摘要:介绍了AM29F010B的编程要求,结合M68HC11上电自动引导功能,针对发动机控制单元设计中编程的问题,提供了一种Flash存储器在系统编程的方案,并给出了相应环节的程序流程图和部分操作的程序示例。笔者将该方法应用于发动机控制系统中,实现了将程序代码在线写入Flash存储器的功能。

    关键词:在系统编程;Flash存储器;M68HC11;上电引导

    随着排放法规的加严,发动机电子控制单元(ECU)成为了现代汽车中一个必备部分。在发动机控制单元这种单片机系统中,Flash存储器已成为其一个基本配置,主要用来存放控制程序代码。
 
    将程序代码装入Flash存储器的方法有3种:第1种方法是要求供应商在存储器发货前将数据写入,但无法满足产品开发阶段修改程序的要求;第2种方法是使用编程器编程,但由于Flash存储器正在向小型化、贴片式发展,从而使Flash存储器难以利用编程器编程;第3种方法是将存储器安装到电路板上进行编程,即在系统编程(In System Programming,ISP),这种编程方式是通过系统的微处理器实现对Flash存储器的编程,不需要其他编程设备和附加编程电源,具有灵活、方便的优点。 因此,在设计发动机控制单元时,结合M68HC11上电引导程序设计实现了存储器AM29F010B的在系统编程。

    1　Flash存储器的在系统编程技术
 
    AM29F010B是AMD公司生产的Flash存储器,这种Flash存储器编程简单。此芯片仅需5V单电源供电便可使内部产生高电压进行编程和擦除操作。用户只需向其命令寄存器写入标准的微处理器指令,具体编程、擦除操作便由内部电路实现。

    在编写程序时需要注意,由于只有擦除指令能使“0”变为“1”,擦除结果为“1”;而编程指令不能使“0”写为“l”,所以用户在进行Flash存储器编程时,应先擦除,再进行编程。

    2　M68HC11与上电引导模式(Bootstrap Mode)

    M68HC11是由Motorola公司推出的微处理芯片(Microcontroller Unit,MCU),由于其优越的性能,目前在发动机控制领域有着广泛地使用。M68HC11具有一种上电引导模式,使得用户程序可以通过串行接口(SCI)下载到内部的RAM区中,然后将M68HC11转到用户程序中执行。下载的程序可以像任何普通用户程序一样运行。虽然上电引导模式是一种单芯片模式,但是在这种模式下可以改变模式控制字,因此同样可以访问外部资源。

    硬件的模式选择通过MCU复位时MODA和MODB管脚进行控制,MODA和MODB的逻辑状态在RESET管脚电平变高之前被锁存。当RE2SET管脚变高后,模式选择管脚对MCU的运行模式不再起作用。复位时如果MODA和MODB管脚全为低电平,则MCU进入上电引导模式。

    3　在系统编程的实现

    3.1　硬件方案

    为了通过M68HC11对AM29F010B进行在系统编程,除了基本组件的设计之外,本系统在硬件方面做了以下准备:

    1)为了能够从计算机上下载程序代码,即与计算机进行通讯,本系统设计了MAX232进行TTL电平和RS232电平的转换;

    2)为了使MCU开机或者复位能够进入上电引导模式,需要在MODA和MODB管脚处设计跳线,使复位时为低电平。硬件方案简图见图1。

图1　硬件方案

    3.2　在系统编程的软件方案

    当单片机复位进入上电引导模式后,会自动进行串口的初始化等操作,然后通过串口接收程序,放到RAM内,并自动跳到此程序执行。设计中依靠这个程序实现对外部Flash存储器的编程。

    3.2.1　单片机程序

    此程序需要下载到M68HC11内部RAM中,在引导程序完成后开始执行。在本系统中用于实现与计算机继续通讯接收程序代码,并且用接收的代码对外部Flash存储器AM29F010B进行编程。
 
    程序的执行过程为1)进行初始化操作;2)等待开始字节“W”;3)等待编程开始地址;4)擦除Flash EPROM,并发送擦除后的地址FFFE和FFFF处数据;5)接收二进制数据,执行编程操作;6)发送AA表明编程成功,并开始执行外部程序。由于M68HC11的RAM只有256个字节,因此程序用汇编语言进行编写,下面是其中几个子程序。

    /3初始化,程序在RAM地址中存放,将单片切换到扩展模式,并设置波特率96003/ 
    ORG＄0 
    START　LDS　#＄FF 
    LDX #＄1000 
    BSET hprio,X,#00100000B 
    BCLR hprio,X,#00010000B 
    BCLR hprio,X,#01000000B 
    LDAA #00110000B 
    STAA BAUD 
    /3片擦除子程序3/ 
    ERASE_FLASH　　ldab　　　#＄AA 
    stab　　＄555 
    ldab　　#＄55 
    stab　　＄2AA 
    ldab　　#＄80 
    stab　　＄555 
    ldab　　#＄AA 
    stab　　＄555 
    ldab　　#＄55 
    stab　　＄2AA 
    ldab　　#＄10 
    stab　　＄555 
    rts 
    /3编程子程序3/ 
    FlashProgByte　　ldab　　#＄AA 
    stab　　＄555 
    ldab　　#＄55 
    stab　　＄2AA 
    ldab　　#＄A0 
    stab　　＄555 
    staa　　X

    这是根据AM29F010B编程的时序要求编写的程序,其时序见表1、表2。

    4　结束语
 
    本文结合M68HC11上电引导功能,介绍了利用在系统编程技术将程序代码编写到Flash存储器中的方法,给出了相应环节的程序流程图和部分操作的程序示例。将这种方法应用在发动机控制系统的开发中,使得编程非常方便,加快了项目的进度,缩短了开发的周期。相信这种方法在其他领域也可以得到广泛地应用。