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Maxim表计IC编程

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摘要:这篇文档介绍了在原型设计以及量产阶段对Maxim表计IC进行编程的工具、流程及注意事项。

本文介绍了对Maxim表计IC中flash存储器进行编程的接口、工具、注意事项及处理流程,其中包括71M6511/71M6511H、71M6513/71M6513H、71M6531D/F、71M6532D/F、71M6533/G/H、71M6534/H、71M6541D/F/G、71M6542F/G、71M6543F/H和71M6545/H。

另外,这里推荐的电表板设计程序能够在任何场合擦除和编程。

编程工具

最简单的办法是使用现有的编程工具,目前这些工具有:

TFP2编程器 ADM51在线仿真器(ICE) 第三方编程工具

TFP2 flash编程器

可以通过Digi-Key、Mouser等代理商购买TFP2,可以在目标板上对目标IC进行编程。手动操作编程(按一次键启动一次编程过程),也能够由"自动测试设备(ATE)"控制(注:TFP2提供一个ATE接口,可以连接到外部"自动测试设备")。可同时使用几个TFP2,以提高生产效率。

首先通过计算机的超级终端(或其它终端)将目标代码下载到TFP2,随后即可单独操作TFP2对目标板上目标IC的现场编程。撰写这篇文档时,TFP2的最新固件版本是V1.53。

连接目标板的电缆可以是带有0.1英寸间距接头的绞合电缆。另外,TFP2还提供与ADM仿真器兼容的小间距TYCO/AMP 10x2 接头,该接头在引脚2定义了一个ICE_E信号(71M653xIC在仿真时将使用这个信号)。

使用一个TFP2和一个自带电源的目标板即可实现简单编程,详情请见本文档"硬件调节要求" 部分。

注意:TFP2要求下载的hex文件的"记录"保持递增顺序,因此,Maxim提供了一个应用程序(CHKSUM.EXE)来处理由keil编译器产生的inter hex文件,供TFP2使用。这个应用程序随TFP2提供。

ICE(Signum仿真器ADM51)

ADM51可向Simgum系统公司购买,主要用于在线仿真,即提供一套开发工具。但也可以用于小批量表计IC的flash编程。

第三方编程器

BPM Microsystems公司出售并提供带操作按钮及馈线的单片、多片、大批量编程器,并负责技术支持。

不再支持的编程工具

请注意下列编程工具已经停止使用且不再提供支持:

TFP1 – 是TFP2的前身,允许在系统编程。TFP2已经覆盖了TFP1的所有功能。 FDBM – 用于在系统编程的单板,需要一个专用的Windows PC图形用户界面(GUI)与之配合。 TGP1 – 已经由上述第三方编程器制造商替代。

硬件编程接口

71M65xx系列IC通过ICE接口编程,表1列出了在DUT和flash编程器之间的通信信号。ICE接口引脚的定义请详见各自的数据手册。

表1. Flash接口信号

信号

方向

功能

E_TCLK

从DUT输出

时钟信号(5MHz)

E_RXTX

双向

数据输入/输出

E_RST

双向

Flash编程器复位(低有效)

ICE_E

输入到DUT

使能ICE接口(71M653x)

*使能编程信号时,E_RST仅由编程器驱动。

**有其它时间,编程器必须释放E_RST信号。

***编程协议由Signum System公司所有。

必要的硬件调整

除了建立IC电源和地线连接外,必须认真对待下列IC管脚,以保证可靠编程。

V1:V1必须稳定并且大于VBIAS (VBIAS值详见相应的数据手册)。对于71M651x系列,V1必须连接到3.3VDC,以关闭硬件看门狗定时器;对于71M653x系列,V1必须大于VBIAS,这个系列由ICE_E负责硬件看门狗定时器。 ICE_E:这个引脚适用于71M653x和71M654x系列,编程时该引脚必须连接到3.3VDC。 XIN/XOUT:E_TCLK信号源自内部振荡器和外部晶体、两个负载电容共同产生的32kHz信号,详见数据手册。 Vbase:该引脚通过0.1uF电容接地。 V2P5:该引脚通过0.1uF电容接地。 RESET(Z):低电平有效复位引脚(/RESET)在编程时必须连接到3.3VDC,高电平有效复位引脚(RESET)在编程时必须连接到地。 除以上引脚外,其它引脚在编程时可以悬空。

特殊情况

新出厂的IC (flash内容都是0xff)和被全局擦除的IC没有什么特别注意事项。以下特殊情况可能包含一个简短的测试模式,即如同在工厂进行ATE测试一样,它们可以被看作是未编程的IC。

几种特殊情况如下:

特殊功能寄存器(SFR)中的SECURE位置1。 目标代码将SECURE位置1。 IO RAM中的ECK-DIS位置1,禁止E_TCLK输出。 器件已经编程或片上计算引擎开启,防止flash读写(71M653x)。

这些特殊情况将在后续讨论。

加密(SECURE)位

加密位可以防止对flash内容进行读写。如果加密位在编程前置位,则没有硬件措施解锁,唯一的解锁办法是整片擦除并紧跟一个IC复位。

值得注意的是,加密(SECURE)位是MPU执行一段代码置位的,而不是由编程器置位,代码例程见图1。加密位确保用户程序不被非法窃取,但当IC需要编程/验证或重新编程时,需要几个附加步骤。

设置加密(SECURE)位的汇编例程

图1. 设置加密(SECURE)位的汇编例程

加密过程是:IC上电时,从地址0x0000开始执行程序,前60个MPU时钟周期是preboot周期,在这个周期中,ICE接口是被禁止的,起始代码可以设置加密(SECURE)位,使能flash加密功能。由于加密(SECURE)位只能置位不能清零(只能由硬件复位清零),而且在preboot期间ICE不能进行读写,故外部电路没有办法读写flash。加密(SECURE)位位于片上的特殊功能寄存器(SFR),各IC在数据手册中定义了各自的加密(SECURE)位位置。

ADM51 ICE

在仿真器用户界面,如果IC加密(SECURE)位置1,则显示图2所示界面。用户可以选择整片擦除并复位IC,复位最好的方法是断电后重新上电。对于有电池的情况,电池必须有一个短暂的断开,或发送复位信号强制IC复位。

此时,在仿真器用户界面将显示IC是一个普通的被擦除的空片。

 ICE界面提示加密(SECURE)位置位。

图2. ICE界面提示加密(SECURE)位置位

图3. 丢失E_TCLK时的ICE接口

图3. 丢失E_TCLK时的ICE接口

TFP2

TFP2将发出一个简单的状态信息,表明IC已经加密。

然后,TFP2将继续整片擦除操作,随后进行编程操作,无需用户干预。

如果IC是71M653x,IC的ICE_E信号将出现在编程接口,操作步骤如下:

TFP2擦除整片flash。 TFP2释放ICE_E信号,如果目标IC看门狗定时器处于使能状态,这将导致IC复位。 TFP2开始编程。

带有加密(SECURE)位设置目标程序的IC编程

带有加密(SECURE)位设置代码的编程和普通的编程没有什么区别,但要特殊考虑包含设置加密(SECURE)位指令的效验码,因为一旦开始执行代码,将无法访问flash。

ADM51仿真器和TFP2

下列方法用来校验flash存储器:

一旦MPU开始执行代码,将无法访问、验证flash。 通过暂停目标IC的程序运行实现操作验证。 一旦flash校验完成且开始执行程序,将无法做进一步的校验。

这个过程对用户透明。

ECK_DIS置位时的IC编程

这种情况产生一个挑战,因为E_TCLK信号是编程接口必不可少的。

ADM51 ICE

仿真器时钟信号丢失时,ADM51(WEMU51)将产生一个界面如图3所示。依据ECK_DIS置位的时机,重复复位目标可能在ECK_DIS置位之前使得ADM51暂停IC运行,ICE用户接口将表现正常,用户有机会擦除整片flash。

TFP2

TFP2可快速响应目标编程器接口,禁止E_TCLK对于TFP2来说不是问题。

IC含有部分或全部代码时的IC编程

对于71M653xIC,片上计算引擎(CE)的程序flash和MCU是共享的,CE使能信号封锁外部设备对flash的存取。CE使能控制位处于IO RAM 0x2000,第4位。

ADM51 ICE

典型的ADM51仿真器(WEMU51)截屏如图4所示,XDATA_1窗口显示了IO RAM 0x1FF0 ~ 0x2137 中的内容。黄色高亮区域对应于实际IO RAM寄存器,地址0x2000中的内容为0xB0。

在擦除或编程目标flash之前,地址0x2000的内容必须是0x00,这将终止CE运行,为目标IC的编程做准备。

TFP2

TFP2自动处理CE,无需用户干预。

 

ICE用户界面中的IO RAM

图4. ICE用户界面中的IO RAM

准备目标映像文件

ADM51 ICE和TFP2均处理Intel hex格式的映像文件,这种格式也适用于BPM编程器。

Intel hex文件是由一符合Intel hex文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。在Intel hex文件中,每一行包含一个hex记录,这些记录是由包含了机器码及常数的16进制数组成。

注意:器件编程要求各行按顺序排列,Maxim提供一个实用程序CHKSUM.EXE来处理Intel hex文件,用于编程。这个实用文件随TFP2一同提供。

记录格式

Intel hex文件由任意数量的16进制记录组成,每个记录包含5个字段,按以下格式排列:

:llaaaatt[dd…]cc

每组字符对应一个字段,每个字母代表一个16进制数字,每个字段至少由两个16进制数字组成——构成一个字节,如下所述:

:是冒号,每个Intel hex记录都由冒号开头。

ll 是数据长度字段,代表记录中的数据字节数(dd)。 aaaa 是地址字段,表示dd的起始地址。 tt 表示记录类型,它可以是以下数值之一:

00 – 数据记录

01 – 文件结束记录

02 – 扩展段地址记录

04 – 扩展线性地址记录

dd 是代表一个字节的数据字段,记录中可能包含多个数据字节,数据字节数必须与II字段一致。 cc是校验和字段,代表记录的校验和,校验和是整个记录的16进制数对(构成一个字节)求和计算的模256,用2的补码表示。

Intel hex文件由任意数目的以回车换行符结束的记录组成,下面是一个记录的示例:

:10246200464C5549442050524F46494C4500464C33

对这个记录的注释如下:

:10246200464C5549442050524F46494C4500464C33

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIcc->校验和(0x33)

IIIIIIIIIdd->数据(0x46,0x4C,0x55, …, 0x4C)

IIIaaaa->地址(0x2462)

Ill->数据长度(0x10)

:->冒号

其中:

10是记录中的数据长度。

2462是数据的起始地址。

00是记录类型。

464C…464C是数据。

33 是校验和。

Intel HEX386文件格式

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