和芯片擦除操作。擦除和字編程必須遵循一定的時(shí)序，表1列出了扇區(qū)擦除和字編程過(guò)程及時(shí)序。擦除或編程操作過(guò)程中讀取觸發(fā)位dq6將得到"1"和"0"的循環(huán)跳變；而操作結(jié)束后讀dq6，得到的是不變的固定值。這是器件提供的寫(xiě)操作狀態(tài)檢測(cè)軟件方法。

    1.3 硬件連接

    sst39vf160作為系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器，以lpc2210的cs0作為flash的片選信號(hào)，處理器配置boot引腳為16位數(shù)據(jù)總線寬度后，上電可直接執(zhí)行sst39vf160中代碼。此flash芯片為16位數(shù)據(jù)寬度，無(wú)字節(jié)控制總線，所以應(yīng)用中不使用lpc2210的bls引腳。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。