Рассмотрим функционирование флэш-памяти.
Режим по умолчанию для флэш-памяти – режим чтения. В этом режиме флэш-память не может быть стерта или записана, тактовый генератор и генератор напряжения выключены – память работает подобно ПЗУ.
Для записи используется внутрисистемное программирование, при этом нет необходимости в использовании дополнительного внешнего напряжения, поскольку имеется «Генератор напряжения программирования». Приведенные ниже режимы записи/стирания флэш-памяти выбираются битами BLKWRT, WRT, MERAS, ERASE:
· запись байта/слова
· запись блока
· стирание сегмента
· массовое стирание (стирание всех сегментов основной памяти)
· полное стирание (стирание всех сегментов)
Чтение или запись флэш-памяти во время программирования или стирания запрещены. Если требуется выполнение программы ЦПУ в течение записи или стирания, исполняемый код должен быть помещен в ОЗУ. Любое обновление флэш может инициироваться из флэш-памяти или ОЗУ.
Стирание флэш-памяти
После стирания бит флэш-памяти читается как «1». Можно программировать индивидуально каждый бит, меняя его значение с «1» на «0», но перепрограммирование от «0» к «1» требует выполнения цикла стирания. Сегмент – это наименьшее количество флэш-памяти, которое можно стереть. Существует три режима стирания, которые могут быть выбраны с помощью битов ERASE и MERAS в соответствии с Таблицей 3.
Таблица 3 . Режимы стирания
| MERAS | ERASE | Режим стирания |
| Стирание сегмента | ||
| Массовое стирание (стирание всех сегментов основной памяти) | ||
| Стирание всей флэш-памяти (основных и информационных сегментов) |
Любое стирание инициируется фиктивной записью в адресный диапазон, который будет стерт. Фиктивная запись запускает тактовый генератор флэш-памяти и процедуру стирания. На Рис. 7. показан временной цикл процесса стирания. Бит BUSY устанавливается немедленно после фиктивной записи и остается установленным в течение всего цикла стирания. Биты BUSY, MERAS и ERASE автоматически очищаются, когда цикл завершен. Временные параметры цикла стирания не зависят от объема представленной в устройстве флэш-памяти.
Рис. 7. Временная диаграмма цикла стирания.
Запись в флэш-память.
Фиктивная запись по адресу, который лежит вне диапазона стирания не приводит к запуску цикла стирания, не воздействует на флэш-память и не влияет на флаги. Такая ошибочная фиктивная запись игнорируется.
Прерывания должны быть отключены перед началом цикла стирания флэш-памяти. После завершения цикла стирания прерывания могут быть разрешены вновь. Любое прерывание, произошедшее во время цикла стирания, вызовет установку соответствующего флага, а после разрешения прерываний будет сгенерирован запрос на обработку прерывания.
Режимы записи, задаваемые битами WRT и BLKWRT регистров управления приведены в Таблице 4.
Таблица 4 . Режимы записи
| BLKWRT | WRT | Режим записи |
| Запись байта/слова | ||
| Запись блока |
Каждый из режимов записи использует последовательность собственных команд записи, но режим блочной записи позволяет выполнять запись примерно вдвое быстрее по сравнению с режимом байт/слово, поскольку генератор напряжения остается включенным до завершения записи блока. Любая команда, модифицирующая получателя может использоваться для изменения месторасположения в флэш-памяти как в режиме записи байта/слова, так и в режиме блочной записи.
Бит BUSY установлен, пока активна процедура записи и очищается, когда запись завершена. Если операция записи инициирована из ОЗУ, ЦПУ не должен обращаться к флэш-памяти, пока BUSY=1. В противном случае произойдет нарушение прав доступа, будет установлен флаг ACCVIFG, а результат записи окажется непредсказуем.
Запись байта/слова.
Операция записи байта/слова может инициироваться программой из флэш-памяти или из ОЗУ. Когда инициирование происходит из флэш-памяти, все тактирование осуществляется контроллером флэш-памяти, а ЦПУ ожидает завершения записи. После выполнения записи ЦПУ продолжает выполнение кода с команды, следующей за командой записи. Временная диаграмма процедуры записи байта/слова показана на Рис. 8 .
Рис. 8. Временная диаграмма операции записи байта/слова.
Когда запись байта/слова выполняется из ОЗУ, ЦПУ продолжает выполнять код из ОЗУ. Бит BUSY должен стать равным нулю, прежде чем ЦПУ обратится к флэш-памяти снова, иначе произойдет нарушение прав доступа и установка флага ACCVIFG, а результат записи будет непредсказуем.
Запись блока.
Блочную запись можно использовать для ускорения процесса записи во флэш-память большой последовательности байт или слов. Блок – это 64 байта, начиная с 0xx00h, 0xx40h, 0xx80h или 0xxС0h и заканчивая 0xx3Fh, 0xx7Fh, 0xxBFh или 0xxFFh, ( Рис. 9).
Рис. 9 . Блоки флэш-памяти.
Блочная запись не может быть инициирована из самой флэш-памяти. Блочная запись должна инициироваться только извне из ОЗУ или ПЗУ. Бит BUSY остается установленным в течение всего цикла записи блока. Бит WAIT должен проверяться между записью каждого байта или слова в блоке. Очередной байт или слово блока могут быть записаны в память, когда бит WAIT установлен. При записи последовательности блоков бит BLKWRT необходимо очищать после завершения записи текущего блока. Бит BLKWRT может быть установлен для инициирования записи следующего блока после выдержки заданного времени восстановления флэш t(end). Бит BUSY очищается после завершения записи каждого блока, информируя о возможности записи следующего блока. На Рис. 10. показана временная диаграмма процедуры блочной записи.
Рис. 10 . Временная диаграмма цикла блочной записи.
Таким образом мы рассмотрели основные режимы работы контроллера флэш-памяти.
Далее, в качестве примера, рассмотрим конкретную микросхему - кристалл флэш-памяти.