引言
MC68HC908LJ12是Motorola即將推出的一款八位單片機，主要特點是片內(nèi)有LCD驅(qū)動模塊和FLASH存儲器，擬代替今后會逐漸停產(chǎn)的MC68HC05L1、L5、L16等型號的單片機。MC68HC908LJ12表面貼封裝的芯片具有SCI、SPI、內(nèi)置實時時鐘模塊RTC、512B RAM以及12KB片內(nèi)FLASH等特點，其內(nèi)置LCD驅(qū)動模塊具有3×27或4×26段LCD驅(qū)動能力。
MC68HC908LJ12單片機片內(nèi)集成電荷泵，使用＋5V工作電壓即可產(chǎn)生所需FLASH編程電壓；另外，片內(nèi)FLASH擦寫速度快，可靠性高，可擦寫至少10萬次以上，所以在需頻繁修改存儲的數(shù)據(jù)和代碼的場合，都是理想的選擇。
筆者在試用MC68HC908LJ12開發(fā)產(chǎn)品的過程中，總結(jié)了FLASH在線編程技術(shù)，并提供了一種廉價靈活的帶片內(nèi)FLASH的單片機的開發(fā)辦法。


FLASH在線編程模式
所謂FLASH在線編程，即芯片無需從目標系統(tǒng)上取下即可對FLASH進行擦除和寫入的操作。MC68HC908LJ12單片機片內(nèi)有12KB的FLASH，對FLASH的編程有兩種模式：監(jiān)控模式(Monitor Mode)和用戶模式(User Mode)。
當單片機上電復(fù)位時，若檢測到復(fù)位向量($FFFE~$FFFF)為空($FFFF)，或特定引腳加上特定的電平，就可使單片機在復(fù)位后進入監(jiān)控模式。在監(jiān)控模式下，可以利用固化在監(jiān)控ROM中的代碼并通過主機下載程序到RAM中完成對FLASH的一系列的操作。監(jiān)控模式適合對剛出廠的芯片進行編程寫入，或者對芯片的整體擦除或?qū)懭搿?a href="http://m.xsypw.cn/tags/仿真器/" target="_blank">仿真器和編程器就是使用的監(jiān)控模式。
在單片機正常工作的過程中，程序也可以在用戶模式下對FLASH進行編程操作。此時FLASH寫入和擦除程序是必須的，但無需外部硬件條件的支持。所以用戶模式可以在程序運行中對部分的FLASH進行修改，適合于目標系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)的動態(tài)更新和存儲。
基于MC68HC908LJ12單片機FLASH在線編程以上特性，筆者設(shè)計了一套集編程功能和開發(fā)功能于一身的MC68HC908LJ12開發(fā)工具，電路原理圖如圖1所示。
通過跳線的方式，可以選擇編程功能(圖中開關(guān)至A的位置)或開發(fā)功能(圖中開關(guān)于B的位置)。當選擇編程功能時，單片機工作在監(jiān)控模式下，主機通過串行通信口可以向片內(nèi)FLASH執(zhí)行擦寫操作；當選擇開發(fā)功能時，單片機工作在用戶模式下，并可以通過引出的插座連接到目標系統(tǒng)上進行產(chǎn)品開發(fā)。筆者在使用MC68HC908LJ12單片機的過程中，為該單片機編寫了一套大約3.5KB的在線編程開發(fā)系統(tǒng)程序。將此程序?qū)懭胄酒?a target="_blank">開發(fā)者在此程序的基礎(chǔ)上，能在用戶模式下實現(xiàn)對片內(nèi)另外8.5KB的FLASH擦寫，調(diào)試用戶自己的程序。用戶程序定型后，可以選擇編程功能擦除在線編程開發(fā)系統(tǒng)程序，并將所需的用戶程序?qū)懭隖LASH中。如果使用過程中發(fā)現(xiàn)程序有錯誤之處，仍可選擇編程功能，將修改后的程序重新寫回FLASH中。這樣會給開發(fā)帶來許多方便。
用戶也可將此工具設(shè)計為分離形式的，即編程功能和開發(fā)功能分別在一塊PCB板上。圖中虛線框內(nèi)即為編程器的電路原理圖，LJ12芯片安置在開發(fā)板上。編程器和開發(fā)板之間只需6條連線，即DSC1、IRQ、RST、PTA0、電源線VDD和GND地線。將編程器與開發(fā)板連接即可在監(jiān)控模式下對FLASH進行擦寫操作，單獨使用開發(fā)板即可開發(fā)目標系統(tǒng)。

FLASH監(jiān)控編程模式
在監(jiān)控模式下， MC68HC908LJ12單片機運行固化在ROM中的代碼，監(jiān)控代碼包括使用半雙工口的通訊子程。監(jiān)控模式使用PTA0引腳，通過串行通信口與主機建立連接。建立連接后，單片機的控制權(quán)即交給了主機完成對FLASH的擦寫操作。MC68HC908LJ12單片機在監(jiān)控模式下的總線頻率是2.4576MHz，進入監(jiān)控模式有兩種方式：高電平進入方式和空向量進入方式。
當單片機上電復(fù)位時，若在IRQ引腳上加上高電平VTST(VDD+2.5V)，就可使單片機進入監(jiān)控模式。使用此方式進入監(jiān)控，在OSC1引腳輸入的時鐘頻率必須是4.9152MHz或者9.8304MHz，PTC1引腳上的高低電平控制分頻因子，低電平時分頻因子為2，高電平時分頻因子為4。
單片機上電復(fù)位時，若檢測到復(fù)位向量($FFFE~$FFFF)為空($FFFF)，單片機也將在復(fù)位后進入監(jiān)控模式。使用此方式進入監(jiān)控，若IRQ引腳為低電平，PLL允許，可由外部32768Hz的晶振產(chǎn)生所需要的總線頻率2.4576MHz。若IRQ引腳為高電平，單片機將不管PTC1引腳上的電平而直接使用9.8304MHz的外部晶振產(chǎn)生總線頻率2.4576MHz，即分頻因子恒為4。

FLASH用戶編程模式
在用戶模式下，ICP程序代碼是用戶程序代碼的一個部分，需將此代碼存儲在無沖突的FLASH存儲器中以便被用戶程序調(diào)用。對FLASH進行擦寫的時候，F(xiàn)LASH編程操作例程應(yīng)復(fù)制到RAM中運行。MC68HC908LJ12單片機在對FLASH進行擦寫的過程中，一旦FLASH控制寄存器(FLCR)的高壓允許位HVEN置1，整個FLASH陣列會被加上一個高于普通工作電壓的編程電壓，此時對FLASH內(nèi)任意字節(jié)的讀取都是不穩(wěn)定的，執(zhí)行的代碼也可能是完全錯誤的。所以，開發(fā)者在調(diào)用FLASH擦寫子例程前，需將子例程復(fù)制到RAM中，然后跳轉(zhuǎn)到RAM中執(zhí)行。
在用戶模式下另一種在線編程的方法是利用固化在監(jiān)控ROM中監(jiān)控代碼，這樣，既可以減少有限的RAM空間的使用，也可以免去用戶編寫ICP代碼的麻煩。Motorola提供了監(jiān)控代碼的入口地址，用戶只需提供總線頻率、目標FLASH的起始地址、數(shù)據(jù)隊列大小以及數(shù)據(jù)隊列等參數(shù)，然后調(diào)用“JSR 入口地址”命令即可使用。

結(jié)語
FLASH給開發(fā)者提供了快速的方便的編程和開發(fā)方法，同時也給單片機的應(yīng)用開拓了更大的空間。合理地利用片內(nèi)集成FLASH的單片機可以降低開發(fā)成本，縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期。本文就MC68HC908LJ12單片機的FLASH的編程技術(shù)展開了一些探討，F(xiàn)LASH的編程的其他功能有待于大家去挖掘。