CN110704073B - 一种微控制器编程器及其编程方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种微控制器编程器及其编程方法，主要用于解决现有通用编程器容易对微控制器误擦除、误烧写、速率慢、抗干扰能力差以及不能烧写内置PROM微控制器的问题，所述编程器包括：电源模块、待编程芯片、电平转换电路、施密特整形电路、模拟开关、处理器、串口通讯电路、PC上位机。串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收报文，该报文为十六进制编码，将报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到指令和数据；根据指令进行相关操作，可以实现微控制器的读、写、擦除、初始化的功能。

Description

一种微控制器编程器及其编程方法
技术领域
本发明一种微控制器编程器及其编程方法，属于通信技术领域。
背景技术
编程器是为可编程集成电路写入、读取数据的工具，主要用于单片机、存储器等芯片的编程，通常与计算机连接，配合上位机软件使用。
目前市面上的通用编程器针对性不强，烧写微处理器待编程芯片抗干扰能力差，成本较高，信号噪声大，容易对待编程芯片进行误烧写和误擦除操作。
发明内容
本发明的解决的技术问题是：克服现有技术不足，提出一种微控制器编程器及其编程方法，编程器为低噪声低成本微控制器编程器，本发明改进了编程器，基于微控制器时序，改进了数据传输方式，增加了信号整形电路，增强了抗干扰能力，降低了信号噪声，也降低了成本。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种微控制器编程器，包括：电源模块(1)、待编程芯片(2)、电平转换电路(3)、施密特整形电路(4)、模拟开关(5)、处理器(6)、串口通讯电路(7)；
其中电源模块(1)为待编程芯片(2)、电平转换电路(3)、施密特整形电路(4)、模拟开关(5)、处理器(6)、串口通讯电路(7)供电；
串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收报文(接收的报文，可以只包括指令，也可能包括：指令和数据)，该报文为十六进制编码，将报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；
处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到指令和数据；
指令，包括：读指令、写指令、擦除指令、初始化指令；
当得到初始化指令时，处理器(6)向模拟开关(5)发送初始化信号，模拟开关(5)打开，将初始化信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
施密特整形电路(4)，对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
电平转换电路(3)对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式；
当得到擦除指令时，处理器(6)向模拟开关(5)发送擦除信号，模拟开关(5)打开，将擦除信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
施密特整形电路(4)，对擦除信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
电平转换电路(3)对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据；
当得到写指令时，处理器(6)向模拟开关(5)发送写信号和数据，模拟开关(5)打开，将写信号和数据通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
施密特整形电路(4)，对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
电平转换电路(3)对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片(2)；
当得到读指令时，处理器(6)向模拟开关(5)发送读信号，模拟开关(5)打开，将读信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
施密特整形电路(4)，对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
电平转换电路(3)对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片(2)读取需要的数据，送至电平转换电路(3)，由电平转换电路(3)进行电平转换后，送至施密特整形电路(4)，施密特整形电路(4)进行滤波整形后，通过模拟开关(5)送回处理器(6)；
处理器(6)将模拟开关(5)送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路(7)转换成十六进制编码，送至外部PC上位机(8)。
优选的，电源模块(1)能够为待编程芯片(2)、电平转换电路(3)提供稳定的5V电压，为电平转换电路(3)、施密特整形电路(4)、模拟开关(5)、处理器(6)、串口通讯电路(7)提供稳定的3.3V电压，并且增加过流保护装置；3、根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：施密特整形电路(4)，能够减小信号传输过程中的过冲和低电平噪声，防止对待编程芯片(2)进行误擦除和误烧写操作；
优选的，模拟开关(5)，能够在处理器(6)控制下改变信号传输方向，可以防止总线冲突对器件造成损伤；
优选的，处理器(6)，能够接收外部PC上位机(8)发送的指令，对报文进行解码和译码，实现报文的收发，并对待编程芯片(2)发送指令和数据；
优选的，串口通讯电路(7)，能够接收外部PC上位机(8)发送的报文并转换成二进制编码的报文传输给处理器(6)，能够接收处理器(6)发送的报文并转换成十六进制编码的报文传输给外部PC上位机(8)；
本发明的一种微控制器编程器的编程方法，步骤如下：
S1、电源模块(1)为待编程芯片(2)、电平转换电路(3)、施密特整形电路(4)、模拟开关(5)、处理器(6)、串口通讯电路(7)供电；
S2、串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收包含初始化指令的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；
S3、处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到初始化指令；
S4、得到初始化指令后，处理器(6)向模拟开关(5)发送初始化信号，模拟开关(5)打开，将初始化信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
S5、施密特整形电路(4)，对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
S6、电平转换电路(3)对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
S7、待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式；进入编程模式后，可以对待编程芯片(2)进行编程操作；
S8、串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收包含擦除指令的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；
S9、处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到擦除指令；
S10、得到擦除指令后，处理器(6)向模拟开关(5)发送擦除信号，模拟开关(5)打开，将擦除信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
S11、施密特整形电路(4)，对擦除信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
S12、电平转换电路(3)对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
S13、待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据；
S14、判断是否需要向待编程芯片(2)写入数据，需要时执行步骤(15)，否则不进行操作；
S15、需要向待编程芯片(2)写数据时，串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收包含写指令和数据的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；
S16、处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到写指令和数据；
S17、得到写指令后，处理器(6)向模拟开关(5)发送写信号和数据，模拟开关(5)打开，将写信号和数据通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
S18、施密特整形电路(4)，对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
S19、电平转换电路(3)对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
S20、待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片(2)；
S21、步骤(20)数据写入待编程芯片(2)后，判断是否需要从待编程芯片(2)读出数据，需要时执行步骤(22)，否则不进行操作；
S22、当需要从待编程芯片(2)读取数据时，串口通讯电路(7)从外部PC上位机(8)接收包含读指令和数据的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器(6)；
S23、处理器(6)从串口通讯电路(7)接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到读指令和数据；
S24、得到读指令后，处理器(6)向模拟开关(5)发送读信号，模拟开关(5)打开，将读信号通过模拟开关(5)发送给施密特整形电路(4)；
S25、施密特整形电路(4)，对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路(3)；
S26、电平转换电路(3)对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片(2)；
S27、待编程芯片(2)接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片(2)读取需要的数据，送至电平转换电路(3)，由电平转换电路(3)进行电平转换后，送至施密特整形电路(4)，施密特整形电路(4)进行滤波整形后，通过模拟开关(5)送回处理器(6)；
S28、处理器(6)将模拟开关(5)送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路(7)转换成十六进制编码，送至外部PC上位机(8)。
优选的，步骤S1中，电源模块(1)能够为待编程芯片(2)、电平转换电路(3)提供稳定的5V电压，为电平转换电路(3)、施密特整形电路(4)、模拟开关(5)、处理器(6)、串口通讯电路(7)提供稳定的3.3V电压，并且电源模块(1)内具有过流保护装置。
优选的，步骤S5、步骤S11、步骤S18和步骤S25中，施密特整形电路(4)能够减小信号传输过程中的过冲和低电平噪声。
优选的，步骤S4、步骤S10、步骤S17和步骤S24中，模拟开关(5)，能够在处理器(6)控制下改变信号传输方向，还能够打开和闭合。
本发明与现有技术相比的优点：
(1)本发明采用了施密特整形电路，实现了多信号整形滤波，降低了信号噪声，提高了编程器的抗干扰能力，可以提高芯片烧写成功率。
(2)本发明采用了模拟开关实现信号的双向传输，可以防止信号的串扰和总线冲突，降低误烧写率。
(3)本发明采用了“保险丝+TVS管”的电源保护电路，可以更好的保护芯片，防止芯片因短路、静电等外因造成损坏。
(4)本发明利用处理器(6)IO口多的特点，数据传输采用并行方式，可以简化电路，降低成本，降低噪声，可以加快芯片编程速率。
(5)本发明利用PROM和F l ash烧写时序，可以烧写内置F l ash和内置PROM微控制器芯片，并且通过校对保证芯片烧写准确率。
(6)本发明采用操作前断电，操作时上电，操作结束后断电的方式，以及编程后多次读、校验的方式，保证数据正确率和烧写成功率
(7)本发明采用每次写一个单元数据就读一次，校验不通过多次烧写的方法，提高编程器编程成功率。
附图说明
图1为本发明的一种微控制器编程器结构示意图；
图2为本发明待编程芯片的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一种微控制器编程器进行进一步描述。
本发明提出了一种微控制器编程器，主要用于解决现有通用编程器容易对微控制器误擦除、误烧写、速率慢、抗干扰能力差以及不能烧写内置PROM微控制器的问题，所述编程器包括：电源模块、待编程芯片、电平转换电路、施密特整形电路、模拟开关、处理器、串口通讯电路、PC上位机。串口通讯电路7从外部PC上位机8接收报文，该报文为十六进制编码，将报文转换成二进制编码，传输至处理器6；处理器6从串口通讯电路7接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到指令和数据；根据指令进行相关操作，可以实现微控制器的读、写、擦除、初始化的功能。
本发明的一种微控制器编程器，包括：电源模块1、待编程芯片2、电平转换电路3、施密特整形电路4、模拟开关5、处理器6、串口通讯电路7；
其中电源模块1为待编程芯片2、电平转换电路3、施密特整形电路4、模拟开关5、处理器6、串口通讯电路7供电；
串口通讯电路7从外部PC上位机8接收报文(接收的报文，可以只包括指令，也可能包括：指令和数据)，该报文为十六进制编码，将报文转换成二进制编码，传输至处理器6；
处理器6从串口通讯电路7接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到指令和数据；
指令，包括：读指令、写指令、擦除指令、初始化指令；
当得到初始化指令时，处理器6向模拟开关5发送初始化信号，模拟开关5打开，将初始化信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；
施密特整形电路4，对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；
电平转换电路3对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；
待编程芯片2接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式；
当得到擦除指令时，处理器6向模拟开关5发送擦除信号，模拟开关5打开，将擦除信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；
施密特整形电路4，对擦除信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；
电平转换电路3对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；
待编程芯片2接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据；
当得到写指令时，处理器6向模拟开关5发送写信号和数据，模拟开关5打开，将写信号和数据通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；
施密特整形电路4，对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路3；
电平转换电路3对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片2；
待编程芯片2接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片2；
当得到读指令时，处理器6向模拟开关5发送读信号，模拟开关5打开，将读信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；
施密特整形电路4，对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；
电平转换电路3对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；
待编程芯片2接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片2读取需要的数据，送至电平转换电路3，由电平转换电路3进行电平转换后，送至施密特整形电路4，施密特整形电路4进行滤波整形后，通过模拟开关5送回处理器6；
处理器6将模拟开关5送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路7转换成十六进制编码，送至外部PC上位机8。
进一步优选的方案为：待编程芯片2包括：控制逻辑编辑器、OSC、PROM/FLASH、内部总线、并行I/O口；
本发明优选的方案针对生产现场环境差、待编程芯片插拔次数多、编程成功率要求高、不能有误擦除、误烧写的环境，设计出可以烧写内置PROM或内置f l ash微控制器的编程器，同时具有速率快、抗干扰能力强、噪声小、成本低、可以烧写内置PROM微控制器的优点，可以解决现有通用编程器容易误擦除、误烧写、抗干扰能力差、不能烧写内置PROM微控制器的缺点。
本发明的一种微控制器编程器，如图1所示，包括电源模块1、待编程芯片2、电平转换电路3、施密特整形电路4、模拟开关5、处理器6、串口通讯电路7，待编程芯片2内置PROM或内置f l ash微控制器进行读、写、擦除操作，具有速率快、抗干扰能力强、噪声小、成本低的优点。其中：
电源模块1的优选方案为：由具有保险丝和TVS管的保护模块和5V转3.3V低压LDO模块组成，其中保险丝为自熔断保险丝，在电流大于500mA时自动熔断，停止为整个微控制器编程器供电，在电流小于500mA时恢复供电，该装置可以防止电源反插、供电电压过大造成的电流过大，可以防止微控制器编程器中器件被烧坏。其中TVS管可以防止电源插头插拔时带来的静电损坏微控制器编程器中的器件。5V转3.3V低压LDO模块可以为编程器器件提供稳定5V和3.3V电压，同时输出电流大于1A，可以满足编程器驱动要求。
待编程芯片2的优选方案为：分为两种，一种为内置F l ash微控制器，另一种为内置PROM微控制器，结构框图如图2所示。其中，待编程芯片2包括：控制逻辑编辑器、OSC模块、PROM/FLASH、内部总线、并行I/O口；待编程芯片2设有：使能端、复位端、时钟输入端、电源端、接地端；使能端与复位端有两种状态，分别是有效和无效，有效和无效对应的电平分别为5V和0V。使能端、复位端与待编程芯片2中的控制逻辑编辑器相连，只有在使能端和复位端均有效，并且保持1s以上时间之后才可以控制PROM/F l ash进入编程模式，其中编程模式为芯片在进行读、写、擦除操作之前让待编程芯片保持的一种状态。时钟输入端与待编程芯片2中的OSC振荡器模块相连，使能端和复位端均有一个以上无效，则不输出控制指令，也不能控制PROM/F l ash；
由处理器6提供设定频率的方波，为待编程芯片2中控制逻辑编辑器提供时钟信号，控制逻辑编辑器中预存了执行的控制逻辑，电源端为控制逻辑编辑器和PROM/F l ash提供5V电源。其中I/O口与待编程芯片2中的内部总线相连，能够与处理器6进行数据和信号传输，处理器6解析出读、写、擦除、初始化指令后，处理器6解析出读、写、擦除、初始化指令，依次通过模拟开关5、施密特整形电路4、电平转换电路3，将电平转换电路3经过电平转换后输出的指令和数据通过I/O口送入待编程芯片2，指令通过内部总线传输至控制逻辑编辑器，在指令控制下，控制逻辑编辑器在OSC振荡器模块提供的时钟信号基准下，通过内部总线向F l ash或PROM发送相应控制信号，在控制逻辑编辑器发出的控制信号下对内置F lash/PROM进行读、写、擦除操作，其中数据在控制逻辑编辑器发出的控制信号控制下，能够通过内部总线传输至F l ash或PROM存储(具体送至F l ash或PROM的数据管脚)，或者从Fl ash或PROM存储中读出、或在F l ash或PROM中擦出。
电平转换电路3，由多个多路3.3V至5V电平转换收发器组成。通过处理器6控制，可以将施密特整形电路4输出的3.3V电平的信号和数据转换成5V传输至待编程芯片2，也可以将待编程芯片2输出的5V电平的信号和数据转换成3.3V电平的信号和数据传输至施密特整形电路4。
施密特整形电路4，由多个多路反相施密特触发器组成。可以将模拟开关5发来的信号和数据、电平转换电路3发来的信号和数据进行两级反相整形滤波，减小上升沿和下降沿的过冲和低电平噪声。
模拟开关5，优选由多个模拟开关器件组成。可以在处理器6的控制下实现信号和数据传输的“开”和“关”以及方向。通过模拟开关5可以实现，在编程器执行读操作时，信号和数据的方向为处理器6至待编程芯片2；在编程器执行编程、擦除操作时信号和数据的方向为待编程芯片2至处理器6。
处理器6，优选由ST公司生产的Cortex-M3内核32位微控制器芯片及其外围电路组成。内置时钟工作频率优选为72Mhz，满足高速率烧写的要求；可用I O口可达112个，满足并行发送数据要求；此外还有成本低、处理速度快、功耗低等优点。处理器6可以接收串口通讯电路7发送的二进制编码的报文，并进行解码。其中报文优选的格式，如表1所示：
表1报文优选的格式表
0 1 2 3 4…num+3 num+4 num+5
指令标志 数据长度num 末次发送标志 当前发送次数 数据位 结束位 结束位
其中处理器6在收到报文优选的格式(表1中)不同指令标志时会进行不同操作，同时对外部PC上位机8发送相应返回值。各种指令标志对应操作以及返回值如表2所示。
表2指令标志对应操作以及返回值表
指令标志 操作 返回值
“1” 擦除内置Flash微处理器 “1”
“2” 读内置PROM微处理器 “2”
“3” 写内置PROM微处理器 “3”
“4” 读内置Flash微处理器 “4”
“5” 写内置Flash微处理器 “5”
进一步优选的方案为：处理器6根据收到的不同指令发送对应的信号和数据，向模拟开关5发送信号和数据，模拟开关5打开，将信号和数据通过模拟开关5发送给施密特整形电路4，对信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的信号和数据，进行相应的操作。其中如果当前操作为“读”的时候，在读信号控制下，从待编程芯片2读取需要的数据，送至电平转换电路3，由电平转换电路3进行电平转换后，送至施密特整形电路4，施密特整形电路4进行滤波整形后，通过模拟开关5送回处理器6，处理器6将模拟开关5送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路7转换成十六进制编码，送至外部PC上位机8。
串口通讯电路7，由RS232总线线路驱动器和接收器及其外围电路组成。可以将外部PC上位机8发送的十六进制编码的报文转换成二进制编码的报文传输给处理器6，将处理器6发送的二进制编码的报文转换成十六进制编码的报文传输给外部PC上位机8。
其中，电源模块1与待编程芯片2电源管脚相连，为其提供5V电压；电源模块1与电平转换电路3电源管脚相连，为其提供5V和3.3V电压；电源模块1与施密特整形电路4电源管脚相连，为其提供3.3V电压；电源模块1与模拟开关5电源管脚相连，为其提供3.3V电压；电源模块1与模拟开关5电源管脚相连，为其提供3.3V电压；电源模块1与处理器6电源管脚相连，为其提供3.3V电压；电源模块1与串口通讯电路7电源管脚相连，为其提供3.3V电压。
其中，待编程芯片2的使能端、复位端、时钟输入端管脚和I O口管脚与电平转换电路3的5V一端相连，电平转换电路3的3.3V一端与施密特整形电路4相连，由此实现信号和数据3.3V至5V和5V至3.3V的电平转换；施密特整形电路4与模拟开关5相连，将经过整形滤波的信号和数据发送至模拟开关5；模拟开关5另一端与处理器6相连，在模拟开关5打开后，实现与处理器6的数据互传；处理器6的串口模块相应管脚与串口通讯电路7相应管脚相连，实现报文的传输。串口通讯电路7通过USB转232数据线与外部PC上位机8相连，实现报文的传输。
针对应用现场干扰大的问题，在电源模块1中加入“保险丝+TVS管”模块，提高了编程器的抗干扰能力；微处理器容易误擦除、误烧写的缺点，本发明优选使用施密特整形电路4，可以提高信号的完整性，并且采用操作前断电，操作时上电，操作结束后断电的方式，以及编程后多次读、校验的方式，保证数据正确率和烧写成功率；针对目前通用编程器无法烧写内置PROM微处理器的问题，同时加入了内置Flash微处理器和内置PROM微处理器的读写功能，并针对内置PROM微处理器的特点，采用每次写一个单元数据就读一次，校验不通过多次烧写的方法，提高编程器读写成功率；针对目前通用编程器烧写速率低的问题，选用新型高速处理器6，并且利用处理器6IO口多的优点，对数据采用并行传输，提高了烧写的速率。
本发明实现编程器写入速度提高的进一步方案为：
在数据传输过程中，数据传输速率的计算公式为
Figure GDA0004056635030000131
其中T为一个数字脉冲信号的宽度，单位为秒；N为一个码元所取得有效离散值个数。一般情况下N＝2，所以数据传输速率公式一般情况下可以简化为：
Figure GDA0004056635030000132
所以要提高数据传输速率R，必须要减小数字脉冲信号的宽度T，也就是提高IO口输出频率，本发明优选更换处理器6至更快处理速率芯片，如FPGA等，以提高编程器写入速度。
本发明实现编程器可靠性提升的进一步方案如下：将编程器中的商业级芯片和电阻、电容、电感、接插件等都换成军级器件，进一步提升编程器可靠性。
本发明实现编程器稳定性提高的进一步方案，如下：在编程器中增加去藕电容、增加滤波模块、增加匹配电阻数量，可以提升编程器稳定性，进一步优化电路板走线和元器件摆放、优化器件选型可以进一步提升编程器稳定性。
本发明的编程器优选的工作模式，如下：
1)待编程芯片选择WINBOND的W78E51 C微处理器芯片,该芯片内置4KBF l ash,工作电压为5V。将该待编程芯片放入编程器，然后根据需求，预先编写程序逻辑代码，通过编译软件生成HEX文件，即十六进制程序代码。
2)通过外部PC上位机8打开该HEX文件，得到需要的数据。
3)等待外部PC上位机8发送指令，根据流程，首先发送包含初始化指令的报文，经过串口通讯电路7转换为二进制编码的报文，传送至处理器6，处理器6进行解码后向模拟开关5发送初始化信号；模拟开关5打开，将初始化信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；施密特整形电路4，对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式，可以进行接下来的其它操作。
4)然后发送包含擦除指令的报文，经过串口通讯电路7转换为二进制编码的报文，传送至处理器6，处理器6进行解码后向模拟开关5发送擦除信号；模拟开关5打开，将擦除信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；施密特整形电路4，对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据。
5)然后发送包含读指令的报文，经过串口通讯电路7转换为二进制编码的报文，传送至处理器6，处理器6进行解码后向模拟开关5发送读信号，模拟开关5打开，将读信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；施密特整形电路4，对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片2读取需要的数据，送至电平转换电路3，由电平转换电路3进行电平转换后，送至施密特整形电路4，施密特整形电路4进行滤波整形后，通过模拟开关5送回处理器6；处理器6将模拟开关5送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路7转换成十六进制编码，送至外部PC上位机8，通过PC上位机判断是否擦除成功，擦除成功则进行下一步操作，如果不成功则重复第4)、5)步操作。
6)然后发送包含写指令和数据的报文，经过串口通讯电路7转换为二进制编码的报文，传送至处理器6，处理器6向模拟开关5发送写信号和数据，模拟开关5打开，将写信号和数据通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；施密特整形电路4，对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片2；
7)然后发送包含读指令的报文，经过串口通讯电路7转换为二进制编码的报文，传送至处理器6，处理器6进行解码后向模拟开关5发送读信号，模拟开关5打开，将读信号通过模拟开关5发送给施密特整形电路4；施密特整形电路4，对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路3；电平转换电路3对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片2；待编程芯片2接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片2读取需要的数据，送至电平转换电路3，由电平转换电路3进行电平转换后，送至施密特整形电路4，施密特整形电路4进行滤波整形后，通过模拟开关5送回处理器6；处理器6将模拟开关5送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路7转换成十六进制编码，送至外部PC上位机8，通过PC上位机判断是否写成功，如果读出的数据与写入的数据完全一致，则说明此次烧写操作成功，如果不一致，则重复第6)、7)步。
8)重复第6)、7)步三次，如果每次出的数据与写入的数据完全一致，则判定该片微控制器烧写成功，整个烧写流程完毕。
对本发明编程器进行读写测试，首先接通电源，准备10只不同微控制器，分别放入编程器，进行擦除、查空、写的操作，然后连续读、校验两次，记录结果，再更换另一只微控制器，进行同样的操作并记录结果，最终试验结果如表3所示。
表3试验结果表
Figure GDA0004056635030000151
Figure GDA0004056635030000161
可以看到正确率为96.7％。
再用本发明所述编程器在同等条件下进行上述试验，并记录试验结果，如表4所示。
表4试验结果记录表
Figure GDA0004056635030000162
可以看到正确率为100％。通过比较可以看出，本发明所述编程器可以提高烧写成功率。
本发明采用了施密特整形电路，实现了多信号整形滤波，降低了信号噪声，提高了编程器的抗干扰能力，可以提高芯片烧写成功率，采用了模拟开关实现信号的双向传输，可以防止信号的串扰和总线冲突，降低误烧写率，进一步采用了“保险丝+TVS管”的电源保护电路，可以更好的保护芯片，防止芯片因短路、静电等外因造成损坏。利用处理器6的IO口多的特点，数据传输采用并行方式，可以简化电路，降低成本，降低噪声，可以加快芯片编程速率。利用PROM和F l ash烧写时序，可以烧写内置F l ash和内置PROM微控制器芯片，并且通过校对保证芯片烧写准确率。
本发明采用操作前断电，操作时上电，操作结束后断电的方式，以及编程后多次读、校验的方式，保证数据正确率和烧写成功率，本发明采用每次写一个单元数据就读一次，校验不通过多次烧写的方法，提高编程器编程成功率。

Claims (10)

1.一种微控制器编程器，其特征在于包括：电源模块（1）、待编程芯片（2）、电平转换电路（3）、施密特整形电路（4）、模拟开关（5）、处理器（6）、串口通讯电路（7）；
其中，电源模块（1）为待编程芯片（2）、电平转换电路（3）、施密特整形电路（4）、模拟开关（5）、处理器（6）、串口通讯电路（7）供电；
串口通讯电路（7）从外部PC上位机（8）接收报文，该报文为十六进制编码，将报文转换成二进制编码，传输至处理器（6）；处理器（6）从串口通讯电路（7）接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到指令和数据；
指令，包括：读指令、写指令、擦除指令、初始化指令；
当得到初始化指令时，处理器（6）向模拟开关（5）发送初始化信号，模拟开关（5）打开，将初始化信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
施密特整形电路（4），对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
电平转换电路（3）对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式；
当得到擦除指令时，处理器（6）向模拟开关（5）发送擦除信号，模拟开关（5）打开，将擦除信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
施密特整形电路（4），对擦除信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
电平转换电路（3）对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据；
当得到写指令时，处理器（6）向模拟开关（5）发送写信号和数据，模拟开关（5）打开，将写信号和数据通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
施密特整形电路（4），对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
电平转换电路（3）对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片（2）；
当得到读指令时，处理器（6）向模拟开关（5）发送读信号，模拟开关（5）打开，将读信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
施密特整形电路（4），对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
电平转换电路（3）对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片（2）读取需要的数据，送至电平转换电路（3），由电平转换电路（3）进行电平转换后，送至施密特整形电路（4），施密特整形电路（4）进行滤波整形后，通过模拟开关（5）送回处理器（6）；
处理器（6）将模拟开关（5）送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路（7）转换成十六进制编码，送至外部PC上位机（8）。
2.根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：电源模块（1）能够为待编程芯片（2）、电平转换电路（3）提供稳定的5V电压，为电平转换电路（3）、施密特整形电路（4）、模拟开关（5）、处理器（6）、串口通讯电路（7）提供稳定的3.3V电压，并且电源模块（1）内具有过流保护装置。
3.根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：施密特整形电路（4）能够减小信号传输过程中的过冲和低电平噪声。
4.根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：模拟开关（5），能够在处理器（6）控制下改变信号传输方向。
5.根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：处理器（6），能够接收外部PC上位机（8）发送的指令，对报文进行解码和译码，实现报文的收发，并通过施密特整形电路（4）和电平转换电路（3），对待编程芯片（2）发送指令和数据。
6.根据权利要求1所述的一种微控制器编程器，其特征在于：串口通讯电路（7），能够接收外部PC上位机（8）发送的报文并转换成二进制编码的报文传输给处理器（6），能够接收处理器（6）发送的报文并转换成十六进制编码的报文传输给外部PC上位机（8）。
7.一种微控制器编程器的编程方法，其特征在于步骤如下：
S1、电源模块（1）为待编程芯片（2）、电平转换电路（3）、施密特整形电路（4）、模拟开关（5）、处理器（6）、串口通讯电路（7）供电；
S2、串口通讯电路（7）从外部PC上位机（8）接收包含初始化指令的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器（6）；
S3、处理器（6）从串口通讯电路（7）接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到初始化指令；
S4、得到初始化指令后，处理器（6）向模拟开关（5）发送初始化信号，模拟开关（5）打开，将初始化信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
S5、施密特整形电路（4），对初始化信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
S6、电平转换电路（3）对初始化信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
S7、待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的初始化信号，进入编程模式； 进入编程模式后，可以对待编程芯片（2）进行编程操作；
S8、串口通讯电路（7）从外部PC上位机（8）接收包含擦除指令的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器（6）；
S9、处理器（6）从串口通讯电路（7）接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到擦除指令；
S10、得到擦除指令后，处理器（6）向模拟开关（5）发送擦除信号，模拟开关（5）打开，将擦除信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
S11、施密特整形电路（4），对擦除信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
S12、电平转换电路（3）对擦除信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
S13、待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的擦除信号，擦除自身的数据；
S14、判断是否需要向待编程芯片（2）写入数据，需要时执行步骤（15），否则不进行操作；
S15、需要向待编程芯片（2）写数据时，串口通讯电路（7）从外部PC上位机（8）接收包含写指令和数据的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器（6）；
S16、处理器（6）从串口通讯电路（7）接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到写指令和数据；
S17、得到写指令后，处理器（6）向模拟开关（5）发送写信号和数据，模拟开关（5）打开，将写信号和数据通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
S18、施密特整形电路（4），对写信号和数据进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
S19、电平转换电路（3）对写信号和数据进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
S20、待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的写信号和数据，在写信号控制下，将数据写入待编程芯片（2）；
S21、步骤（20）数据写入待编程芯片（2）后，判断是否需要从待编程芯片（2）读出数据，需要时执行步骤（22），否则不进行操作；
S22、当需要从待编程芯片（2）读取数据时，串口通讯电路（7）从外部PC上位机（8）接收包含读指令和数据的报文，该报文为十六进制编码，将该报文转换成二进制编码，传输至处理器（6）；
S23、处理器（6）从串口通讯电路（7）接收二进制编码的报文，对该报文进行解码，得到读指令和数据；
S24、得到读指令后，处理器（6）向模拟开关（5）发送读信号，模拟开关（5）打开，将读信号通过模拟开关（5）发送给施密特整形电路（4）；
S25、施密特整形电路（4），对读信号进行整形滤波后，送至电平转换电路（3）；
S26、电平转换电路（3）对读信号进行电平转换后，送至待编程芯片（2）；
S27、待编程芯片（2）接收到经过电平转换后的读信号，在读信号控制下，从待编程芯片（2）读取需要的数据，送至电平转换电路（3），由电平转换电路（3）进行电平转换后，送至施密特整形电路（4），施密特整形电路（4）进行滤波整形后，通过模拟开关（5）送回处理器（6）；
S28、处理器（6）将模拟开关（5）送回的数据，进行译码后，得到报文，通过串口通讯电路（7）转换成十六进制编码，送至外部PC上位机（8）。
8.根据权利要求7所述的一种微控制器编程器的编程方法，其特征在于步骤如下：步骤S1中，电源模块（1）能够为待编程芯片（2）、电平转换电路（3）提供稳定的5V电压，为电平转换电路（3）、施密特整形电路（4）、模拟开关（5）、处理器（6）、串口通讯电路（7）提供稳定的3.3V电压，并且电源模块（1）内具有过流保护装置。
9.根据权利要求7所述的一种微控制器编程器的编程方法，其特征在于步骤如下：步骤S5、步骤S11、步骤S18和步骤S25中，施密特整形电路（4）能够减小信号传输过程中的过冲和低电平噪声。
10.根据权利要求7所述的一种微控制器编程器的编程方法，其特征在于步骤如下：步骤S4、步骤S10、步骤S17和步骤S24中，模拟开关（5），能够在处理器（6）控制下改变信号传输方向，还能够打开和闭合。
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