CN110321078A - 一种降低系统受干扰误擦写单片机mtp数据的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及单片机技术领域，且公开了一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，包括，TA模块、MTP_PRO模块，MTP_PRO模块内部包括acon0寄存器、eep_con寄存器，TA模块内部包括时控保护寄存器TA，TA模块信号连接MTP_PRO模块，MTP_PRO模块外部电性连接硬件保护功能；步骤1：TA模块主要用于保护MTP_PRO模块中的acon0寄存器和MTP_CON模块中的eep_con寄存器；步骤2：连续向时控保护寄存器TA写入一对数据，然后向acon0寄存器或eep_con寄存器写入相应地址的擦写命令数据；当不满足上述行为时，擦写操作无法生效。当该保护电路启动时，对于被保护的MTP地址单元，即使单片机按顺序执行了写TA为AAH、写TA为55H，向eep_con写入擦除或改写命令数据，也无法擦除或改写MTP数据，从而有效保护了MTP数据。

Description

一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法

技术领域

本发明涉及单片机技术领域，具体为一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法。

背景技术

单片机内部集成的MTP(Multi Time Programmable)存储器(如EEPROM、FLASH、NVM等)，主要用于在系统运行时存储需要修改且掉电需要保存的重要数据，如电子秤中，MTP存储器主要用于存储标定数据和单价数据。电子秤在出厂时，都会进行重量标定操作，如果重量标定数据丢失，则电子秤无法工作；如果重量标定数据被误改写，则电子秤称重不准确，有可能造成缺斤少两或多斤多两的情况发生。可见，保护单片机MTP数据具有非常重要的意义。

目前，单片机在写特殊规定的寄存器(如控制MTP寄存器)时，通常会通过时控保护寄存器TA(Time Access)对其进行写保护(1)，以防止无关代码对其写入不确定的值。具体保护机制为要写特殊规定的寄存器时，必须先向时控保护寄存器TA写入AAH，然后写入55H，且这两条指令必须是连续的；当写完这两条指令后，才可以向具有写特殊规定的寄存器写入数据，且写指令需要紧跟着写55H指令，否则写操作无效。但系统受到干扰时，在电源异常检测电路还未检测到电源异常时，单片机的PC指针可能已经跑飞到擦写MTP数据的子程序处，即单片机按顺序执行了写TA为AAH，写TA为55H，擦写MTP数据；可见该保护机制在上述情况下，并没有起到保护作用，仍然会导致MTP的数据被擦除或改写。

除了时控保护机制外，还会通过软件算法对MTP数据进行保护，如对MTP数据进行分区存储备份。但对于输入外设抗干扰能力不如单片机的应用系统时，当系统受到干扰，单片机还在正常工作，而系统输入外设(如键盘(2))因干扰导致工作不正常，向单片机误输入操作指令，如擦写MTP备份数据的按键指令，那么单片机会“正常”执行擦写MTP备份数据的程序，从而导致MTP的备份数据被擦除或改写。另外，当系统受到干扰时，单片机的PC指针可能跑飞到擦写MTP数据的子程序处，将MTP备份数据擦除了，那么备份保护机制也同样起不到保护效果。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，解决了技术背景提出的部分技术问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，包括，TA模块、MTP_PRO模块、MTP_CON模块，其特征在于，MTP_CON模块内部包括mtp_addr寄存器、mtp_data寄存器和对MTP模块的读、写和擦的控制，MTP_PRO模块内部包括acon0寄存器、eep_con寄存器，TA模块内部包括时控保护寄存器TA，TA模块信号连接MTP_PRO模块，MTP_PRO模块外部电性连接硬件保护功能,即保护对MTP数据的写和擦操作；

其设计方法包括如下步骤：

步骤1：向MTP_CON模块中的mtp_addr寄存器写入需要执行写或擦的MTP单元地址，如果要执行写操作，则向MTP_CON模块中的mtp_data寄存器写入相应的数据；

步骤2：TA模块主要用于保护MTP_PRO模块中的acon0寄存器、eep_con寄存器，需要连续向TA寄存器写入相应地址的擦写命令数据，才可以写acon0寄存器或eep_con寄存器连续向时控保护寄存器TA写入两个规定数据，然后向acon0寄存器写入相应数据，选择需要执行写或擦操作的MTP单元地址；

具体为：

MOV TA,#0AAH

MOV TA,#55H

MOV acon0,#44H

当不满足上述行为时，擦写操作无法生效；

步骤3：连续向时控保护寄存器TA写入两个规定数据，然后向eep_con寄存器写入相应控制数据；

当不满足上述行为，且acon0寄存器选择的写擦操作的MTP单元地址与MTP_CON模块中的地址寄存器mtp_addr的地址不匹配时，写eep_con寄存器无法生效，即无法对MTP数据执行写或擦操作。

优选的，MTP_PRO模块用于启动或关闭保护MTP_PRO模块的功能，当需要擦写MTP模块内部数据时，需要关闭相应区域的硬件保护功能；当启动硬件保护功能时，就无法擦写相应区域的MTP数据。

本发明中，该功能的启动和关闭受用户程序控制，而对于一些只有不常修改的重要数据，且允许只有开机后一段时间内可以修改的应用场合，可以在芯片内部集成硬件计时器进行计时，从而完全不受单片机程序的控制，相对而言进一步提高了可靠性。

优选的，MTP_CON模块主要用于控制MTP模块，所述MTP_CON模块包括读MTP模块数据、写MTP数据和擦MTP数据，其中读MTP数据是不受MTP_PRO模块保护的。

TA模块是对写特殊规定的寄存器进行写保护，当要写特殊寄存器时，需要先往TA写入AAH，然后往TA写入55H，且这两条指令必须是连续的；当写完这两条指令后，才可以向具有写特殊规定的寄存器写入数据，且写指令需要紧跟着写55H指令，否则写操作无效。

MTP_PRO模块是用于启动和关闭MTP的硬件保护功能，默认是启动所有区域的硬件保护功能。MTP_PRO模块包含两部分电路，一是产生各区域保护使能信号eep_enew[3:0]，二是根据访问MTP的地址eepadr[7:0]和各区域保护使能信号eep_enew[3:0]产生data_pro[2:0]信号。data_pro[2:0]为输入到MTP_CON模块中eep_con[2:0]的数据，eep_con[2]＝1时，向MTP某个地址写数据；eep_con[1]＝1时，擦除MTP的某一页数据；eep_con[0]＝1时，擦除MTP所有页数据，当写、擦页、擦片动作完成后，由硬件保护功能自动清0相应位。

(三)有益效果

与现有技术相比，本发明提供了一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，具备以下有益效果：

本发明在单片机内部集成了MTP擦写硬件保护电路，当该保护电路启动时，不管是系统输入外设(如键盘(2))因干扰导致工作不正常，向单片机误输入操作指令或单片机受到干扰时，单片机的PC指针跑飞到擦写MTP数据的子程序处，即使单片机按顺序执行了写TA为AAH，写TA为55H，擦写MTP数据的程序，也无法擦除或改写MTP数据，从而有效保护了MTP数据。

附图说明

图1为总体结构框图；

图2为MTP_PRO模块中产生eep_enew信号电路；

图3为MTP_PRO模块中产生data_pro信号电路；

图4为MTP_CON模块Symbol；

图5为MTP存储器Symbol；

图6为MTP存储器接口定义。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-6，一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，包括，TA模块、MTP_PRO模块、MTP_CON模块，MTP_PRO模块内部包括acon0寄存器、eep_con寄存器，TA模块内部包括时控保护寄存器TA，TA模块信号连接MTP_PRO模块、MTP_CON模块，MTP_PRO模块外部电性连接硬件保护功能；

步骤1：TA模块主要用于保护MTP_PRO模块中的acon0寄存器和MTP_CON模块中的eep_con寄存器(等具有写特殊规定的寄存器)；

步骤2：连续向时控保护寄存器TA写入一对数据(AAH和55H)，然后向acon0寄存器或eep_con寄存器写入一对数据中的一个数据(如向eep_pro写入44H)，具体为：

MOV TA,#0AAH

MOV TA,#55H

MOV acon0,#44H

当不满足上述行为时，写操作无法生效。

进一步地，MTP_PRO模块用于启动或关闭保护MTP_PRO模块的功能，当需要擦写MTP_PRO模块内部数据时，需要关闭相应区域的硬件保护功能；当启动硬件保护功能时，就无法擦写相应区域的MTP数据。

本发明中，该功能的启动和关闭受用户程序控制，而对于一些只有不常修改的重要数据，且允许只有开机后一段时间内可以修改的应用场合，可以在芯片内部集成硬件计时器进行计时，从而完全不受单片机程序的控制，相对而言进一步提高了可靠性。

进一步地，MTP_CON模块主要用于控制MTP模块，所述MTP_CON模块包括读MTP模块数据、写MTP数据和擦MTP数据，其中读MTP数据是不受MTP_PRO模块保护的。

TA模块是对写特殊规定的寄存器进行写保护，当要写特殊寄存器时，需要先往TA写入AAH，然后往TA写入55H，且这两条指令必须是连续的；当写完这两条指令后，才可以向具有写特殊规定的寄存器写入数据，且写指令需要紧跟着写55H指令，否则写操作无效。

MTP_PRO模块是用于启动和关闭MTP的硬件保护功能，默认是启动所有区域的硬件保护功能。MTP_PRO模块包含两部分电路，一是产生各区域保护使能信号eep_enew[3:0]，二是根据访问MTP的地址eepadr[7:0]和各区域保护使能信号eep_enew[3:0]产生data_pro[2:0]信号。data_pro[2:0]为输入到MTP_CON模块中eep_con[2:0]的数据，eep_con[2]＝1时，向MTP某个地址写数据；eep_con[1]＝1时，擦除MTP的某一页数据；eep_con[0]＝1时，擦除MTP所有页数据，当写、擦页、擦片动作完成后，由硬件自动清0相应位。

产生区域保护使能信号eep_enew[3:0]的电路如图3所示，当acon0[7:0]＝11H时，eep_enew[3:0]＝0001b；当acon0[7:0]＝22H时，eep_enew[3:0]＝0011b；acon0[7:0]＝44H时,eep_enew[3:0]＝0111b；acon0[7:0]＝88H时，eep_enew[3:0]＝1111b。eep_enew为1表示启动保护MTP功能，eep_enew为0表示关闭保护MTP功能。

产生data_pro[2:0]信号的电路如图4所示，eepadr[7:6]为访问MTP地址的高2位，adrn[7:6]为eepadr[7:6]的取反；zone0～zone3将MTP分为4个区域，zone0对应地址00H～3FH，zone1对应地址40H～7FH，zone2对应地址80H～BFH，zone3对应地址C0H～FFH；eep_enew[3:0]为4个区域的保护使能位，当访问地址与zonex对应，且相应区域eep_enew为1，则erase_write为0，从而输入到eep_con[2:0]的数据data_pro[2:0]为0，即无法向eep_con[2:0]写1。

MTP_CON模块是用于控制单片机内部的MTP存储器，包括读MTP、写MTP和擦MTP。如图5所示，MTP_CON模块输出各控制信号到MTP存储器，包括PCE、PCLK、PWE、PLOAD、PERS、PTM[3:0]、PA[7:0]和PDIN[7:0]，MTP_CON模块的输入信号包含MTP存储器的输出信号PBUSY、PDOUT[7:0]和PCVT[7:0]。如图6，为本发明实施例的MTP存储器的Symbol和接口定义。

将本发明应用于电子秤中，如规定区域0和区域1用于存储标定数据，区域2和区域3用于存储单价数据。规定在开机后一定时间(如2分钟)内允许修改标定数据，即开机后关闭区域0和区域1的MTP硬件擦写保护功能，写acon0为00H；当超过规定时间，就不再允许修改标定数据，即启动区域0和区域1的MTP硬件擦写保护功能，写acon0为22H。由于关闭MTP硬件擦写保护功能的程序(写acon0为00H)与擦写标定数据的程序为非连续的程序空间，这样当单片机PC指针受干扰跳到擦写标定数据的子程序时，也无法擦写标定数据。另外，当超过规定时间后，即使系统外设输入设备受干扰误输入擦写标定数据的指令，也无法擦写标定数据。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，包括，TA模块、MTP_PRO模块、MTP_CON模块，其特征在于，MTP_CON模块内部包括mtp_addr寄存器、mtp_data寄存器和对MTP模块的读、写和擦的控制，MTP_PRO模块内部包括acon0寄存器、eep_con寄存器，TA模块内部包括时控保护寄存器TA，TA模块信号连接MTP_PRO模块，MTP_PRO模块外部电性连接硬件保护功能,即保护对MTP数据的写和擦操作；

其设计方法包括如下步骤：

步骤1：向MTP_CON模块中的mtp_addr寄存器写入需要执行写或擦的MTP单元地址，如果要执行写操作，则向MTP_CON模块中的mtp_data寄存器写入相应的数据；

步骤2：TA模块主要用于保护MTP_PRO模块中的acon0寄存器、eep_con寄存器，需要连续向TA寄存器写入相应地址的擦写命令数据，才可以写acon0寄存器或eep_con寄存器连续向时控保护寄存器TA写入两个规定数据，然后向acon0寄存器写入相应数据，选择需要执行写或擦操作的MTP单元地址；

当不满足上述行为时，擦写操作无法生效；

步骤3：连续向时控保护寄存器TA写入两个规定数据，然后向eep_con寄存器写入相应控制数据；

当不满足上述行为，且acon0寄存器选择的写擦操作的MTP单元地址与MTP_CON模块中的地址寄存器mtp_addr的地址不匹配时，写eep_con寄存器无法生效，即无法对MTP数据执行写或擦操作。

2.根据权利要求1所述的一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，其特征在于，所述MTP_PRO模块用于启动或关闭保护MTP_CON模块的功能，当需要擦写MTP模块内部数据时，需要关闭相应区域的硬件保护功能；当启动硬件保护功能时，就无法擦写相应区域的MTP数据。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的一种降低系统受干扰误擦写单片机MTP数据的设计方法，其特征在于，所述MTP_CON模块主要用于控制MTP模块，所述MTP_CON模块包括读MTP模块数据、写MTP数据和擦MTP数据，其中读MTP数据是不受MTP_PRO模块保护的。