Описание типов и характеристик программаторов для программируемых логических интегральных схем

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин, ...

УДК 004.351

ОПИСАНИЕ ТИПОВ И ХАРАКТЕРИСТИК ПРОГРАММАТОРОВ ДЛЯ ПРОГРАММИРУЕМЫХ ЛОГИЧЕСКИХ ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

К.А. Гришин

Рассматриваются типы и характеристики программаторов для программируемых логических интегральных схем. Описывается устройство программаторов типа USB-Blaster и ByteBlasterMV. Представлены электрические схемы программаторов.

Ключевые слова: программатор, программируемые логические интегральные схемы, микроконтроллер.

Программатор - это аппаратно-программное устройство, которое служит для считывания или записи информации в запоминающее устройство (внутреннюю память микроконтроллеров).

В случае, если нужно один раз запрограммировать микроконтроллерное устройство, можно воспользоваться обычным программатором, который подключается к COM- или LPT- порту. Например, самым простым программатором для микросхем AVR является кабель из 6 проводов и 4 резисторов (программатор PonyProg).

С помощью обычного программатора можно загружать программы в формате hex во многие микроконтроллеры AVR, не тратя лишнего времени и средств. Кроме того, программатор можно использовать как внутрисхемный, благодаря чему можно программировать микроконтроллер AVR не извлекая его из устройства.

Подключаются такие программаторы к компьютеру с помощью специальной программы (которая тоже называется программатором). Она передает прошивку с компьютера, а устройство только записывает ее в память микросхемы. Программаторы могут подключаться через последовательный или параллельный порт, через USB-разъем и т.д. Современные программаторы подключаются, как правило, через USB.

USB-программатор предназначен для программирования микропроцессорных устройств определенной компании (зависит от марки программатора) в собранном виде. С помощью него заметно упрощается процесс настройки программного обеспечения (ПО).

Для программирования программируемых логических интегральных схем (ПЛИС) часто используются 2 типа программаторов: USB-Blaster (рис. 1) и ByteBlasterMV.

Известия ТулГУ. Технические науки. 2D1S. Вып. Я

USB-Blaster - программатор, разработанный фирмой «Altéra» для своих ПЛИС. Имеет три интерфейса программирования: JTAG, Active Serial и Passive Serial. Предназначен для программирования и отладки ПЛИС фирмы «Altera». Скорость загрузки данного программатора в сравнении с параллельным портом загрузки быстрее в 6 раз.

К характеристикам USB-Blaster относят: встроенная функция логического анализатора SignalTap II; поддержка всех микроконтроллеров ALTERA; USB 2.0 480 bps; CPLD: MAX3000, MAX7000, MAX9000 и MAXII т.д.; FPGA: Stratix, StratixII, StratxIII, Циклон, CycloneII, CycloneIII, ACEX1K, APEX20K и FLEX10K т.д.; конфигурация: EPCS1, EPCS4, EPCS16, EPCS64, EPC1, EPC4 т.д.; поддержка трех видов загрузки: А.С., PS и JTAG.

Для программатора ByteBlasterMV характерны характеристики: устройство ByteBlasterMV служит для загрузки конфигурации в ПЛИС Altera через параллельный порт персонального компьютера (рис.2).

Устройство ByteBlasterMV обеспечивает конфигурирование ПЛИС с различным напряжением питания (VCC 3.3 В или 5.0 В), на что указывают буквы MV - Multi Volt. Обеспечивает программирование семейств, выполненных по технологии EEPROM: MAX 9000, MAX 7000S, MAX 7000A, MAX 3000A. Обеспечивает конфигурирование семейств, выполненных по технологии SRAM: APEX 20K, FLEX 10K (включая FLEX 10KA и FLEX 10KE), FLEX 8000 и FLEX 6000.

Устройство ByteBlasterMV обеспечивает следующие режимы загрузки конфигурации: PS-режим (пассивный последовательный режим [PS - Passive Serial]) - используется для конфигурации микросхем семейств APEX 20K, FLEX 10K, FLEX 8000 и FLEX 6000; JTAG-режим - используется для программирования или конфигурирования микросхем семейств APEX 20K, FLEX 10K, MAX 9000, MAX 7000S, MAX 7000A, MAX 3000A.

Рис. 1. Программатор USB-Blaster

Математическое и программное обеспечение вычислительных машин,

Рис. 2. Подключение устройства ByteBlasterMV

Для подключения к параллельному порту персонального компьютера используется 25-контактный разъем. Для подключения загрузочного кабеля к конфигурируемой плате используется 10-контактный разъем. Для конфигурирования 2,5-вольтовых микросхем семейств APEX 20K, FLEX 10K резисторы и контакт VCC (рис.3) подключают к напряжению питания 3,3 В, а контакт VCCINT - к напряжению питания 2,5 В.

Рис. 3. Электрическая схема устройства ByteBlasterMV

В Р8-режиме на контакт УССЮ устройства должно быть подано напряжение 2,5 или 3,3 В, а на контакт УСС - 3,3 В. В ХГЛО-режиме на контакт УССЮ должно быть подано напряжение источника питания 2,5 В или 3,3 В.

Устройство Бу1еБ1аБ1егМУ соединяется с параллельным портом персонального компьютера при помощи стандартного 25-контактного разъёма. Для подключения загрузочного кабеля к конфигурируемой плате

Известия ТулГУ. Технические науки. 2018. Вып. 9

используется двухрядный 10-контактный штыревой разъём. Контакты разъема должны быть соединены с конфигурационными выводами микросхем. Через этот разъем подается питание от конфигурируемой платы на устройство ByteBlasterMV.

Как правило, программатор имеет два интерфейса - один для подключения микроконтроллера, второй для подключения к компьютеру. Для того чтобы подключить микроконтроллер, можно воспользоваться режимом последовательного программирования ISP. Для управления программатором нужно устанавливать специальные программы.

Список литературы

1. Алехин В. А. Микроконтроллеры PIC: основы программирования и моделирования в интерактивных средах MPLAB IDE, mikroC, TINA, Proteus. Практикум. М.: ГЛТ, 2016. 248 c.

2. Максфилд Клайв Проектирование на ПЛИС. Архитектура, средства и методы. Курс молодого бойца. М.: ДМК Пресс, Додэка XXI, 2015. 408 c.

Гришин Константин Анатольевич, аспирант, GrishKons92@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

DESCRIPTION OF TYPES AND CHARACTERISTICS OF PROGRAMMERS FOR PROGRAMMABLE LOGICAL DEVISES

K.A. Grishin

The types and characteristics of programmers for programmable logic devices are considered. Devices for programmers such as USB-Blaster and ByteBlasterMV are described. The electrical schemes of the programmers are considered.

Key words: programmer, programmable logic integrated circuits, microcontroller.

Grishin Konstantin Anatolyevich, postgraduate, GrishKons92@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University