自制義隆單片機EM78P156燒寫器資料

ID:196311 · 發(fā)表于 2017-11-20 21:48

大家看看是否能用51單片搞個義隆燒寫器
自制 EM78P156 燒寫器（含源程序）

微處理器或微控制器在今日已經(jīng)深入每一個家庭中，其應(yīng)用范圍從家電、汽車、防盜、電視游樂器、玩具、健康器材、計算機外設(shè)、通訊產(chǎn)品…等等。許多產(chǎn)品因應(yīng)用微處理器來控制，取代了傳統(tǒng)的機械式控制，不但降低成本，且增加其附加價值。其應(yīng)用領(lǐng)域不斷的擴大，不再是工業(yè)控制或昂貴儀器的專利。這一切都要拜其發(fā)展工具普遍化及IC價格日趨低廉所賜。然而整個產(chǎn)品從研發(fā)到量產(chǎn)過程中，具有EPROM功能的微控制器，實扮演著關(guān)鍵性角色。單次燒寫(One_Time Programming)微控制器，不管是功能驗證，或是初期小量生產(chǎn)，均是不錯的選擇。如果說OTP微控制器是子彈，那么燒寫器便是槍了。經(jīng)�？◤椀臉�(即燒寫品質(zhì)不良，或是成功率過低)，在戰(zhàn)場經(jīng)常喪失制敵先機，甚而對自己生命造成威脅。故燒寫器之制作，不可不謹慎為之。

   多功能燒寫器(Writer)普遍存在的問題：目前市面上有不少可抹式只讀存儲器(EPROM)燒寫器，亦提供”單次燒寫” IC(簡稱：OTP)之功能。其功能亦有不錯的表現(xiàn)，燒寫之成功率也不差。但大多數(shù)的多功能燒寫器仍免不了下列幾項缺點：
   操作步驟復雜：由于必須同時提供多種品質(zhì)燒寫使用，且每一品牌又有多種系列產(chǎn)品。無可避免的，操作上勢必多出許多步驟。如果再對該產(chǎn)品不熟，要對號入座，還真得費一番功夫。
   會挑個人計算機(PC)：在軟件方面、時序（Timing）必須由個人計算機（PC）產(chǎn)生，然而新舊計算機之執(zhí)行速度相差數(shù)倍甚至百倍，至使太新或太舊PC的沒法使用。在硬件方面、由于阻抗的匹配和I/O端口設(shè)定的問題，使得傳輸工作就跟得了癌癥一樣，回天乏術(shù)。
   不能獨立作業(yè)(stand-alone)，攜帶不方便：一般多功能燒寫器都與PC搭配使用，本身不具儲存程序代碼的功能。一位有經(jīng)驗的工程師，在從是客戶服務(wù)時，多半會自備一臺PC及燒寫器，以免白跑一趟。故要干這一行的客戶服務(wù)工程師，不是重裝步兵出身的，還真干不來。燒寫時間過長，不利大量生產(chǎn)：如前項所述，新舊計算機速度相差甚多。故設(shè)計者在設(shè)計時序時，必須抓的很寬，以便符合所有計算機。內(nèi)存小的須耗十數(shù)秒，內(nèi)存大的可能要以分鐘為單位了。要小量生產(chǎn)還可以忍受，可是遇到趕貨或大量生產(chǎn)時，真有急驚瘋遇到了慢郎中之嘆。
具有導向功能的高速燒寫器

其實我們對多功能型的燒寫器亦無需多加以苛責，就好比一位十項全能的選手，其百米能跑個十秒四或十秒三，巳是個翹楚，但如果與百米選手
相比,可能初賽便被淘汰了。義隆電子發(fā)展的這一型燒寫器，便是針對了多功能型的燒寫器，天生無法克服之缺陷，巧思改良而成，雖然不具多功能的能力，但多功能燒寫器的缺失，都巳不復存在。.如圖a所示，其特性說明如下：
個人計算機 : 以前的燒寫器，個人計算機扮演著主動的角色，完全由計算機發(fā)號司令，燒寫器只能唯命是從，其過程幾乎是單向溝通, ，而今天我們將整個溝通方式扭轉(zhuǎn)過來， PC角色變的比較被動，其間與微控制器采一問一答的方式，亦即PC只送同步信號，而要不要做資料的傳遞則完全由微制器決定。個人計算機的另一個功能是將CODE丟到程序代碼儲存區(qū)去。
EM78247微控制器：該一MC(MicroController)除了與PC溝通外，更控制了整個燒寫過程。這是為什幺本燒寫器能夠獨自工作不需依賴PC的主因之一。
程序代碼儲存區(qū)：該一buffer使用24c16之EEPROM，一旦寫入便永久儲存，資料不會因電源的消失而消失，在該儲存區(qū)的碼經(jīng)由微處理器燒寫到OTP ROM中。
該一結(jié)構(gòu)可以說完全避開了多功能型的缺點，為什么？請往下看：
簡易的操作：只要將code及option寫入程序代碼儲存區(qū)，按下燒寫器的按鈕,即可執(zhí)燒寫的工作。
不挑食： PC對燒寫器采雙向溝通，而EM78P247微控制器之傳輸速度(16MHz)，又遠大于印表端口之速度(SPP)模式而言。故處PC只送同步信號及指令，而OTP ROM的數(shù)據(jù)則由微制器負責傳送。在硬件上，印表端口原始設(shè)定之output pin永遠只做輸出，而input pin永遠只做輸入，即最傳統(tǒng)的方式, 只因為目前仍有許多印表埠之I/O是非雙向設(shè)計的。
可與個人計算機分開獨立操作：由于所有的資料都放在程序代碼儲存區(qū)，故當download 結(jié)束時，即可將印表埠聯(lián)機拆除，在燒寫器上的LED會告訴您燒寫成功或失敗。如前所述整個燒寫過程完全由EM78247微控制器所掌控，與PC毫無瓜葛，頂多在燒寫結(jié)束時，告訴PC燒寫的結(jié)果。
快速燒寫：量再大也不擔心： EM78P156/154內(nèi)部OTP燒寫結(jié)構(gòu)采一次燒2個words(26 bits)，故1K ROM只需512次即可完成，根據(jù)標準規(guī)格做的燒寫器可達0.3秒燒1顆，但實在太快了，恐燒寫者沒有注意，故目前市面上看到的時間，是有意放大了5倍燒寫時間約1.5秒左右。
燒寫成功率高：由于時序完全由EM78P247所控制，無需考慮PC的快慢。故燒寫之時序乃精心所調(diào)試的最佳化結(jié)果，其過程穩(wěn)定而安全。有記錄證明連續(xù)燒寫5千芯片(排除人為失誤)，結(jié)果全數(shù)及格通過。
線路簡單，維修容易：參閱圖三乃燒寫器之電路圖，只有幾只晶體管、電容和電阻，且無高深之電路理論。所有零件取得容易，且價格便宜，如有愛好，不妨自己 DIY。
綜合以上的優(yōu)點，不知是否為有意做類似產(chǎn)品之同好，提供一個另類思考方向。

燒寫的流程：
圖一、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
首先看看圖一，為系統(tǒng)之結(jié)構(gòu)。圖二則為整個系統(tǒng)之燒寫流程，詳細說明PC如何將程序代碼及option code加載儲存區(qū)中，并將之讀回與原始碼比較，以確保加載之值無誤。為防止噪聲改變EEPROM之值，以24C16為例，可將第七腳拉至Vcc，將之變成只讀模式。以上動作完成后，可以用PC下命令方式或直接按下燒寫器上之按鍵，當EM78P247接收到燒寫指令時，會先燒寫原始碼再燒寫選擇碼(option code)最后燒寫保護碼。該三個燒寫的副流程，容后再詳細討論。順帶一提的是，一但保護碼被燒low，其OTP ROM將被死鎖，再也讀不出來。

圖二、燒寫器之系統(tǒng)流程

圖四燒寫流程

符號	參數(shù)	分	最大	單位
Trs	Vpp 到VDD 層次設(shè)定時間	2		ms
Tcsu	模式代號設(shè)定時間	2		ms
Tchd	模式代號持有時間	2		ms
Tdsu	資料設(shè)定時間	2		ms
Tdhd	資料持有時間	2		ms
Tip	程式啟動設(shè)定時間	4		ms
Tdb	資料到位組選擇更改	20		ns
Tpwd	程式pulse 寬度	100		ns
Toes	輸出啟動設(shè)定時間	2		ns
Tod	資料選擇更改由輸出啟動	20		ns
Thz	輸出取消到資料在High-Z		100	ns
Tph	位址時鐘pulse 寬度	25		ns
Tso	資料(位組) 選擇到輸出延遲時間		200	ns
Tsh	資料(位組) 選擇到輸出更改	50		ns
Toda	輸出取消到ACLK 設(shè)定時間	2		ms
Tadb	ACLK 到資料(位組) 選擇延遲時間	2		ms
Tsa	資料(位組) 選擇到ACLK 設(shè)定時間	2		ms
表一燒寫時序轉(zhuǎn)換之AC電氣特性

表一燒寫時序轉(zhuǎn)換之AC電氣特性
圖三搭配圖四則詳盡的描述了EM78247如何達成燒寫的任務(wù)，讓讀者更易解讀該二圖，再提以下幾點說明：
Vpp的范圍從10.5V~12.5V均可，一但Vpp大于10.5V，即進入燒寫模式。
利用C0~C2來設(shè)定燒寫模式，實際上有七種模式，但只有三種是使用者可能用到的，即一般模式、選擇(option)模式、與保護模式，請參閱表一。

模式(MODE）	C2(IO2)	C1(IO1)	C0(O0)
一般(REGULAR)	0	0	0
選擇(OPTION)	0	1	0
保護(SECURITY)	1	0	0
表二燒寫模式選擇表

表二燒寫模式選擇表
其實在當TCC引腳電壓由Vcc進入Vpp時，程序計數(shù)器即自動歸零， ACLK引腳產(chǎn)生4個脤沖時，地址即加2。
請注意預載的順序D7~D12(6bits)、 D0~D6(7bits)、D20~D25(1bit) 和D13~D19。也就是說，當啟始時或地址加2后，低地址碼的前(高)6位(bit)先加載，然后再將后(低)7位加載。同理、高地址碼亦按此要領(lǐng)。
當加載碼就序后，進入燒寫階段。按照設(shè)計人員給的規(guī)格，至少燒寫100微秒，如果連續(xù)燒寫16次均沒有成功，表示該OTP ROM為不良品。個人經(jīng)驗建議，在燒寫成功后，重復燒寫步驟5次以上，或可增加OTP ROM之電位穩(wěn)定性，請注意、驗證時讀取的動作順序與寫入時相同。
當燒寫動作完成后，為保險起見，將OTP ROM之內(nèi)含值與原始碼，從頭到尾再比較一次，完全一樣則等大功告成。
圖三為燒寫時序圖，而表一則標示了每一關(guān)鍵時間的時間需求，按圖索驥，保證結(jié)果令人滿意。
燒寫器之電路圖解譯：

圖五為本燒寫器之詳細電路圖，吾人將其拆解成部分，并一一加以說明：
1、電源部分(右上角)： 7805提供了系統(tǒng)所需的5V電源， 7808加7805則提供了燒寫時所需的12.5V電壓，何時輸5V出或12.5V則由EM78P247之第10.11腳來控制，平時整個系統(tǒng)耗電為25mA左右，燒寫時瞬間耗電為75mA左右，請注意7805(右下角)的散熱問題�！�
2、OTP ROM之燒寫腳座：請參閱圖五之引腳安排，其與EM78247經(jīng)由一限流電阻(1K)連接。

圖五 EM78P156/4燒寫時之引腳設(shè)定

符號	引腳	型式	功能說明
Vpp	3	輸入	燒寫電壓。電壓范圍：10.5V到 12.5V。
ACLK	15	輸入	產(chǎn)生時鐘（Clock）給OTP內(nèi)存地址增加之用。
IO0～IO6	6 ～12	I/O	七位之數(shù)據(jù)總線。
C0 ～C2	6 ～8	輸入	燒寫模式（Mode）之選擇。
DS	16	輸入	字符（Word）選擇。當DS為1時，選擇第一組字符。當DS為0時，則選擇第二組字符。
BS	4	輸入	Byte選擇。當BS為1時，選擇前六個位。當BS為0時，則選擇后七個位。
/PGM	2	輸入	碼燒寫致能，負邏輯。
/OE	1	輸入	輸出致能，負邏輯。
表三 EM78P156/4之OTP引腳說明

表三 EM78P156/4之OTP引腳說明
EM78247之微控制器(中間部分)：為該一燒寫系統(tǒng)的心臟，其功能在下一章節(jié)將有更詳細的說明，請注意該一微控制器使用16MHz為其操作頻率。
程序儲存區(qū)/EEPROM(左上角)：本實施列采用24C16之EEPROM， PC將程序代碼加載其中，而EM78247則將其內(nèi)含值讀出，并寫入OTP ROM中，至于如何將資料寫入或讀出之時序圖，坊間許多標準范例，本文不再贅述。
I/O 埠(左中)：當初設(shè)計時,根據(jù)PRINT PORT的規(guī)格， CONTROL PORT,應(yīng)可雙向溝通，可是實際上卻仍有為數(shù)不少的I/O卡，仍采單向，給打印機時，不會有任何問題。故為減少使用者的困擾，吾人決定輸出永遠輸出，輸入則永遠輸入。 3個IN3904則純做開關(guān)，如此可避開PC與EM78247和EEPROM之阻抗匹配問題。
電源重置(POWER ON RESET)(左下角)： CMOS體質(zhì)的微處理器，普遍存在的一個問題：就是殘存電壓(Brown-out)，因為微處理器無法自身很快的消化這些電壓，故常要靠外部電路的協(xié)助，來保證POWER ON RESET的成功來。實施例利用一個2.7V極納二極管，一旦電位低于2.7V，則系統(tǒng)會被重置。
燒寫結(jié)果顯示裝置： EM78247之第25引腳扮演兩個角色，第一、顯示燒寫結(jié)果，如成功時恒亮，失敗時則閃爍；第二、偵測按鍵是否被按下。
EM78247微控制器到底做了些什幺?
如圖六所示，為本微控制器的工作流程。吾人一共只用了約500個byte，尚有四分之三的ROM沒有使用，足見該種微控制指令效率之高。吾人一開始即強調(diào)它的角色很重要，它是燒寫器的心臟，它到底做了什么! 使它如此重要，請看：
開始時:自我測試，其目的將系統(tǒng)之不穩(wěn)態(tài)先行消除。　
檢測燒寫指令，來自按鍵或來自PC：如果指令來自PC，則燒寫方式根據(jù)PC告訴的需求來決定燒寫的方式。
讀取程序代碼區(qū)的資料，將EEPROM之程序代碼及設(shè)定碼option分別讀出。
控制整個燒寫流程,即產(chǎn)生如圖之時序。　
將OTP ROM之值與EEPROM值比較或?qū)⒅畟骰豍C中與原始碼連接比對.
將燒寫結(jié)果告訴PC或用綠色的LED來顯示。
圖七為EM78247之引腳圖, 其每一引腳說明表四。

圖六 EM78247之工作流程

圖七 EM78247之引腳

表五 EM78247之引腳功能

符號	類型	功能
OSCI	I	XTAL 類型: Crystal 輸入終端機或外在時鐘輸入引腳. RC 類型: RC oscillator 輸入引腳.
OSCO	I/O	XTAL 類型: 輸出終端機給crystal oscillator 或外在時鐘輸入引腳. RC 類型: 時鐘輸出與一段時間之一instruction 循環(huán)是穿戴上這引腳.
TCC	I	真正的打卡鐘/計數(shù)器, Schmitt 啟動輸入引腳. 必須是tied 到 VDD 或VSS 如果不在用.
/RESET	I	Schmitt 啟動輸入引腳. 如果這引腳. 保持邏輯低的, 這控制器是重置.
P70~P77	I/O	端口7 是一個8-位bi-directional I/O 端口. P74~P75 能是 pulled-high 在內(nèi)經(jīng)由軟體控制. P76~P77 能有 open-drain 輸出經(jīng)由軟體控制. P70 和P71 也是這 R-option 引腳
P60~P67	I/O	端口6 是一個8-位bi-directional I/O 端口. 他們能是pulled-high 在內(nèi)經(jīng)由軟體控制.
P50~P53	I/O	低的命令4 引腳之端口5. 假如EM78P267/467a, 只是低的命令 4 引腳是用在端口5.
P54~P57	I/O	高的命令4 引腳之端口5. 假如EM78P267/467B, 端口5 是一個 8-位bi-directional I/O 端口.
/INT	I	Falling 邊緣triggered 中斷輸入引腳指示一個中斷如果中斷是能夠.它有內(nèi)部pull-up (50kW ).
NC	-	沒有連接.
VDD	-	電源引腳
VSS	-	接地引腳
表五 EM78247之引腳功能

更多的功能待您去開發(fā)！
目前該燒寫器所具有的功能，以這種結(jié)構(gòu)而言，真的非常的陽春，仍有許多的功能待您自己去開發(fā)，就舉幾個參考例子：
規(guī)定某幾個字符(word) 為加1之用：其目的在于如遙控器密碼的設(shè)定，每燒寫一次其值自動加1，無需整個程序重新編譯，浪費許多時間。　
”假亂碼”的格式：在將程序加載程序代碼區(qū)之前，將碼打亂成某一種格式而可利用微控制器將之反組譯回來，如此可用來保護程序不為外界所盜用，對自己程序多一層保障。
設(shè)定燒寫個數(shù)：利用EM78247與EEPROM之讀寫動作，事先設(shè)定燒寫個數(shù)，每燒一個設(shè)定個數(shù)便減一，直到減為零，即停止，不再燒寫。
設(shè)定EEPROM之讀寫密碼：凡企圖修改EEPROM之值者，必須先鍵入預先設(shè)定之密碼，否則修改無效。
以上所列只是冰山一角，更多的功能等待有創(chuàng)意的您自己去開發(fā)!

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