ПРОГРАММАТОР ПАМЯТИ ПРОГРАММ FLASH И ПАМЯТИ ДАННЫХ EEPROM МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ФИРМЫ MICROCHIP

Полезная модель относится к области микропроцессорной и микроконтроллерной схемотехники, а именно к устройствам
программирования FLASH памяти программ и EEPROM памяти данных современных 8-ми разрядных PIC микроконтроллеров фирмы MICROCHIP.
Известен аналог - «Программатор фирмы Microchip AN-589», описанный по адресу: http://ww1.microchip.com/downloads/en/AppNotes/ 00589a.pdf. Принципиальная электрическая схема аналога представлена на рисунке в приложении к описанию заявляемой полезной модели. Аналог (см. рис. - аналог) включает в себя: параллельный LPT - порт (контакты: DO, D1, D2, D3, D4, D6, АСК, BUSU, РЕ и GND); внешний источник питания Vpp (13,5V) с интегральным стабилизатором напряжения U1(LM340-5), выходное напряжение которого используется для питания схемы программатора и программируемого микроконтроллера +5VDC; транзисторы Q1, Q2, Q3, формируют необходимые для программирования перепады напряжений на выводе MCLR программируемого микроконтроллера; микросхема U2 формирует сигналы программирования на выводах DATA и CLOCK программируемого микроконтроллера. Фирма Microchip при разработке программатора AN-589 ориентировала его на программирование микроконтроллера PIC16C84 и подобных ему с индексами С и CR однократно программируемых 8-ми разрядных микроконтроллеров (например: PIC16C72, PIC16CR72 и другие подобные им).
При оригинальности технического решения, недостатками аналога являются:
1) сложность конструкции обусловленная тем, что при разработке и создании программаторов с использованием в качестве интерфейса параллельного LPT - порта наличие внешнего источника питания является безусловно обязательным, что существенно усложняет схему программатора;
2) без доработки принципиальной электрической схемы в подавляющем большинстве случаев аналог не может обеспечить качественное программирование многократно электрически перепрограммируемых памяти программ FLASH и памяти данных EEPROM
современных 8-ми разрядных микроконтроллеров (такие микроконтроллеры имеют в своем обозначении букву F: PIC16F627, PIC16F628 и др.).
Наиболее близким по техническому решению является устройство -прототип: «Программатор JDM», описанный по адресу: http://zps-electronics.com/docs/145/cirquit.gif. Принципиальная электрическая схема прототипа представлена на рисунке в приложении к описанию заявляемой полезной модели. Прототип (см. рис. - прототип) включает в себя: панель для установки программируемого микроконтроллера DIP-18; последовательный СОМ - порт старого образца DB25F с контактами TXD, GND, CTS, DTR и RTS; выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения (5,1 В и 5,1+8,2=13,3 В) на элементах D3, D4, D2, D6 и С2, С3, обеспечивающий питание программатора непосредственно от СОМ - порта компьютера, без каких - либо дополнительных источников питания программатора; транзистор в ключевом режиме Q1 с защитными диодами D5 и D7 для подачи программирующего напряжения на вывод MCLR программируемого микроконтроллера; электронный коммутатор на транзисторе Q2 осуществляет коммутацию сигналов программирования микроконтроллера и проверку результатов программирования. Прототип ориентирован, также как и аналог, на программирование однократно программируемых PIC микроконтроллеров PIC12C508, PIC12C509, PIC12C50X и др. (индекс С - означает однократно программируемые микроконтроллеры, к таким относятся и перечисленные в аналоге)
Прототип лишен первого недостатка аналога, но у него остается основной недостаток (указанный в п.2). аналога:
без доработки принципиальной электрической схемы в подавляющем большинстве случаев прототип не может обеспечить качественное программирование многократно электрически перепрограммируемых памяти программ FLASH и памяти данных EEPROM современных 8-ми разрядных микроконтроллеров (такие микроконтроллеры имеют в своем
обозначении букву F: PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F627, PIC16F628, PIC16F873, PIC16F873A, и др.).
Предлагаемой полезной моделью решается задача обеспечения возможности надежного программирования памяти программ FLASH и памяти данных EEPROM большинства 8-ми разрядных PIC микроконтроллеров фирмы MICROCHIP, используемых в современной микроконтроллерной схемотехнике: микроконтроллеры среднего поколения PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F873, PIC16F874, PIC16F876, PIC16F877 и др., а также микроконтроллеры старшего поколения PIC18F242, PIC18F252, PIC18F442, PIC18F452 и др. Следует отметить то достоинство, что фирма MICROCHIP выпускает различные типы микроконтроллеров в однотипных корпусах с теми-же выводами для питания и программирования.
Поставленная задача достигается тем, что в программатор памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров фирмы Microchip, содержащий панель для установки микроконтроллеров DIP-18, СОМ-порт для подключения к компьютеру, выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения, который питается тактовыми импульсами СОМ-порта, транзистор в ключевом режиме с защитными диодоми в цепи вывода MCLR для подачи напряжения программирования на микроконтроллер, коммутатор на транзисторе, осуществляющий подачу сигналов программирования с СОМ-порта на вывод OSI (PGD) микроконтроллера и осуществляющий проверку результатов программирования по выводу OSO (PGC), введены транзисторный регулятор напряжения для установки рабочего напряжения программирования на выводе MCLR микроконтроллера, две панели DIP-28 и DIP-40 для установки соответствующих микроконтроллеров, три керамических блокировочных конденсатора в панелях DIP-18, DIP-28 и DIP-40 между выводами Vss и Vdd, два керамических блокировочных конденсатора в выпрямителе с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения, в два раза увеличены емкости электролитических
конденсаторов выпрямителя с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения.
За счет введения в программатор дополнительных элементов и устройств получены следующие результаты:
- введение двух панелей DIP-28 и DIP-40 обеспечило возможность программирования памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров фирмы Microchip с 28-ми и 40-ка выводами, соответственно;
- установка трех керамических блокировочных конденсаторов в панелях DIP-18, DIP-28 и DIP-40 между выводами Vss и Vdd обеспечило подавление высокочастотных наводок и помех, что реализовало возможность гарантированного программирования памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров;
- включение двух керамических блокировочных конденсаторов в выпрямителе с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения дополнительно обеспечило подавление высокочастотных наводок и помех, что благоприятно сказалось на эффективности программирования памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров;
- увеличение в два раза емкости электролитических конденсаторов выпрямителя с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения привело к снижению пульсаций напряжений питания микроконтроллера Vss и Vdd, и напряжения программирования на выводе MCLR;
- введение транзисторного регулятора напряжения обеспечило точную установку напряжения программирования на выводе MCLR при программировании различных серий микроконтроллеров.
Таким образом, в результате принятых мер полезная модель устраняет недостаток прототипа и обеспечивает возможность надежного программирования памяти программ FLASH и памяти данных EEPROM большинства восьмиразрядных PIC микроконтроллеров фирмы MICROCHIP, используемых в современной микроконтроллерной схемотехнике:
микроконтроллеры среднего поколения PIC16F83, PIC16F84, PIC16F84A, PIC16F627, PIC16F628, PIC16F873, PIC16F873A, PIC16F874, PIC16F874A, PIC16F876, PIC16F876A, PIC16F877, PIC16F877A и др., а также микроконтроллеры старшего поколения PIC18F242, PIC18F252, PIC18F442, РIС18F452 и др.
На фиг. изображена принципиальная электрическая схема устройства - полезной модели - программатора памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров фирмы Microchip.
CT
CT
Программатор памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров фирмы Microchip (см. фиг.) включает в себя: СОМ-порт (DB9F) 1 с выводами TXD, SG, CTS, DTR и RTS; выпрямитель с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения на диодах 2 и 3 (КД522Б), стабилитроне 4 (в модели применен КС156А с U=5,0-5,5 В при I=20 мА), стабилитроне 5 (в модели применен КС406Б без подбора параметров), электролитических конденсаторах фильтра 6 и 7, емкость которых в модели увеличена до 47,0 и 220,0 мкФ, соответственно; введенные в выпрямитель с удвоением и стабилизацией напряжения два керамических конденсаторах 8 и 9 емкостью 0,1 мкФ; напряжение 5,0-5,5 В подается на выводы питания Vss и Vdd программируемых микроконтроллеров; введенный в модель регулятор напряжения на транзисторе 10 (КТ3107Б), подстроечном резисторе 11 (3,3 кОм), резисторе 12 (10 кОм) и электролитическом конденсаторе 13 (100 мкФ), обеспечивающий установку напряжения интетвала 12-15 В на выводе MCLR программируемых микроконтроллеров; транзистор в ключевом режиме 14 (КТ3102Б) с защитными диодами 15 и 16 (КД522Б) обеспечивает подачу питания на выводе MCLR программируемых микроконтроллеров; кроме панели DIP-18 17 с 18-ти выводами в модель введены две панели для установки микроконтроллеров DIP-28 18 и DIP-40 19 с 28-ми и 40-ка выводами,
соответственно, причем выводы одного функционального назначения объединены, так как одновременно программируется только один микроконтроллер, а на панелях 17, 18 и 19 (см. фиг.) показаны только выводы питания и программирования; в модели на панелях 17, 18 и 19 выводы контактов Vss и Vdd зашунтированы блокировочными керамическими конденсаторами 20, 21 и 22 с емкостью 0,1 мкФ, каждый; электронный коммутатор на транзисторе 23 (КТ3102Б) с резисторами 24 (10 кОм) и 25 (1,5 кОм) осуществляет коммутацию сигналов программирования микроконтроллеров и проверку результатов программирования, проходящих через СОМ-порт 1 с компьютера и обратно на него.
Программатор памяти программ flash и памяти данных eeprom микроконтроллеров фирмы Microchip (см. фиг.) работает следующим образом. Микроконтроллер, подлежащий программированию, вставляется в соответствующую панель программатора 17, 18 или 19. СОМ-порт 1 программатора подключается к компьютеру на котором установлена одна из известных управляющих программатором программ (например, управляющая программа «IC-Prog», которую можно взять на сайте http://www.ic-prog.com). Далее в управляющую программу заносится полученный любым из известных способов НЕХ-файл алгоритма работы микроконтроллера. Затем управляющая программа подает сигналы на СОМ-порт 1 программатора и последний работает следующим образом: начинает работать выпрямитель с последовательным умножением и стабилизацией напряжения на элементах 2-9; подается питание 5,0-5,5 В на выводы программируемого микроконтроллера Vss и Vdd; регулятор напряжения на элементах 10-13 подает регулируемое напряжение 12-15 В на транзисторный ключ на элементах 14-16; при подаче сигнала TXD с СОМ-порта транзисторный ключ на элементах 14-16 подает питание программирования на вывод MCLR микроконтроллера, который теперь готов
непосредствунно к записи в него НЕХ-файла алгоритма работы микроконтроллера; по сигналам управляющей программы с компьютера через СОМ-порт 1 электронный коммутатор на элементах 23, 24 и 25 осуществляет по выводам микроконтроллера OSO (РGС) и OSI (PGD) запись НЕХ-файла в память программ flash и память данных eeprom микроконтроллера с последующей проверкой безошибочности программирования микроконтроллера. Так как перечень программируемых полезной моделью микроконтроллеров весьма велик, то при программировании различных типов микроконтроллеров иногда возможны случаи когда необходима регулировка напряжения на выводе MCLR микроконтроллера с помощью подстроечного резистора 11.
Таким образом, введение в полезную модель дополнительно: двух панелей DIP-28 18 и DIP-40 19 для установки 28-ми и 40-ка выводных микроконтроллеров, соответственно; трех керамических блокировочных конденсаторов 20-22 в панелях DIP-18, DIP-28 и DIP-40 между выводами Vss и Vdd; двух керамических блокировочных конденсаторов 8 и 9 в выпрямителе с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения; увеличение в два раза емкости электролитических конденсаторов 6 и 7 выпрямителя с последовательным удвоением и стабилизацией напряжения; транзисторного регулятора напряжения 10-13 для установки рабочего напряжения программирования на микроконтроллере, обеспечило качественное и надежное программирование многократно электрически перепрограммируемых памяти программ flash и памяти данных eeprom большинства современных 8-ми разрядных PIC микроконтроллеров фирмы Microchip.