C8051Fxxx程序丟失問題的分析

1、c8051fxxx程序丟失問題的分析1 c8051fxxx容易介紹和flash結(jié)構(gòu)c8051fxxx系列器件是silicon labs推出的一個高速單片機系列。這款單片機是徹低集成的混合信號片上系統(tǒng)型芯片，具有高速、流水線結(jié)構(gòu)的8051兼容的cip51內(nèi)核；70%的命令的執(zhí)行時光為1個或2個系統(tǒng)時鐘周期；片上有豐盛的片內(nèi)外設，按照型號的不同，包括、uart、捕獲/比較模塊的可編程計數(shù)器/定時器陣列、spi、smbus等。c8051fxxx單片機有大容量的flash存儲器，用于程序代碼和非易失性數(shù)據(jù)存儲，可在系統(tǒng)編程。flash的結(jié)構(gòu)是以扇區(qū)為單位組織的（128kb系列以1 024字節(jié)為1個扇區(qū)

2、，64kb系列以512字節(jié)為1個扇區(qū)）。非易失性flash可以用來存儲系統(tǒng)的參數(shù)，如軟件版本、生產(chǎn)日期等。flash可以用法編程器擦寫，也可以在程序中用法movx命令來修改，從而使flash存儲器具有在系統(tǒng)重新編程能力，允許現(xiàn)場更新8051固件程序。flash的寫和擦除操作由硬件自動定時，以保證操作正確通過。c8051fxxx的flash保存下載的程序，在系統(tǒng)上電后，單片機從flash讀出代碼數(shù)據(jù)到ram，之后程序開頭運行。2 程序走失問題的浮現(xiàn)和緣由在一些實際應用中，系統(tǒng)重新上電后會浮現(xiàn)程序不能正常運行的問題，常表現(xiàn)為“程序走失”。通常是因為程序代碼被損壞或被修改造成的。造成程序走失問題的緣

3、由無數(shù)，可以歸結(jié)到一個基本緣由，即對flash的拜訪失敗而造成flash保存的代碼浮現(xiàn)錯誤。對于全部包含有flash寫/擦除子程序的系統(tǒng)，當cpu工作在規(guī)定的vdd、溫度、系統(tǒng)時鐘頻率范圍之外時，對flash舉行寫/擦除操作，都有可能浮現(xiàn)flash數(shù)據(jù)錯誤的現(xiàn)象。2.1 flash數(shù)據(jù)錯誤的硬件緣由c8051fxxx單片機的flash操作由硬件控制，所以硬件上的不穩(wěn)定可能造成flash操作錯誤。硬件緣由主要是能影響cpu正常運行的因素，以及能影響flash操作環(huán)境的因素。這些因素包括操作、溫度以及外部干擾脈沖等，詳細如下： 能影響cpu運行牢靠性的參數(shù)有系統(tǒng)時鐘源。假如系統(tǒng)時鐘由外部晶振提供，

4、外部的電磁干擾引起尖脈沖，并耦合到系統(tǒng)時鐘上，則會導致不行預知的操作。 系統(tǒng)在單片機的工作電壓沒有穩(wěn)定（vdd升高時光低于規(guī)定的1ms）時就已經(jīng)完成復位，因為系統(tǒng)復位時需要從flash讀出代碼數(shù)據(jù)，flash電壓不穩(wěn)定會浮現(xiàn)不行預測的錯誤。 在對flash的操作過程中，假如溫度、電壓不穩(wěn)定，也可能造成flash數(shù)據(jù)錯誤。2.2 flash數(shù)據(jù)錯誤的軟件緣由代碼設計的缺陷是程序走失的主要緣由，由于單片機的flash是由硬件來控制的，不能由軟件來控制操作的詳情，所以程序的不完美可能造成flash的拜訪出錯，從而使flash數(shù)據(jù)浮現(xiàn)錯誤。這些操作包括： 在pswe位（psctl.0）置1時cpu執(zhí)行

5、中斷服務程序中的movx寫操作，該中斷服務程序要用法xdata 或pdata的易失性存儲區(qū)單元，這樣可能導致向xdata或pdata存儲區(qū)寫的數(shù)據(jù)寫到flash中了，從而浮現(xiàn)問題。另外，假如用法外部晶振奮系統(tǒng)時鐘，在時鐘沒有穩(wěn)定時就對flash舉行寫操作，也可能造成程序走失。3 程序走失問題的解決辦法針對以上可能的緣由，可以從軟硬件兩個方面來解決程序走失問題。在硬件方面，主要是給系統(tǒng)提供穩(wěn)定的工作環(huán)境，并避開外部干擾對cpu運行環(huán)境的影響；在軟件方面，主要是規(guī)范對flash的操作。3.1 從硬件方面預防程序走失注重，以下的辦法不是對全部的器件都適用，要按照詳細的硬件狀況挑選相應的辦法： 在rs

6、t引腳安裝vdd監(jiān)測，并將vdd監(jiān)視設置為一個復位源（置rstsrc.1為1）。這樣假如系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，系統(tǒng)將自動復位，從而避開在電壓不穩(wěn)時拜訪flash。 對外部晶振時鐘2分頻，更好的辦法是用法內(nèi)部，這樣能提高系統(tǒng)時鐘的抗干擾能力。 假如用法外部晶振提供系統(tǒng)時鐘，信號線應盡量逼近單片機的輸入端，同時晶振外殼接地。 對于用法外部晶振奮時鐘源的系統(tǒng)，應盡量增加晶振的驅(qū)動能力，這樣也能在一定程度上預防程序走失。3.2 從軟件方面預防程序走失程序走失的主要緣由是程序設計的缺陷，所以合理的程序代碼設計能極大地預防該問題的浮現(xiàn)。在代碼中可以用多種辦法來預防flash數(shù)據(jù)走失： 在pswe=1下禁止中斷，

7、使得程序中的movx寫命令是對flash而不是對xram。 在pswe=1下盡可能少地拜訪變量。在pswe=0下執(zhí)行地址譯碼操作，并用間接尋址方式執(zhí)行movx寫操作。例如，向flash寫多個字節(jié)，間接尋址和寫pswe過程如下：以上代碼中，當pswe = 1時只執(zhí)行寫flash操作（*pwrite = mydata）；其他操作，如修改addr的值、獵取源數(shù)據(jù)和目的地址，都是在pswe = 0時執(zhí)行的。 將flash寫/擦除指針指向data或idata區(qū)。 削減將pswe置1的命令操作。抱負的狀況是惟獨兩個操作將pswe置1，即寫1個flash字節(jié)和擦除1個flash字節(jié)。 在flash寫/擦除函

8、數(shù)中，使能vdd監(jiān)視并設置復位源。使能和設置操作必需在實際的寫操作發(fā)生之前，置pswe=1之后完成。 代碼中全部的對rstsrc的寫操作均用挺直賦值方式完成（如rstsrc = 0x02）,不能用讀/寫命令（如orl或anl）來完成。例如，代碼“rstsrc |= 0x02”是非法的。 對于能用porsf位來設置vdd為復位源的器件，保證在寫rstsrc時置porsf1，即先使能vdd為復位源，再使能其他復位源的操作，如時鐘走失監(jiān)測（missing clock detector）、比較單元和軟件復位。4 一個實際應用計劃在有的應用場合，因為需要較快的執(zhí)行速度，不能用法單片機的內(nèi)部時鐘作系統(tǒng)時鐘

9、源，所以用法外部晶振來提供時鐘。在這種狀況下，首先要在硬件上確保系統(tǒng)工作參數(shù)正常。在軟件上，因為最頻繁的flash走失緣由是程序問題，所以可以在代碼中用多種辦法來預防flash數(shù)據(jù)走失。首先，在初始化單片機時，使能vdd檢測，并設置vdd和時鐘走失為復位源。假如程序中有寫/擦除flash的代碼，則在寫/擦除操作前切換系統(tǒng)時鐘，將系統(tǒng)時鐘切到內(nèi)部時鐘或?qū)ν獠繒r鐘2分頻；寫/擦除操作完成之后，再復原系統(tǒng)時鐘，通過增強flash修改操作時的時光開銷來實現(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)定2。以下以c8051f126為例，給出了系統(tǒng)時鐘切換的程序清單：要復原系統(tǒng)時鐘到flash操作前的狀態(tài)，只需將clksel_save、os

10、cicn_save、oscxcn_save重新寫回到clksel、oscin、oscxcn。c8051f126的系統(tǒng)時鐘（sysclk）可以在內(nèi)部時鐘和外部時鐘之間自由切換，切換時的操作要求如下： 在切換過程中，先設置所選時鐘的屬性，再用clksel將其設置為sysclk。 在還原過程中，先用clksel挑選時鐘源，再設置其屬性。 假如切換過程中關閉外部晶振，要再復原外部時鐘，啟動后起碼要等1ms，再去讀xtlvld（oscxcn.7）來推斷晶振時鐘是否穩(wěn)定。否則，可能讀到錯誤值。 在外部時鐘穩(wěn)定運行后，再對其分頻，不必插入等待周期。 在切換過程中，可以保持外部時鐘繼續(xù)運行，這樣在還原過程中就不必等待外部時鐘穩(wěn)定，從而節(jié)約時光開銷，代價是系統(tǒng)功耗有所增強。5 總結(jié)程序走失會帶來各種不良的后果，最嚴峻時致使程序