原创 MSP430F2616开发笔记（六）实用的Flash Memory Controller

从本科时代开始学习单片机，研究生两年半也一直在做有关单片机的事情，工作两年继续进行单片机开发，开始是ATmega8/16/128，后来以STM32F103为主，最近在学习MSP430。虽然8位/16位/32位的单片机都用过了，但一直是专注于外设的使用，关于FLASH、SRAM、EEPROM等存储和地址特性了解很少。现在学到了MSP430的FLASH存储控制器，正好趁这个机会搞搞清楚，也是因为MSP430的仿真器FET430UIF和它在Linux下的应用程序MSPDEBUG，实在是很好用，读写CPU寄存器和地址空间的命令都相当简单。

MSP430F2616有92KB+256B的Flash存储空间，以及4KB的SRAM；另外，ATmega8有8K的Flash、1K的SRAM和512字节的EEPROM；而STM32F103RBT6有128K的Flash，以及20K的SRAM。以MSP430F2616为例，执行烧写命令：

(mspdebug) prog maria.elf
Erasing...
Programming...
Writing 2770 bytes at 2100 [section: .text]...
Writing   42 bytes at 2bd2 [section: .rodata]...
Writing   12 bytes at 2bfc [section: .data]...
Writing   64 bytes at ffc0 [section: .vectors]...
Done, 2888 bytes total

MSP430F2616的存储空间地址分成三个部分：0～0x1FF是寄存器地址映射，包括特殊功能寄存器和外设寄存器；0x1100～0x20FF是SRAM地址；0x18FFF～0x02100是Flash地址，在此中的0x0FFFF～0x0FFC0存储了中断向量表。

现在，就可以将Flash存储空间和上面的prog信息一一对应起来，第一步，将2770个字节的代码区烧写到0x2100地址，第二步，将使用const修饰的全局变量的初始值烧写到0x2bd2地址，第三步，将初始化过的非零全局变量的初始值烧写到0x2bfc地址，第四步，将中断服务程序的函数地址烧写到中断向量表的对应位置。

一般来说，烧写到Flash中的值不能在程序运行中由程序更改，所以虽然全局变量的初始值存放在Flash中，它们的实际地址都在SRAM里面，局部变量存放在0x020FF～0x01900的Extended区，而全局变量存放在0x018FF～0x01100的Mirrored区。程序运行的时候，从Flash中的0x2100开始执行指令，根据指令跳转在新的指令去执行，或者操作局部变量和全局变量的值。

ATmega8的存储器空间比MSP430F2616稍微简单一些，STM32F103RBT6的存储空间比MSP430F2616稍微复杂一些，但是基本原理都是差不多的。

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很多场合，用户需要一个很实用的功能，就是存储数据并掉电保存，比如，设置RS485的地址数据，又或者存储某个功能的标定参数……ATmega8可以使用内置的512字节EEPROM来实现，而MSP430F2616和STM32F103RBT6是使用内部的空闲FLASH存储区。MSP430F2616的Flash Memory Controler就是做这一用途，而STM32F103RBT6的Flash Control虽然没有出现在用户手册中，但官方网站提供了EEPROM emulation的技术支持手册。

EEPROM和Flash有很多不一样的地方，首先前者可按字节读写，后者也可按字节读写，但需要先按页擦除；另外，前者的速度和目前可实现的容量都逊于后者。

MSP430F2616的Flash Memory Controller使用起来非常方便，只是还是要注意两点，第一是Flash Control的时钟必须在257KHz～476KHz之间，所以使用不同的时钟源ACLK/SMCLK/MCLK的话，得设置不同的分频值；第二是不要两次写入同一个地址，因为Flash只能由1写入0，所以未擦除就再此写入可能会得到错误的值。

/**********************************************/
void wait_xt2clock(void)
{
    BCSCTL1 &= ~XT2OFF;
    BCSCTL3 |= XT2S_2;
    do {
        IFG1 &= ~OFIFG;
        Delay100Us_DcoDef(1);
    } while (IFG1 & OFIFG);
    BCSCTL2 |= SELM_2;
}

int main (void)
{
    uint16_t i = 0;
    char *flash = 0x2ff0;

    WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD;

    // 需要使用MCLK作为Flash Memory Controler的时钟，所以使能外部的8MHz晶振

    // 当然也可以使用其他的时钟
    wait_xt2clock();

    // FCTL2写入识别KEY，选择MCLK作为时钟，9是对应的分频值
    // FCTL3写入识别KEY，同时unlock
    // FCTL1写入识别KEY，同时设置为Erase individual segment only
    // 首先要写入一个无意义的值，告诉Flash Memory Controler要开始了
    FCTL2 = FWKEY + FSSEL1 + 9;
    FCTL3 = FWKEY;
    FCTL1 = FWKEY + ERASE;
    *flash = 0;

    // FCTL1写入识别KEY，同时启动写入模式
    FCTL1 = FWKEY + WRT;
    for (i = 0; i < 0xff; i++)
        *flash++ = i;

    // 关掉写入模式，同时再次锁定
    FCTL1 = FWKEY;
    FCTL3 = FWKEY + LOCK;

    while (1);
    return 0;
}
/**********************************************/