本ドキュメントはCypress (サイプレス) 製品に関する情報が記載されております。 AN07-00108-1 FR Family 32-BIT MICROCONTROLLER MB91F353A/355A ユーザプログラムによるフラッシュメモリへの データ書き込み/消去方法 AN07-00108-1 注意事項 本資料の記載内容は、予告なしに変更することがありますので、ご用命の際は営業部 門にご確認ください。 本資料に記載された動作概要や応用回路例は、半導体デバイスの標準的な動作や使い 方を示したもので、実際に使用する機器での動作を保証するものではありません。従 いまして、これらを使用するにあたってはお客様の責任において機器の設計を行って ください。これらの使用に起因する損害などについては、当社はその責任を負いませ ん。 本資料に記載された動作概要・回路図を含む技術情報は、当社もしくは第三者の特許 権、著作権等の知的財産権やその他の権利の使用権または実施権の許諾を意味するも のではありません。また、これらの使用について、第三者の知的財産権やその他の権 利の実施ができることの保証を行うものではありません。したがって、これらの使用 に起因する第三者の知的財産権やその他の権利の侵害について、当社はその責任を負 いません。 本資料に記載された製品は、通常の産業用、一般事務用、パーソナル用、家庭用など の一般的用途に使用されることを意図して設計・製造されています。極めて高度な安 全性が要求され、仮に当該安全性が確保されない場合、社会的に重大な影響を与えか つ直接生命・身体に対する重大な危険性を伴う用途（原子力施設における核反応制御、 航空機自動飛行制御、航空交通管制、大量輸送システムにおける運行制御、生命維持 のための医療機器、兵器システムにおけるミサイル発射制御をいう）、ならびに極め て高い信頼性が要求される用途（海底中継器、宇宙衛星をいう）に使用されるよう設 計・製造されたものではありません。したがって、これらの用途にご使用をお考えの お客様は、必ず事前に営業部門までご相談ください。ご相談なく使用されたことによ り発生した損害などについては、責任を負いかねますのでご了承ください。 半導体デバイスはある確率で故障が発生します。当社半導体デバイスが故障しても、 結果的に人身事故、火災事故、社会的な損害を生じさせないよう、お客様は、装置の 冗長設計、延焼対策設計、過電流防止対策設計、誤動作防止設計などの安全設計をお 願いします。 本資料に記載された製品を輸出または提供する場合は、外国為替及び外国貿易法およ び米国輸出管理関連法規等の規制をご確認の上、必要な手続きをおとりください。 本書に記載されている社名および製品名などの固有名詞は、各社の商標または登録商 標です。 Copyright© 2008 FUJITSU MICROELECTRONICS LIMITED all rights reserved 1 AN07-00108-1 改版履歴 版数 1.0 版 日付 内容 新規作成 2 AN07-00108-1 目次 注意事項 ..............................................................................................................................................1 改版履歴 ..............................................................................................................................................2 目次 ......................................................................................................................................................3 0 はじめに ......................................................................................................................................4 1 データ書き込み手順 ....................................................................................................................5 1.1 概要 ......................................................................................................................................5 1.2 プログラム動作手順.........................................................................................................5 2 フラッシュメモリ.......................................................................................................................7 3.1 フラッシュメモリの概要...................................................................................................7 3.2 レジスタ.................................................................................................................................8 3.2.1 FLCRレジスタ ...................................................................................................................8 3.2.2 FLCRレジスタ ...................................................................................................................8 3.3 自動アルゴリズム.................................................................................................................9 3.4 ハードウエアシーケンスフラグ...........................................................................................10 3.5 自動アルゴリズム動作の基本シーケンス.........................................................................11 4 プログラミング例.........................................................................................................................12 4.1 概要 ....................................................................................................................................12 4.2 main.c ..................................................................................................................................14 4.3 FLASH_WRITE.c..................................................................................................................15 4.4 FLASH_WRITE.cの個別設定..............................................................................................16 4.5 リンカの設定.......................................................................................................................17 4.6 STARTUP.asm....................................................................................................................18 4.7 RAM実行プログラム内でのライブラリ呼び出しの方法について .....................................19 3 AN07-00108-1 0 はじめに このアプリケーションノートは、MB91F353A/355A における、ユーザプログラムによるフラッシュ メモリへのデータ書き込み/消去方法について記述します。 4 AN07-00108-1 1 データ書き込み手順 1.1 概要 MB91F353A/355Aに搭載されているフラシュメモリは、フラッシュメモリ上でのプログラ ム実行中に、フラッシュメモリの消去、書き込みはできません。 1 これをシングルオペレ ーション型フラッシュメモリと呼びます。フラッシュメモリへのデータ書き込みや自己プロ グラム書き換えを行う場合は、書込み/書き換えプログラムをRAMへ配置し、RAM上で そのプログラムを実行する必要があります。 本書はフラッシュメモリ上のデータ（以下ユーザデータとします）書き換えを行う場合の プログラム記述、および Softune Workbench での各種設定について説明します。 なお、エバチップ（MB91V350）と ICE を使った評価環境では、評価プログラム用メモリ として SRAM を使用します。このためユーザデータ書き換えの評価は行えません。 MB91F353A/355A を用いた評価環境でご確認ください。 1.2 プログラム動作手順 次ページの図に沿って説明します。 a) MB91F353A/355A のシングルチップモード時のメモリマップです。2 種類の RAM が 搭載されていますが、プログラムを展開して動作が可能なのは 0x3E000-0x3FFFF の RAM 領域です。 b) あらかじめプログラムをフラッシュメモリに書き込んでおきます。このとき、RAM で実 行されるフラッシュメモリ書き換え用プログラムもフラッシュメモリに書き込みます。 c) マイコンの電源をオンすると、ユーザプログラムにより RAM 領域中にデータやスタ ック領域を割当て、書き換えプログラムコードを RAM 領域にコピーします。 d) フラッシュメモリ内にある本体プログラムから、書き換えプログラムの関数を呼び出 します。 e) 書き換えプログラムを実行することでフラッシュメモリへコマンドを発行し、ユーザデ ータを書き込むセクタに対しセクタ消去を行います。 f) 新たなユーザデータをフラッシュメモリに書き込みます。 g) フラッシュメモリへデータが書き込まれたら、関数リータンでフラッシュメモリ上のプ ログラム本体に戻ります。 1 これに対し、同一フラッシュメモリ上にプログラム用バンクとデータ用バンクを持ち、プ ログラム実行中にデータの書込みと消去を行えるものを、デュアルオペレーション型フラ ッシュと呼びます。 5 AN07-00108-1 6 AN07-00108-1 2 フラッシュメモリ 3.1 フラッシュメモリの概要 MB91F353A/355A には 256kByte,32bit 幅のフラッシュメモリが 2 個(ROM1、ROM2) 搭載されています。下図にフラシュメモリのメモリマップを示します。1 つのボックスが１ セクタで、SAA 番号がセクタ番号になります。 連続したアドレスでは ROM1 と ROM2 が 4 バイト毎に交互に使用されます。 フラッシュメモリではデータ書き込み前にセクタ単位でのデータ消去を行いますので、ユ ーザデータが書き込まれるセクタと、プログラムが入るセクタは別になるように配置する 必要があります。 FLCR レジスタの WE ビットを WE＝1 に設定することにより、フラッシュメモリへの書き 換え･消去が有効になります。このとき、ハードウェアの仕様上 FLASH メモリからのデー タ読み出しは 16/8 ビットアクセスのみ可能で、32 ビットアクセスはできません。 図１ FLASH メモリのセクタマップ（CPU モード*） *CPU モードとは、CPU のプログラム/データ格納用メモリとして機能するモードです。 FLASH モードとは、CPU 内の FLASH メモリが単体メモリとして見えるモードで、パラレル書き 込み時で機能するモードです。 7 AN07-00108-1 3.2 3.2.1 レジスタ フラッシュメモリ操作用のレジスタとしては FLCR と FLWC があります。これらのレジスタ はフラッシュメモリへの制御信号線の操作や、インタフェース回路の設定を行います。 詳細に関しては MB91350A シリーズハードウエアマニュアルをご参照ください。 FLCR レジスタ フラッシュメモリの制御および、ステータスを示すレジスタです。本レジスタはリードモデ ィファイライト系命令ではアクセスしないでください。 0x7_0000 FLCR Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 − − − RDYEG RDY − WE − R/W R/W R/W R R R/W R/W R/W (0) (1) (1) (0) (X) (0) (0) (0) [bit1] WE (Write Enable) 本ビットが 0 の間は、フラッシュメモリへのデータおよびコマンドの書込みはすべて 無効になります。また、フラッシュメモリからのデータ読み出しが倍速化します （32/16/8 ビットアクセスが可能）。 本ビットが 1 の間は、フラッシュメモリへのデータおよびコマンドの書込みが有効と なり、自動アルゴリズムの起動が可能となります。ただしフラッシュメモリからのデー タ読み出しは低速になります（16/8 ビットアクセスのみ可能）・ 本ビットの書き換えは、必ず RDY ビットにより自動アルゴリズム（書込み/消去）が 停止している事を確認してから行ってください。RDY ビットが 0 の間は、本ビットの 値を書き換えることができません。 3.2.2 FLCR レジスタ フラッシュメモリアクセスのウエイトサイクルを制御するレジスタです。 0x7_0004 FLWC Bit7 Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 − − FAC1 FAC0 − WTC2 WTC1 WTC0 R R/W R/W R/W R/W R/W R/W R/W (0) (0) (0) (1) (0) (0) (1) (1) [bit5-4] FAC1,0 フラッシュ制御の内部パルス生成を制御するための設定ビットです。 MB91F353/355A では FAC1 ビットに 1 、FAC0 ビットに 0 を設定してください。 8 AN07-00108-1 [bit2-0] WTC2,1,0 : Wait Cycle ビット フラッシュメモリのウエイトサイクルを制御します。書込み/消去時はウエイト数の 値を 4 以上にする必要があります。 WTC2 0 0 0 0 1 1 1 1 3.3 WTC1 0 0 1 1 0 0 1 1 WTC0 0 1 0 1 0 1 0 1 ウエイト数 1 2 3 4 5 6 7 WE ビット 0 時 設定禁止 設定禁止 動作可 動作可 動作可 動作可 動作可 動作可 WE ビット 1 時 設定禁止 設定禁止 設定禁止 設定禁止 動作可 動作可 動作可 動作可 初期値 自動アルゴリズム WE=1 で書き込み/消去が可能な状態にした後、実際に書込み/消去を行う時にはコマ ンドシーケンスでコマンドを発行し、自動アルゴリズムを動作させます。 コマンドシーケンスは下記の表のように、特定アドレスに特定データを順に書き込んで いく動作になります。 1stライト アドレス データ アドレス 00AA 00AA 00AA 00AA 00AA 00AA D5552 D5556 D5552 D5556 D5552 D5556 0055 0055 0055 0055 0055 0055 AAAAA AAAAE AAAAA AAAAE AAAAA AAAAE 00A0 00A0 0080 0080 0080 0080 (PA) (PA) AAAAA AAAAE AAAAA AAAAE (PD) (PD) 00AA 00AA 00AA 00AA D5552 D5556 D5552 D5556 (PA) ：書込みアドレス (PD) ：書込みデータ (SA) ：セクタアドレス（セクタ内の任意のアドレス） 9 データ データ AAAAA AAAAE AAAAA AAAAE AAAAA AAAAE 6thライト アドレス アドレス ROM1 ROM2 ROM1 ROM2 ROM1 ROM2 データ ROM データ セクタ消去 5thライト アドレス チップ消去 4thライト データ 書込み 3rdライト アドレス コマンド シーケンス 2ndライト 0055 AAAAA 0010 0055 AAAAE 0010 0055 (SA) 0030 0055 (SA) 0030 AN07-00108-1 3.4 ハードウエアシーケンスフラグ 自動アルゴリズが終了するまで、このフラッシュメモリに対する次のコマンド発行やリー ドは行えません。終了を判定するにはハードウエアシーケンスフラグを用います。ハー ドウエアシーケンスフラグは自動アルゴリズム実行中のフラッシュメモリ任意アドレスを リードする事により読み出せます。自動アルゴリズムが正常終了すると、リードしている アドレスのデータが読み出されます。 自動アルゴリズム 実行中の、フラッ シュメモリ内 任意アドレス Bit7 DPOLL Bit6 Bit5 Bit4 Bit3 Bit2 Bit1 Bit0 TOGGLE TLOVER (不定) SETIMR TOGGL2 (不定) (不定) [bit7] DPOLL ：データポーリングフラグ ○ 書込み時 自動アルゴリズム実行中は、最後に書き込まれたデータの bit7 の反転データを 出力します。自動アルゴリズムが終了するとリードアドレスのデータが読み出され ます。 ○ チップ消去/セクタ消去時 自動アルゴリズム実行中は 0 を出力します。終了時は 1 を出力します。 [bit6] TOGGLE ：トグルビットフラグ 書込み時、チップ消去/セクタ消去時共に、自動アルゴリズム実行中は、リード毎 に 1 と 0 が交互に読み出されます。書込み時は自動アルゴリズム終了により リードアドレスのデータが、消去時は 1 が読み出されます。終了判定ループ内 で複数回同一アドレスを読み出し、データが同一になる事で終了が確認できま す。 [bit5] TLOVER ：タイミングリミット超過フラグ 本フラグは自動アルゴリズムの実行が規定された時間を超えてしまった事を知ら せるフラグです。規定時間内であれば 0 、超えている場合は 1 が読み出され ます。 10 AN07-00108-1 3.5 自動アルゴリズム動作の基本シーケンス 書込み/チップ消去/セクタ消去の動作は下記図のようなシーケンスで行います。終 了判定には FLWC レジスタの RDY ビットや RDYEG ビットではなく、ハードウエアシーケ ンスフラグの DPOLL ビットや TOGGLE ビットを用いる事を推奨します。これは、何らかの 要因でフラッシュメモリがエラー状態（タイミングリミット超過状態）に陥った場合、RDY ビ ットや RDYEG ビットでは、本状態を検出する事ができないからです。フラッシュメモリの エラー状態（タイミングリミット超過）検出は、フラッシュメモリのハードウエアシーケンス のみで可能となります。 なお、下記シーケンス図の様に、TOGGLE ビットのチェックを用いる事で、書込みと消 去のシーケンスを共通にする事ができます。 大容量のセクタ消去やチップ消去を行う場合、終了までに時間がかかりますが、 TOGGLE ビットチェックでの終了判定時に他方の ROM(ROM1 側を行っている場合、 ROM2 側)へのコマンド発行を行う事で並行に処理が行われ、処理時間短縮になりま す。 11 AN07-00108-1 4 プログラミング例 4.1 概要 サンプルプログラムを例にプログラムコードの作成方法を解説します。本サンプルプロ グラムはフラシュメモリ上 0xE0000-0xE0007 番地のユーザデータを 0x00→0x11→0x22 という様に書き換えて行くものです。プログラムの進捗は UART3 から ASCII データで出 力されるので、RS-232C で PC に接続することでモニタ可能です。ボーレートは 38400bps、8bit データ、パリティ無し、1bit ストップビットです。 サンプルプログラムのソースファイル一覧を下記に示します。 ソースファイル名 STARTUP.ASM main.c FLASH_WRITE.c UART_TX.C Interrupt_routine.c 説明 スタートアップルーチン。マイコンの初期設定、および RAM 実行プログラムの転送を行います。 main 関数およびベクタテーブル。 RAM 上に展開され、フラッシュメモリの書き換えを行う関数 群。 UART の初期設定。 割込み処理関数。 また、サンプルプログラムのフローチャートを次ページに示します。 12 AN07-00108-1 13 AN07-00108-1 4.2 main.c main 関数では、はじめに動作クロックの設定と UART 初期化関数の呼び出しを行った 後、無限ループに入ります。ループ内では、 1. フラッシュメモリ内アドレス 0xE0000-0xE0007 のデータを UART に出力 2. アドレス 0xE0000、0xE0002、0xE0004、0xE0006 のデータ（unsigned short）のリー ド 3. リードした各データに 0x1111 を加算（0xFFFF であれば 0x0000 にする） 4. 加算したデータを各アドレスに書き戻し（FLASH_WRITE.c 内のフラッシュ消去関数 およびフラッシュ書き込み関数を呼び出します） 5. アドレス 0xE0000-0xE0007 のデータを UART に出力 6. ウエイト を繰り返します。 #define DATA_ADR 0xE0000 は書き換えを行うユーザデータのスタートアドレスを定義しています。下記図の様に、ス タートアドレスを起点に ROM1、ROM2 を 8 バイト分書き換えて行きます。ＤＡＴＡ_ADR の 値は 0x80000 から 0xEFFF8 の範囲で、8 の倍数で書き換える事が可能です。 14 AN07-00108-1 4.3 FLASH_WRITE.c 本ソースファイルは RAM 上で実行されるプログラムで、実際にフラッシュメモリに対し て行うセクタ消去、データ書き込み動作が記述されています。主な関数の説明を下記表 に示します。関数名最後の 1 は ROM1 を操作する関数である事を示します。ROM2 を 使用する場合は、関数名最後の文字が 2 になっている関数を使用します。本サンプ ルプログラムでは進捗を UART でモニタするために put_char および put_hex 関数を 用意していますが、FLASH 書き換え・消去中に使用される事があるこれらの関数は、 RAM 上で実行される本ソースファイル内にまとめておく必要があります。また、割込み ベクタもフラッシュメモリ領域にあるため、割込み機能は使用できません。 関数名 Flash_Sector_Erase1 Flash_WriteData1 Flash_WE_ON Flash_WE_OFF Seq_Flag_Check 説明 セクタ消去関数。 書き換え関数。 WE レジスタを ON に設定。セクタ消去/書き込み関数の子関数。 WE レジスタを OFF に設定。セクタ消去/書き込み関数の子関数。 自動シーケンス終了フラグのチェック。セクタ消去/書き込み関数の子 関数。 15 AN07-00108-1 4.4 FLASH_WRITE.c の個別設定 4.3前節で解説したFLASH_WITE.cに対しては、RAMに配置するためコンパイラの個別 設定をする必要があります。なお本設定を行う前にプロジェクト全体に対して行ったコン パイラ設定（インクルードパスの指定など）は本ファイルに対しても有効になりますが、こ の個別設定後にプロジェクト全体に対してコンパイラ設定を行った場合は、本設定には 反映されませんのでご注意ください。 Softune 左側にあるプロジェクトビュー画面の FLASH_WRITE.c 上で右クリックし、 『個別の設定』メニューを表示させます。 『個別の設定』の『C/C++コンパイラ』タブ内で、『-s CODE=CODE_SUB』という様に、 オプションを設定します。これは FLASH_WRITE.c のソースファイルのセクションを任意な セクション名（ここでは CODE_SUB）に変更する設定になります。以降のリンカ設定や STARTUP.asm の説明では、この任意名のセクションに対する処理に関して記述してい ます。 16 AN07-00108-1 4.5 リンカの設定 『プロジェクト設定』の『リンカの設定』『配置/結合』で FLASH_WRITE.c の配置位置を 設定します。このコードは 0x3E000-0x3FFFF にある、プログラム実行可能な RAM に配 置する必要があるので、下記図の様に RAM 領域に CODE_SUB のセクションを設定しま す。この領域は 1.2 章 c) のコピー先の RAM に相当します。 次にコピー元になる ROM 側の設定をします。書き換えプログラムセクション名の前 に @ をつけた名前で設定します。また本アプリケーションマニュアルの命題であるフラ ッシュメモリ内へのユーザデータ書き込みの領域を確保するため、ROM のスタートアド レスを 0xF0000 からに変更しています。 17 AN07-00108-1 4.6 STARTUP.asm 通常の記述以外に、フラッシュメモリ書き換え関数群を RAM にコピーする記述を加えま す。 まずコピー元である ROM 側、コピー先である RAM 側のアドレスを示すラベルを使用す る事を宣言します。本サンプルプログラムではリンカ設定に於いてセクション名 を CODE_SUB と し て い ま す が 、 こ れ に _RAM_ お よ び _ROM_ と 付 い た ラ ベ ル を Softune のリンカが自動的に生成します。リンカで決められた各アドレス値がそれらに入 ります。 ;-------------------------------------------------------------------------; external declaration of symbols ;-------------------------------------------------------------------------.export __start .export __exit .import _main .import _exit .import __stream_init .global .global _RAM_CODE_SUB _ROM_CODE_SUB 次の記述により CODE_SUB セクションのアラインを定義します。 ;-------------------------------------------------------------------------; definition to start address of data, const and code section ;-------------------------------------------------------------------------.section DATA, data, align=4 .section INIT, data, align=4 .section CONST, const, align=4 .section CODE_SUB, code, align=2 .section CODE, code, align=2 IO_FRLR へのレジスタ設定で RAM の使用領域を確保します。このレジスタは命令実効 可能な RAM の領域を制限するレジスタで、初期値は 1 (4K バイト)となっています。本サ ンプルプログラムでは書き換えプログラムを配置する領域となりますので、メモリを大き くとるため 2 (8K バイト)を設定しています。 IO_FRLR 説明 0 （設定禁止） 1 アドレス 0x3F000∼0x3FFFF の 4K バイトが使用できます（初期値） 2 アドレス 0x3E000∼0x3FFFF の 8K バイトが使用できます 3 アドレス 0x3C000∼0x3FFFF の 16K バイトが使用できます ただしこの設定は評価用チップ（MB91V350A）に限ります 18 AN07-00108-1 次の記述でフラッシュメモリ書き換え関数を ROM から RAM へコピーする動作を組み込 みます。 ;-------------------------------------------------------------------------;CODE DATA copy ;-------------------------------------------------------------------------ldi #_RAM_CODE_SUB, r0 ldi #_ROM_CODE_SUB, r1 ldi #sizeof CODE_SUB, r13 cmp #0, r13 beq data_cpy_end1 data_cpy1: add2 #-1, r13 ldub @(r13, r1), r12 bne:d data_cpy1 stb r12, @(r13, r0) data_cpy_end1: 4.7 RAM 実行プログラム内でのライブラリ呼び出しの方法について FR コンパイラ fcc911s が準備しているライブラリファイルは次の四つがあります。 lib911.lib ：標準 C ライブラリ lib911if.lib：シミュレータデバッガ用低水準関数ライブラリ lib911e.lib ：EC++ライブラリ lib911p.lib ：C++ライブラリ(lib911e.lib と内容は同じです) これらのライブラリファイルを使用する場合、あらかじめライブラリのセクション名が固 定で定義されており、ユーザは任意にセクション名を変えることができません。 セクション種別 コードセクション データセクション イニシャライズドセクション コンスタントセクション セクション名 CODE DATA INIT CONST リンカの配置/結合を自動配置に設定していると、自動的に ROM 領域に CODE セク ションが配置されます。この場合、RAM 実行プログラムからライブラリ関数を呼び出す 動作があると、Flash にアクセスできないためプログラム暴走の原因となることが懸念さ れます。 これらを防ぐために、3.4∼3.6 章で紹介したように、使用するライブラリ関数について もあらかじめ RAM 領域へ配置する必要があります。 19 AN07-00108-1 サンプルプログラムでは、ライブラリ関数の CODE セクション名を「CODE」と定義し、 他の CODE セクション名については「CODE2」と定義し、「CODE」を CODE_SUB と同様に RAM へ配置するように設定をしています。これによってライブラリ関数はプログラム RAM 実行中の呼び出しも可能となります。 （FLASH_WRITE.c プログラム内の FLASH_Sector_Erase1 関数内で sbrk 関数を呼び 出しています。これはライブラリ呼び出しの例として記述しています。実際の FLASH 書 込み消去の機能とは関係がありません。） Main.c や Interrupt_routine.c や UART_TX.c では、3.4 章での設定と同様に、『-s CODE=CODE2』とオプションを設定します。 あるいは、下記のようにプログラムの先頭付近で下記セクション定義を行っても同様の 設定となります。 #pragma section CODE=CODE2,attr=CODE また、startup.asm では、下記のようにプログラムのスタート位置の直前にて下記セク ション定義を行っています。 .section CODE2, code, align=2 「CODE」を ROM 領域から RAM 領域へコピーするための設定は、3.5∼3.6 章と同じ方 法により実現可能です。 ライブラリ関数が「CODE」だけでなく、ROM に配置される「CONST」領域も使用する場 合は、同様の設定でユーザ側のセクション名側を変更してリンカに登録する必要があり ます。 −以上− 20