Kinetis 内部培训资料---Flash memory 模块

1万 · 2014-7-15 13:56

本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-7-15 14:02 编辑

FLASH memory 模块篇

一，Kinetis flash模块特性与配置

首先给大家介绍下FlexMemory，顾名思义，就是应用很灵活的存储器，这个灵活指的是结构和用途的灵活，支持FlexMemory的设备，除了从0x00000000起始的PFlash用于存放代码外，还提供了一块用作存放代码或数据的DFLASH, 并且这个DFLASH还能拿出一部分或全部的空间配合FlexRAM组成EEPROM。从而无需外部外部额外添加EEPROM，节省了成本，并且性能卓越，可擦写次数可达10M以上。

从上图可以看到，FlexMemory由FlexNVM，FlexRAM和内置的固件firmware组成，firmware的作用是提供文件系统的管理功能，把flexNVM和FlexRAM组合起来，仿真成EEPROM，可支持字节的读写擦等操作，并且支持代码在PFLASH里执行的时候同时访问EEPROM。而且FlexNVM和FlexRAM也可单独使用，FlexNVM可以用来存放代码或数据，用来存放代码时请注意这块空间和通常存放代码的PFLAH在地址上是不连续的，所以不能把一个函数分开存放在PFLASH和FlexNVM中。FlexRAM单独使用的时候可以作为系统RAM的一部分，或者在执行Flash Section Program命令时用作buffer。FlexNVM可以在组成EEPROM的时候把一部分用作flash，但FlexRAM不能这么做，作为EEEPROM的时候就不能当RAM用了。

inetis的flash一般有两种配置，一种是只有PFLash, 如上图，这种类型的flash能提供一种SWAP的功能，这种功能主要用在bootloader中，即bootloader在Array 0空间里，通过UART等通讯端口接收二进制文件并烧录到Array 1空间里，在完成后执行SWAP命令，就能在系统复位后直接运行应用程序，当需要更新代码时，可以让应用程序再执行一次SWAP，在系统复位后就直接运行bootloader了。要注意的是，每个Array里都要包括中断向量表等信息。

上图就是PFLASH only的示意图，可以看到Flash控制器的接口是64位的，和两块并联的32位Flash之间无缝连接。

上图是支持FlexNVM的示意图，和PFLASH only的很相似，除了PFLASH和FlexNVM之间地址不连续外，基本没什么区别。当然这里面SWAP就不支持了。

1万 · 2014-7-15 13:57

本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-7-15 14:03 编辑

二，安全与保护

Kinetis的secure级别有三级，级别最高是只能通过backdoor的方式进行解锁，即必须通过用户的应用程序才能解锁，所以如果程序里面没有加入backdoor解锁的功能，慎用secure。

那么如何进行解锁呢？这里提供了三种方法，backdoor key, 你可以理解为密码解锁，Debug access,通过JTAG/cJTAG/SWD接口解锁，或者通过EzPort进行全擦除操作来解锁，这里面backdoor解锁的权限最高，其它的两种都有一定的限制。

Kinetis还提供了三个寄存器对存储空间进行保护，分别对应PFLASH,DFLASH和EEPROM这三种类型的存储器。这里要注意的是DFLASH在使能EEPROM的情况下会被占用一部分空间，如果剩下空间的大小是2的N次方，那么就是对剩下空间8等分，由DPROT【7:0】进行保护，而对于非2的N次方的情况，像192KB和224KB，就是以32KB对剩下空间进行分区，这时候就不一定是8个分区，可能是6或者7个，那么只有DPROT【5:0】或DPROT【6:0】会起作用

这些保护信息会在复位的时候自动从Flash Configuration Field里加载到上述的三个寄存器里，所以客户需要预先定义好这几个数值，当然也可以动态修改这几个寄存器对相关分区进行临时的保护。

但是解除保护不能动态的进行，你只能通过flash编程来修改保护信息并将系统复位使之生效。当然如果你把存放保护信息的空间也保护起来的话，只能通过mass erase来取消保护了。

1万 · 2014-7-15 13:58

本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-7-15 14:03 编辑

三， flash 配置域（flash configuration field）

在Flash中存放了一块16字节的配置信息，分布在0x400到0x410的空间里，一般就在中断向量表的后面，在设备复位时，这部分的内容就会被加载到一些寄存器中，作为flash的默认配置。这些配置信息主要包含了：
PFLASH，DFLASH和EEPROM的写保护信息；
FLASH加密；
Backdoor Key；
Flash Option信息
为了防止不必要的加密导致程序debug的问题，建议把0x400-0x410的内容设置为0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFF,0xFFFFFFFE。

上图就是Flash Option信息的详细内容，可以设置复位后是否使能EzPort，是否进入低功耗模式。在最新的版本里，还在bit2加入了了禁用NMI中断引脚的功能，更有效的防止外部干扰对NMI引脚的影响。

1万 · 2014-7-15 13:59

四， Flash 内存控制器

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这里的Flash Memory Controller主要担当系统和flash存储器之间的接口。而且从前面的示意图可以看到，它到flash存储器的总线宽度是64位的，那么在连续读取数据时，第二个数据总是无需等待时间的。它还允许用户控制缓存的使用，这里一共提供下列几种缓存：

16_1

每个flash bank都有一个对应的控制寄存器来设置上述缓存的使用，但是系统复位后的默认设置已经能适用绝大多数情况了，所以如果不是应用有很特殊的要求的话，无需对它进行设置。

1万 · 2014-7-15 13:59

本帖最后由 FSL_TICS_ZJJ 于 2014-7-15 14:01 编辑

五， Flash 编程

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Kinetis提供了多种方式对Flash进行编程和Debug。JTAG类的接口是最通用的接口，不仅能进行编程，还能调试程序，而EzPort和bootloader等软件只能下砸应用代码，不能debug。

只看该作者 · 2014-7-15 14:00

好贴，顶一个

1万 · 2014-7-15 14:00

六， Flash memory lab/demo

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EPROM由FlexNVM和FlexRAM组合而成，要组合成EEPROM，首先要进行一次分区操作，这是为了告诉系统EEPROM要多大的空间（即FlexRAM的大小以及A区和B区的比例），以及多少FlexNVM用来对这个EEPROM进行备份。这里要注意的是FlexNVM分配的空间是平均地从两个block里划分的，而FlexRAM的分区比例却是可选的，1/8，1/4或1/2。这个例子里用的是1/2。
分区后就可以直接去这块空间进行操作了，无需额外的设置。具体操作如下：

20_1

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在Kineitis的RM里提供了一个计算公式来计算EEPROM的擦写次数，上图是根据这个样例的配置得到的结果，需要注意的是一块芯片最好只对EEPROM分区一次，如果多次分区，那上述公式就不适用了。
而且在这个样例中，A区和B区是大小相等的两个区，如果采用1/8或1/4的比例分区，A区的寿命更长，因为A区比B区小，而每个区的backup FlexNVM又是相等的，所以建议在使用中，更新频繁的数据存放在A区，一般的存放在B区，几乎不更新的数据放在DFLASH或PFLASH里。