原標(biāo)題：基于MC68HC908MR16數(shù)字化控制的不間斷電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

基于Motorola MC68HC908LJ12單片機(jī)的FLASH在線編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案

一、引言

隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)在各類電子系統(tǒng)中的應(yīng)用日益廣泛。Motorola（現(xiàn)為NXP Semiconductors的一部分）的MC68HC908系列單片機(jī)以其高性能、低功耗和豐富的片內(nèi)資源，在嵌入式領(lǐng)域占據(jù)了重要地位。其中，MC68HC908LJ12作為該系列中的一款八位單片機(jī)，憑借其內(nèi)置的LCD驅(qū)動模塊和FLASH存儲器，成為眾多應(yīng)用場合的理想選擇。本文將詳細(xì)探討基于MC68HC908LJ12單片機(jī)的FLASH在線編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，并介紹主控芯片型號在設(shè)計(jì)中的作用。

二、主控芯片型號介紹

MC68HC908LJ12單片機(jī)

MC68HC908LJ12是Motorola（現(xiàn)為NXP）推出的一款高性能八位單片機(jī)，旨在替代逐漸停產(chǎn)的MC68HC05L1、L5、L16等型號。該單片機(jī)集成了豐富的外設(shè)和功能模塊，包括SCI（串行通信接口）、SPI（串行外設(shè)接口）、內(nèi)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊（RTC）、512B RAM以及12KB的片內(nèi)FLASH存儲器。特別地，其內(nèi)置的LCD驅(qū)動模塊支持3×27或4×26段LCD顯示，為界面設(shè)計(jì)提供了極大的便利。

MC68HC908LJ12單片機(jī)片內(nèi)集成了電荷泵，能夠在+5V工作電壓下產(chǎn)生所需的FLASH編程電壓，且FLASH擦寫速度快、可靠性高，可擦寫次數(shù)至少達(dá)到10萬次以上。這一特性使得該單片機(jī)在需要頻繁修改存儲數(shù)據(jù)和代碼的場合中表現(xiàn)出色。

三、FLASH在線編程技術(shù)概述

FLASH在線編程技術(shù)，即無需將單片機(jī)從目標(biāo)系統(tǒng)中取下，即可對片內(nèi)FLASH進(jìn)行擦除和寫入操作的技術(shù)。這種技術(shù)極大地提高了開發(fā)效率和靈活性，使得開發(fā)者能夠在產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段對程序進(jìn)行快速迭代和優(yōu)化。

MC68HC908LJ12單片機(jī)支持兩種FLASH編程模式：監(jiān)控模式（Monitor Mode）和用戶模式（User Mode）。每種模式都有其特定的應(yīng)用場景和優(yōu)勢。

四、監(jiān)控模式下的FLASH在線編程

1. 進(jìn)入監(jiān)控模式

當(dāng)MC68HC908LJ12單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)，若檢測到復(fù)位向量（FFFE FFFF）為空（即值為FFFF），或特定引腳（如IRQ）加上特定的電平，單片機(jī)將進(jìn)入監(jiān)控模式。在監(jiān)控模式下，單片機(jī)運(yùn)行固化在監(jiān)控ROM中的代碼，這些代碼提供了與主機(jī)通信的接口，并允許主機(jī)通過串行通信口向單片機(jī)下載程序到RAM中，進(jìn)而對FLASH進(jìn)行擦除和寫入操作。

2. 編程操作

在監(jiān)控模式下，開發(fā)者可以利用仿真器或編程器對FLASH進(jìn)行整體擦除、頁擦除或?qū)懭氩僮?。這些操作通過向單片機(jī)發(fā)送特定的命令和數(shù)據(jù)序列來完成。監(jiān)控模式適合對新出廠的芯片進(jìn)行編程寫入，或?qū)π酒恼w擦除和寫入。

3. 編程流程

• 初始化：設(shè)置單片機(jī)的時(shí)鐘頻率、通信參數(shù)等。

• 進(jìn)入監(jiān)控模式：通過復(fù)位向量或特定引腳電平觸發(fā)。

• 下載程序：主機(jī)通過串行通信口將程序下載到單片機(jī)的RAM中。

• 執(zhí)行編程操作：利用監(jiān)控ROM中的代碼對FLASH進(jìn)行擦除和寫入。

• 驗(yàn)證：驗(yàn)證FLASH中的數(shù)據(jù)是否正確寫入。

• 退出監(jiān)控模式：完成編程后，單片機(jī)退出監(jiān)控模式，進(jìn)入正常工作狀態(tài)。

五、用戶模式下的FLASH在線編程

1. 進(jìn)入用戶模式

在單片機(jī)正常工作的過程中，程序可以在用戶模式下對FLASH進(jìn)行編程操作。此時(shí)，F(xiàn)LASH寫入和擦除程序是用戶程序代碼的一部分，存儲在無沖突的FLASH存儲器中以便被調(diào)用。

2. 編程操作

在用戶模式下，開發(fā)者需要在程序中嵌入FLASH編程操作例程。這些例程負(fù)責(zé)將需要寫入或擦除的數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽LASH中，并控制FLASH控制寄存器（FLCR）以執(zhí)行相應(yīng)的操作。由于FLASH編程過程中需要較高的電壓，因此這些操作通常需要在RAM中執(zhí)行，以避免對正在運(yùn)行的程序造成干擾。

3. 編程流程

• 準(zhǔn)備階段：將FLASH編程操作例程復(fù)制到RAM中。

• 執(zhí)行編程操作：在RAM中執(zhí)行編程例程，對FLASH進(jìn)行擦除和寫入。

• 驗(yàn)證：驗(yàn)證FLASH中的數(shù)據(jù)是否正確寫入。

• 恢復(fù)程序：將控制權(quán)交還給用戶程序，繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)操作。

六、主控芯片在設(shè)計(jì)中的作用

MC68HC908LJ12單片機(jī)作為主控芯片，在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中扮演著至關(guān)重要的角色。其豐富的功能特性和高效的FLASH在線編程能力，使得它在多個(gè)方面對系統(tǒng)設(shè)計(jì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1. 系統(tǒng)控制核心

MC68HC908LJ12作為系統(tǒng)的控制核心，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)和管理各個(gè)外設(shè)模塊的工作。通過編程，可以實(shí)現(xiàn)對傳感器數(shù)據(jù)的采集、處理，控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動作，以及與其他設(shè)備或系統(tǒng)的通信。這種高度的集成性和靈活性，使得MC68HC908LJ12能夠勝任從簡單到復(fù)雜的各種嵌入式應(yīng)用。

2. 數(shù)據(jù)存儲與管理

內(nèi)置的12KB FLASH存儲器為系統(tǒng)提供了充足的存儲空間，用于存儲程序代碼、數(shù)據(jù)表、配置信息等。通過FLASH在線編程技術(shù)，開發(fā)者可以在不更換硬件的情況下，對存儲在FLASH中的數(shù)據(jù)進(jìn)行更新和修改，從而實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)功能的快速迭代和優(yōu)化。此外，F(xiàn)LASH存儲器的高可靠性和長壽命，也保證了系統(tǒng)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性和安全性。

3. 界面顯示與交互

MC68HC908LJ12內(nèi)置的LCD驅(qū)動模塊，使得它在需要界面顯示的應(yīng)用場合中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。通過編程，可以輕松地實(shí)現(xiàn)文本、數(shù)字、圖形等信息的顯示，以及用戶與系統(tǒng)的交互。這種直觀的顯示方式，不僅提高了系統(tǒng)的易用性，還增強(qiáng)了用戶體驗(yàn)。

4. 通信接口與數(shù)據(jù)交換

MC68HC908LJ12提供了SCI和SPI等通信接口，使得系統(tǒng)能夠與其他設(shè)備或系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。通過編程，可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)、其他單片機(jī)、傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備的通信，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)采集、指令控制等功能。這種強(qiáng)大的通信能力，使得MC68HC908LJ12在物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)自動化、智能家居等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

5. 功耗管理

MC68HC908LJ12單片機(jī)具有低功耗特性，支持多種低功耗模式。通過編程，可以根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際需求，靈活地在不同功耗模式之間進(jìn)行切換，以實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗的目的。這種功耗管理能力，對于需要長時(shí)間運(yùn)行且對功耗有嚴(yán)格要求的系統(tǒng)來說，具有非常重要的意義。

6. 加速產(chǎn)品開發(fā)周期

FLASH在線編程技術(shù)極大地加速了產(chǎn)品的開發(fā)周期。開發(fā)者無需在每次修改程序代碼后都重新燒錄芯片，而是可以直接在目標(biāo)系統(tǒng)中進(jìn)行在線調(diào)試和修改。這種即改即測的開發(fā)方式，不僅提高了開發(fā)效率，還降低了開發(fā)成本。

七、總結(jié)

基于Motorola MC68HC908LJ12單片機(jī)的FLASH在線編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)方案，充分利用了單片機(jī)內(nèi)置的FLASH存儲器和監(jiān)控模式/用戶模式下的編程能力。通過詳細(xì)的編程流程和主控芯片在設(shè)計(jì)中的重要作用分析，可以看出MC68HC908LJ12單片機(jī)在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的獨(dú)特優(yōu)勢和廣泛應(yīng)用前景。未來，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用的不斷拓展，MC68HC908LJ12單片機(jī)及其FLASH在線編程技術(shù)將在更多領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。