Mikrokontrolery

Aby wykonać wymazanie strony (ang. Page Erase), ustaw jej adres w rejestrze wskaźnikowym Z-pointer, zapisz wartość dwójkową “00000011” w rejestrze SPMCSR i wykonaj instrukcję SPM w ciągu czterech cykli zegarowych po zapisie do SPMCSR. Dane w rejestrach R1 i R0 są ignorowane.

Adres strony musi być zapisany w bitach PCPAGE w rejestrze Z. Pozostałe bity tego rejestru będą zignorowane podczas tej operacji.

Uwaga: Mikroprocesor jest zatrzymywany podczas operacji wymazywania strony.

Jeśli w środku operacji ładowania strony instrukcją SPM wykonywany jest zapis EEPROM, to wszystkie załadowane dane zostaną utracone.

Adres strony musi zostać zapisany do bitów PCPAGE. Pozostałe bity rejestru rejestru wskaźnikowego Z musza mieć wartość 0 podczas tej operacji.

Uwaga: Mikroprocesor jest zatrzymywany podczas operacji zapisu strony.

Rejestr wskaźnikowy Z jest używany do adresowania w instrukcjach SPM i LPM.

Ponieważ pamięć FLASH zorganizowana jest w 32(ATtiny24)/6(ATtiny44)/128(ATtiny84) strony, licznik rozkazów może być traktowany tak, jakby posiadał dwie różne sekcje. Jedna sekcja, składająca się z najmniej znaczących bitów, adresuje słowa wewnątrz strony, natomiast część złożona z najbardziej znaczących bitów adresuje strony. Pokazane to jest na poniższym rysunku. Zwróć uwagę, iż operacje wymazania strony i zapisu strony adresują pamięć niezależnie od siebie (rejestr Z może mieć różną zawartość dla każdej z nich). Dlatego bardzo ważnym jest, aby oprogramowanie adresowało tę samą stronę w obu tych operacjach.

Zauważ, iż operacja zapisu do pamięci EEPROM zablokuje całe programowe programowanie FLASH z poziomu programu użytkownika. Odczytywanie bitów bezpiecznikowych oraz bitów blokujących przez program również będzie wyłączone podczas operacji zapisu do EEPROM. Zaleca się, aby użytkownik sprawdzał bit stanu EEPE w rejestrze EECR i upewniał się, iż jest on wyzerowany przed zapisem do rejestru SPMCSR.

Możliwe jest odczytanie stanu bitów bezpiecznikowych i blokujących przez program użytkownika.

Uwaga: Zaprogramowane bity bezpiecznikowe i bity blokujące będą odczytane jako zerp. Bity niezaprogramowane dają odczyt jeden.

Programowy odczyt bitów blokujących

Wykonanie instrukcji LPM w ciągu trzech cykli zegarowych mikroprocesora po ustawieniu bitów RFLB i SPMEN w SPMCSR zwróci wartości bitów blokujących w rejestrze docelowym. Bity RFLB i SPMEN są automatycznie zerowane po ukończeniu odczytu bitów blokujących, lub jeśli żadna instrukcja LPM nie zostanie wykonana w ciągu trzech cykli zegarowych mikroprocesora, lub jeśli żadna instrukcja SPM nie zostanie wykonana w ciągu czterech cykli zegarowych mikroprocesora. Gdy bity RFLB i SPMEN są wyzerowane, instrukcja LPM działa w sposób standardowy.

Aby odczytać bity blokujące, postępuj zgodnie z poniższą procedurą:

1. Załaduj do rejestru wskaźnikowego Z wartość 0x001.
2. Ustaw bity RFLB i SPMEN w rejestrze SPMCSR.
3. W ciągu trzech cykli zegarowych od tego momentu wykonaj instrukcję LPM, która zwróci bity blokujące w rejestrze docelowym.

Jeśli procedura się powiedzie, to zawartość rejestru docelowego jest następująca:

Więcej na temat bitów blokujących znajdziesz w następnym rozdziale.

Programowy odczyt bitów bezpiecznikowych

Algorytm odczytywania bitów bezpiecznikowych jest podobny do opisanego powyżej algorytmu odczytywania bitów blokujących, inny jest jedynie adres.

Aby odczytać dolny bajt bitów bezpiecznikowych (ang. Fuse Low Byte, FLB), postępuj wg poniższej procedury:

1. Załaduj do rejestru wskaźnikowego Z wartość 0x000.
2. Ustaw bity RFLB i SPMEN w rejestrze SPMCSR.
3. W ciągu trzech cykli zegarowych od tego momentu wykonaj instrukcję LPM, która zwróci FLB w rejestrze docelowym.

Jeśli się to powiedzie, to rejestr docelowy zawiera:

Aby odczytać górny bajt bitów bezpiecznikowych (ang. Fuse High Byte, FHB), po prostu w powyższej procedurze zastąp wartość 0x000 wpisywaną do rejestru wskaźnikowego Z wartością 0x003 i wykonaj resztę operacji. Jeśli procedura się powiedzie, to w rejestrze docelowym otrzymasz FHB:

Aby odczytać rozszerzony bajt bitów bezpiecznikowych (ang. Fuse Extended Byte, FEB), zastąp wartość 0x000 wpisywaną do rejestru wskaźnikowego Z wartością 0x002 i wykonaj resztę operacji. Jeśli procedura się powiedzie, to w rejestrze docelowym otrzymasz FEB:

Więcej na temat bitów bezpiecznikowych znajdziesz w następnym rozdziale.

Odczyt zapisanej wewnętrznie tablicy sygnatury mikrokontrolera

Aby odczytać zawartość tablicy sygnatur mikrokontrolera, postępuj według poniżej procedury:

1. Załaduj wskaźnik Z indeksem tablicy.
2. Ustaw bity RSIG i SPMEN w SPMCSR.
3. Wykonaj instrukcję LPM w ciągu następnych trzech cykli zegarowych.
4. Odczekaj trzy cykle zegara na wyzerowanie bitów SPMEN.
5. Odczytaj dane tablicy z docelowego rejestru instrukcji LPM.

Bity RSIG i SPMEN zostaną automatycznie wyzerowane po trzech cyklach mikroprocesora. Gdy bity RSIG i SPMEN są wyzerowane, to instrukcja LPM będzie działać zgodnie z opisem w rozdziale "Zestaw instrukcji AVR".

Zobacz na poniższy przykładowy program:

DSIT_read:
    ; Używa wskaźnika Z jako indeksu tablicy
    ldi ZH, 0
    ldi ZL, 1
    ; Załaduj bity SPMCSR do R16, następnie zapisz do SPMCSR
    ldi r16, (1<<RSIG)|(1<<SPMEN)
    out SPMCSR, r16
    ; Wykonaj LPM. Dane tablice będą zwrócone w r17
    lpm r17, Z
    ret

W okresach spadku napięcia zasilającego V_CC programowanie pamięci FLASH może zakończyć się błędami, ponieważ napięcie zasilające jest zbyt niskie, aby mikroprocesor i pamięć FLASH pracowały poprawnie. Problemy te są takie same jak w systemach z zewnętrzną pamięcią FLASH i należy stosować te same rozwiązania projektowe. Błędy programowania FLASH mogą pojawić się w dwóch sytuacjach, gdy napięcie jest za niskie. Po pierwsze standardowa sekwencja zapisu do FLASH wymaga minimalnego napięcia do poprawnej pracy. Po drugie, sam mikroprocesor może wykonywać instrukcje niepoprawnie, jeśli napięcie zasilające jest dla nich zbyt niskie.

Błędom w FLASH można łatwo zapobiec stosując się do następujących zaleceń projektowych (jedno jest wystarczające):

1. Utrzymuj linię AVR RESET w stanie aktywnym (niskim) w okresach niewystarczającej wartości napięcia zasilającego. Można tego dokonać poprzez włączenie wewnętrznego detektora spadku napięcia zasilania (ang. internal Brown-out Detector, BOD), jeśli napięcie pracy pasuje do poziomu wykrywania. Jeśli nie, można użyć zewnętrznego układu resetowania przy niskim napięciu V_CC. Jeśli reset wystąpi podczas wykonywania operacji zapisu, to operacja ta zostanie zakończona pod warunkiem, iż napięcie zasilające posiada wystarczającą wartość.
2. Utrzymuj rdzeń AVR w trybie uśpienia z wyłączeniem zasilania (ang. Power-down sleep mode) w okresach niskiego V_CC. Uniemożliwi to mikroprocesorowi próby dekodowania i wykonywania instrukcji, co skutecznie zabezpieczy rejestr SPMCSR, a co za tym idzie również pamięć FLASH, przed niezamierzonymi zapisami.

Do odmierzania czasu przy dostępie do pamięci FLASH używany jest kalibrowany oscylator RC. Poniższa tabela pokazuje typowy czas programowania FLASH przy dostępie przez mikroprocesor:

SPMCSR – Store Program Memory Control and Status Register – Rejestr sterowania i stanu zapisu do pamięci programu

Bity 7:6 – Zarezerwowane

Te bity są zarezerwowane w ATtiny24/44/84 i przy odczycie dają zawsze wartość zero.

Bit 5 – RSIG: Read Device Signature Imprint Table – Odczyt wewnętrznej tablicy sygnatur mikrokontrolera

Wykonanie instrukcji LPM w ciągu trzech cykli po ustawieniu bitów RSIG i SPMEN w rejestrze SPMCSR zwróci wybrane dane (zależnie od wartości wskaźnika Z) z wewnętrznej tablicy sygnatur mikrokontrolera w rejestrze docelowym.

Bit 4 – CTPB: Clear Temporary Page Buffer – Wymazywanie tymczasowego bufora strony

Jeśli bit CTPB zostanie zapisany jedynką logiczną podczas wypełniania tymczasowego bufora strony, to bufor ten zostanie wymazany i przechowywane w nim dane będą utracone.

Bit 3 – RFLB: Read Fuse and Lock Bits – Odczyt bitów bezpiecznikowych i bitów blokujących

Instrukcja LPM wykonana w obrębie do trzech cykli zegarowych po ustawieniu bitów RFLB i SPMEN w rejestrze SPMCSR odczyta do rejestru docelowego albo bity blokujące, albo bity bezpiecznikowe (w zależności od bity Z0 w rejestrze wskaźnikowym Z). Zobacz do podrozdziału "Zapis EEPROM blokuje zapis do SPMCSR".

Bit 2 – PGWRT: Page Write – Zapis strony

Jeśli ten bit zostanie zapisany logiczną jedynką w tym samym czasie co bit SPMEN, to instrukcja SPM wykonana w czasie do 4 cykli zegarowych spowoduje zapis strony danymi przechowywanymi w buforze tymczasowym. Adres strony jest brany z bitów PCPAGE rejestru wskaźnikowego Z. Dane w R1 i R0 są ignorowane. Bit PGWRT automatycznie wyzeruje się po zakończeniu zapisu strony, lub jeśli żadna instrukcja SPM nie zostanie wykonana w czasie czterech cykli zegarowych. Podczas operacji zapisu strony mikroprocesor zostaje zatrzymany.

Bit 1 – PGERS: Page Erase – Wymazanie strony

Jeśli ten bit zostanie zapisany logiczną jedynką w tym samym czasie co bit SPMEN, to instrukcja SPM wykonana w czasie do 4 cykli zegarowych spowoduje wymazanie strony. Adres strony jest brany z bitów PCPAGE rejestru wskaźnikowego Z. Dane w R1 i R0 są ignorowane. Bit PGERS automatycznie wyzeruje się po zakończeniu wymazywania strony, lub jeśli żadna instrukcja SPM nie zostanie wykonana w czasie czterech cykli zegarowych. Podczas całej operacji wymazywania strony mikroprocesor zostaje zatrzymany.

Bit 0 – SPMEN: Self Programming Enable – Włączenie samoprogramowania

Ten bit uaktywnia działanie instrukcji SPM w ciągu następnych czterech cykli zegarowych. Jeśli zostanie ustawiony na 1 z bitami RSIG, CTPB, RFLB, PGWRT lub PGERS, to następna instrukcja LPM/SPM będzie miała specjalne działanie wg powyższego opisu.

Jeśli zostanie zapisany tylko bit SPMEN, to następna instrukcja SPM zapisze wartość z R1:R0 w tymczasowym buforze strony adresowanym przez wskaźnik Z. Najmłodszy bit wskaźnika Z jest ignorowany. Bit SPMEN zostanie automatycznie wyzerowany po zakończeniu instrukcji SPM, lub po czterech cyklach zegarowych, jeśli nie zostanie wykonana żadna instrukcja SPM. Podczas wymazywania strony i zapisu strony bit SPMEN pozostaje w stanie wysokim aż do zakończenia operacji.