摘要：本文介绍了一种基于FLASH MEMORY 的数据存储应用方法。详细阐述了使用E5 CPU将 FLASH MEMORY 作为数据存储器的基本原理，着重分析了地址映射的过程，给出了相应的框图及关键的程序。
Abstract：This article introduces a new method to store data in flash memory based on Triscend E5 CPU，describes principle of how to use flash as data memory, analysises the processor of memory remap, and finally gives a architectural drawing and a key program.
关键词：Triscend E5；闪存；映射
Key Word：Triscend E5； Flash Memory；Memory Map
1． E5的特点及体系结构
E5是位于美国硅谷的公司Triscend 推出的一款全新的CPU，它是基于8051的内核，但将微处理器的内核，ASCI及可重构逻辑阵列集成与一体，构成一款CSOC（可配置系统）芯片。Triscend E5的主要特点有：
1.1 它的主控制器是一个增强型的8032，与工业标准的8051指令上完全兼容。
1.2 它包含一个嵌入式的可重构系统逻辑矩阵(CSL)。共有2048 个可配置系统逻辑(CSL)单元(约40000 个逻辑门)。
1.3 拥有一个高性能的系统总线（CSI），连接微处理器，存储器和可重构系统逻辑矩阵。
1.4 增加了一个存储器接口单元（MIU），负责连接外部存储器。
1.5 片上64k 字节的系统专用RAM(XDATA RAM)
由此可知，E5的主要部件是：8032增强型CPU，可重构系统逻辑矩阵(CSL)，内部系统总线（CSI），片上64KRAM，可编程I/O口以及一些专用外设。
2． E5存储区的映射关系
E5内部含有64K的SRAM供数据存取之用，但不含ROM。因此须接以External Memory供程序运行。在使用E5的系统中，E5可以从Internal RAM或External Memory中取得指令运行。一般情况下，E5从External Memory中取得运行指令，而External Memory一般为FLASH。
E5使用增强型的8051内核，其逻辑寻址能力遵循8051的规则，即逻辑地址上CODE、XDATA区各64KByte。在传统的8051系统中，指针DPTR可利用指令MOVC、MOVX分别寻址CODE、XDATA的64KByte。但E5利用其MIU（Memory Interface Unit）将实际物理寻址范围作了极大的提升。在使用E5的系统中，合理利用TRISCEND提供的地址映射器CMAP、DMAP，使得寻址范围达到32位的物理地址空间。图1为逻辑地址空间与物理地址空间的映射关系。
图1 E5逻辑地址空间与物理地址空间的映射
从图中可知E5的物理地址划分如下:
0000_0000~0000_FFFF Primary Initialization Code ROM(初始化代码ROM空间)
0001_0000~0001_FFFF Internal RAM(内部RAM空间)
0002_0000~0002_FFFF Configuration Register Unit(可配制寄存器单元)
0003_0000~0003_FFFF CPU Debug Registers(CPU仿真寄存器)
0004_0000~0007_FFFF Initialization Memory(初始化存储器空间)
0008_0000~0009_FFFF Reserved(保留空间)
0010_0000~007F_FFFF CSL-based Soft Module Registers Decoded via Selectors(软件IP库寄存器空间)
0080_0000~00FF_FFFF External Memory(外部存储器空间)
下面再分析实际使用中FLASH MEMORY的空间分配问题。
在本文利用E5所设计的应用系统中，使用29LV800BA-90PFTN，作为External Memory程序存储器。它的容量是8M (1M * 8/512K * 16)BIT，并以64K分段（SECTORED）。它的段（SECTOR）空间与E5的物理地址的对应关系如图2所示。
|
SECT No. |
SIZE（Byte） |
ADDRESS |
E5 PH ADDR |
Note |
|
SA15 |
64K |
F 0000~F FFFF |
8F 0000~8F FFFF |
FOR
E5
CSL
（256K） |
|
SA14 |
64K |
E 0000~E FFFF |
8E 0000~8E FFFF |
|
SA13 |
64K |
D 0000~D FFFF |
8D 0000~8D FFFF |
|
SA12 |
64K |
C 0000~C FFFF |
8C 0000~8C FFFF |
|
SA11 |
64K |
B 0000~B FFFF |
8B 0000~8B FFFF |
FOR
DATA
（256K） |
|
SA10 |
64K |
A 0000~A FFFF |
8A 0000~8A FFFF |
|
SA9 |
64K |
9 0000~9 FFFF |
89 0000~89 FFFF |
|
SA8 |
64K |
8 0000~8 FFFF |
88 0000~88 FFFF |
|
SA7 |
64K |
7 0000~7 FFFF |
87 0000~87 FFFF |
FOR
CODE
（512K） |
|
SA6 |
64K |
6 0000~6 FFFF |
86 0000~86 FFFF |
|
SA5 |
64K |
5 0000~5 FFFF |
85 0000~85 FFFF |
|
SA4 |
64K |
4 0000~4 FFFF |
84 0000~84 FFFF |
|
SA3 |
64K |
3 0000~3 FFFF |
83 0000~83 FFFF |
|
SA2 |
64K |
2 0000~2 FFFF |
82 0000~82 FFFF |
|
SA1 |
64K |
1 0000~1 FFFF |
81 0000~81 FFFF |
|
SA0 |
32K |
0 8000~0 FFFF |
80 8000~80 FFFF |
|
SA0 |
8K |
0 6000~0 7FFF |
80 6000~80 7FFF |
|
SA0 |
8K |
0 4000~0 5FFF |
80 4000~80 5FFF |
|
SA0 |
16K |
0 0000~0 3FFF |
80 0000~80 3FFF |
图2 Flash段空间与E5的物理地址
在实际应用中，FastChip自动将E5 CSL数据存放在FLASH的SA12，如果这部分数据需要占用的空间超过64KByte，则向后继续占用SA13，并依此类推；其余SA0~SA11作为程序代码存放区。实际上程序代码所需要的存储空间并不是总需要那么大，多数情况下甚至少于64KByte。因此我们可以将FLASH中的部分区域划做数据存储，用于保存需要在掉电或硬件复位后可再恢复的数据。
3． FLASH 做DATA MEMORY的说明
使用FLASH中的部分区域作数据存储，必然涉及到数据的改写。对FLASH而言，在进行数据改写时，必须先将该数据所在的SECTOR完全擦除（ERASE），然后再执行写（WRITE）操作。受FLASH操作的限制，在对FLASH进行EREASE、WRITE操作时，相应部分功能程序代码不可能从FLASH内取得，所以必须预先将它们转移到适当的位置(SRAM)，以保证读、写FLASH的程序正常运转，完成这一部分操作完成后，可以恢复从FLASH内取得程序代码继续执行其他功能。
在这些应用中,内部SRAM由CODE与XDATA地址空间共享。E5内部有一定容量（64K）的SRAM，故可以从SRAM取得程序代码完成规定的操作。但是这个RAM的容量有限（具体：E502-8KByte，E505-16KByte，E512-32KByte，E520-40KByte），而且SRAM本身还必须预留足够的空间作为中间数据的存放，所以转移到RAM的程序代码应该尽可能精简。
要E5完成对FLASH中部分区间的数据改写，最少必须具有以下两个功能：将程序代码区的内容转移到内部RAM区；完成对FLASH的ERASE、WRITE。
3.1 程序代码转移
按照设计要求，被转移的程序代码所完成的功能是操作FLASH。为保证该部分代码转移至E5内部RAM后能正确运行，代码的绝对起始地址应该为0。
这部分代码应该利用FastChip的CODE BANK存放在单独的BANK内。如一般功能应用程序占用BANK0~N，则这部分代码存放在BANKN+1。
进行程序代码转移时，需要确定的参数包括：被转移程序代码的首地址、被转移程序代码的长度、被转入区间的首地址。在进行该项工作之前，确认改变地址映射器的设置不会导致程序运行的混乱。
3.2 Internal RAM区块说明
改写FLASH的功能代码必须在Internal RAM运行，而且起始地址必须是0000，因此，在设计时，Internal RAM的低段区域不要用来保存数据，我们设定该区域长度为4KByte，地址范围0001_0000~0001_0FFF。即其它数据的存取在0001_1000H之上。
3.3 地址映射
为将FLASH区域内的功能代码转移到Internal RAM指定的位置，我们设置地址映射器来分别指向：
设置地址映射器DMAP2，使保存有改写FLASH的功能代码的FLASH之SECTOR的地址映射至XDATA区的0000~0FFF。映射器DMAP2各寄存器设置如下：
DMAP2_TAR_0ß0x00 ；源映射区的起始地址
DMAP2_TAR_1ß0x（80+BANK_No） ；源映射区的起始地址
DMAP2_TAR_2ß0x00 ；源映射区的起始地址
DMAP2_ SRCß0x00 ；目的映射区的起始地址
DMAP2_ CTLß0x2C ；代码长度
设置地址映射器DMAP4，将Internal RAM低4KByte的地址映射至XDATA区的1000~1FFF。映射器DMAP4各寄存器设置如下：
DMAP4_TAR_0ß0x00 ；源映射区的起始地址
DMAP4_TAR_1ß0x01 ；源映射区的起始地址
DMAP4_TAR_2ß0x00 ；源映射区的起始地址
DMAP4_ SRCß0x10 ；目的映射区的起始地址
DMAP4_ CTLß0x2C ；代码长度
完成上述存储器映射后，就可以将FLASM MEMORY的程序按BYTE TO BYTE的方式COPY到INTERNAL SRAM内执行。当然，这些都是在XDATA中处理的。
4．对FLASH的操作
在这个设计中，感兴趣的是FLASH作数据存储区使用，而不是作为程序存储区使用时的操作，所以，下面的描述是针对FLASH作数据存储区使用时的关注事项。
在进行操作前，要事先进行地址映射器的配置，使DPTR能正确指向。
读（READ）--类似于标准的RAM。可在任意时候进行。
写（WRITE）--FLASH片内任一位都只能从1写为0，要从0写为1，必须使用擦除操作。
擦除（ERASE）--擦除操作不能针对特定的字节，最少必须以扇区为单位进行，也可以选择将整个器件内的字节全部擦除。
对FLASH的读、擦除操作，必须按照其Datasheet给定的步骤进行。如：
擦除： xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/10（整片擦除）； xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/80-xxAAA/AA-xx555/55-ADDR/30（按扇区擦除）
很显然，在我们的应用中，不能使用整片擦除操作，只能按需要将要改写的扇区进行擦除以保存我们的数据。
写：xxAAA/AA-xx555/55-xxAAA/A0-PA/PD
写FLASH时，每个命令序列只能写一个字节。其中PA是所要改写的字节的地址，PD是将要写入的内容。
5．总结
在很多场合，如何将数据保护而不受掉电的影响是很重要的。本文作者创新点：说明了在E5微处理器中如何将FALSH MEMORY用与存取、保护数据，提供了FLASH与SRAM在XDATA空间中映射的方法，希望对使用E5 CPU的研发人员能有所帮助。
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