DE19602296C2

DE19602296C2 - Schreibgerät für ein in einen Mikrocomputer eingebautes Flash-EEPROM

Info

Publication number: DE19602296C2
Application number: DE19602296A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Iizuka; Hiroshi Hikichi
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1995-01-23
Filing date: 1996-01-23
Publication date: 1998-03-12
Anticipated expiration: 2016-01-24
Also published as: JPH08203288A; KR100233182B1; KR960030253A; US5694360A; DE19602296A1

Description

Die vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Schreibgerät für einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM), welcher in einen Mikrocomputer eingebaut ist, der auf einer Leiterplatte montiert ist.

Anders als bei einem UV-löschbaren PROM, welches zum Löschen mit ultraviolettem Licht und Schreiben mit einem PROM-Schreibgerät von einer Leiterplatte abmontiert werden muß, kann ein EEPROM im auf der Leiterplatte montierten Zustand gelöscht und beschrieben werden. Dadurch ist es möglich, während des Herstellungsprozesses einen Softwarefehler zu korrigieren, für verschiedene Bestimmungsorte verschiedene Software zu schreiben, oder eine Datentabelle neu zu schreiben. Ein EEPROM muß nicht von der gedruckten Leiterplatte abmontiert werden, um ein darin gespeichertes Programm zu korrigieren.

Ein eingebautes (On-Board) Schreibgerät wird dazu verwendet, ein Flash-EEPROM neu zu schreiben, welches in einen Mikrocomputer eingebaut ist, der auf einer Benutzerleiterplatte montiert ist. Fig. 1 zeigt z. B. ein Blockschaltbild eines herkömmlichen eingebauten Schreibgeräts und eines Benutzersystems. Bezug nehmend auf Fig. 1 besteht das eingebaute Schreibgerät aus einem Schnittstellenbereich 104 und einem Host-Bereich 106, der einen nicht gezeigten Host-Computer einschließt der Schnittstellenbereich 104 besteht aus den Versorgungsspannungseinheiten 142 und 144, einer Kommunikationsschnittstellenschaltung 146, einem Speicher 148 und einem Kontrollbereich 150. Die Versorgungsspannungseinheit 142 liefert eine Versorgungsspannung V_DD2 von 5 V an die Kommunikationsschnittstellenschaltung 146, den Speicher 148 und den Kontrollbereich 150. Die Versorgungsspannungseinheit 144 liefert eine Versorgungsspannung V_PP von 12 V.

Die Benutzerleiterplatte 102 besteht aus einem Mikrocomputer 112, welcher eine Zentraleinheit (CPU) 112-1 und ein Flash-EEPROM 112-2 einschließt, einer Systemversorgungsspannungseinheit 114, einem Schalter 118 und einer Benutzerkontrollobjektschaltung 116, einer Schaltung, die durch den Mikrocomputer 112 auf der Grundlage eines in dem Flash-EEPROM 112-2 gespeicherten Programms gesteuert wird. Die Systemversorgungs spannungseinheit 114 erzeugt eine Versorgungsspannung, deren Wert zwischen 2 V und 5,5 V liegt, und versorgt die Benutzerkontrollobjektschaltung 116 und den Schalter 118. Die Spannung V_DD2 wird auch an den Schalter 18 geliefert. Durch den Schalter 118 werden entweder die Spannung V_DD1 oder V_DD2 ausgewählt und an den Mikrocomputer 112 weitergeleitet. Im Normalbetrieb liefert der Schalter 118 die Spannung V_DD1 an den Mikrocomputer 112.

Bei einer erneuten Schreiboperation des Flash-EEPROMs 112 dient dagegen der Schalter dazu, die Spannung V_DD2 von dem Schnittstellenbereich 104 an den Mikrocomputer 112 weiterzuleiten. Der Kontrollbereich 150 kommuniziert mit dem Host-Bereich 106 über einen Anschluß 164 und die Kommunikationsschnittstellenschaltung 146, um den Speicher 148 zu kontrollieren. Darüberhinaus kontrolliert der Kontrollbereich 150 das Flash-EEPROM 112-2 über die Anschlüsse 162 und 128 und versetzt es in einen Schreibmodus oder einen Lesemodus und führt die Schreib- und Leseoperation durch.

In jüngerer Zeit werden immer kleinere Mikrocomputer produziert, da sie in kleine, handliche Ausrüstungen, Umgebungen oder Geräte eingebaut werden müssen. Auch besteht das Bedürfnis, den Mikrocomputer mit einer niedrigen Systemversorgungsspannung von 2 V bis 3 V zu betreiben, welche sich von der Versorgungsspannung des herkömmlichen eingebauten Schreibgeräts unterscheidet. Aus diesem Grund wird beim erneuten Schreiben des Flash-EEPROMs eines auf einer Leiterplatte montierten Mikrocomputers die Versorgungsspannung mit dem Schalter 118 umgeschaltet. Der Schalter 118 verhindert jedoch die Herstellung einer möglichst kleinen Benutzerleiterplatte. Darüberhinaus wird durch eine Spannungsdifferenz zwischen dem Mikrocom puter 112 und der Benutzerkontrollobjektschaltung 116 ein Latch-Up-Effekt hervorgerufen, welcher zu möglichen Schäden auf der Benutzerleiterplatte führt.

In "ELECTRONIC, Heft 25, 1994, Seiten 66-69" werden Programmieranordnungen für verschiedene Mikrocontroller mit eingebauten EEPROMs beschrieben. Insbesondere werden die verschiedenen Programmierschnittstellen kurz geschildert und einander gegenübergestellt.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren mit hoher Zuverlässigkeit zu schaffen, um Daten in ein Flash-EEPROM zu schreiben, welches in einen Mikrocomputer eingebaut ist, der auf einer Benutzerleiterplatte montiert ist. Eine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung eines eingebauten (On- Board) Schreibgeräts zur Realisierung des Verfahrens mit niedrigen Kosten. Es ist ferner Aufgabe der Erfindung, ein Schreibgerät für EEPROMs zu schaffen, das die Herstellung einer möglichst kleinen Benutzerleiterplatte mit eingebautem Mikrocomputer ermöglicht, der über ein eingebautes EEPROM verfügt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Schreibgerät zum Schreiben von Daten in ein Flash-EEPROM, welches in einen Mikrocomputer eingebaut ist, der auf einer Benutzerleiterplatte montiert ist. Das erfindungsgemäße Schreibgerät umfaßt einen Schreibkontrollbereich zum Initialisieren des Flash-EEPROMs, um das Schreiben von Daten in das Flash-EEPROM zu gestatten und um ein Signal zu liefern, welches Daten für das Flash-EEPROM anzeigt, einen Pegelkonvertierbereich zum Konvertieren eines Pegels des Datensignals dergestalt, daß der Datensignalpegel mit einem tatsächlichen Betriebsspannungspegel des Flash-EEPROMs übereinstimmt, und um das konvertierte Datensignal an das Flash-EEPROM zu liefern, so daß die Daten in das Flash-EEPROM geschrieben werden. Das Schreibgerät umfaßt ferner eine erste Versorgungsspannungseinheit zum Liefern einer ersten Spannung an den Schreibkontrollbereich und den Pegelkonvertierbereich, wobei der Schreibkontrollbereich das Datensignal liefert, welches auf der Grundlage der ersten Spannung gebildet wird. Des weiteren ist eine Systemversorgungsspannungseinheit zum Liefern einer zweiten Spannung, der tatsächlichen Betriebsspannung, welche sich von der ersten Spannung unterscheidet, auf der Leiterplatte montiert. Der Pegelkonvertierbereich konvertiert den Datensignalpegel auf der Grundlage der ersten und der zweiten Spannung so, daß das konvertierte Datensignal einen Spannungspegel aufweist, der mit der zweiten Spannung übereinstimmt.

Der Pegelkonvertierbereich umfaßt zumindest zwei Pegelkonvertierelemente, eines zur Übertragung des Datensignals und das andere zur Übertragung eines Taktsignals, wobei die Daten entsprechend dem Taktsignal in das Flash-EEPROM geschrieben werden. Jedes der Pegelkonvertierelemente kann einen Inverter zur Invertierung des Datensignals mit derselben Amplitude enthalten, sowie ein RS-Flip-Flop zum Konvertieren des invertierten Datensignals in ein Datensignal mit einem Spannungspegel, welcher dem tatsächlichen Betriebsspannungspegel des Flash-EEPROM entspricht. Alternativ dazu kann jedes der Pegelkonvertierelemente eine Drei-Zustands-Pufferschaltung (Tristate buffer) zur Ausgabe des Datensignals an den Mikrocomputer in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal enthalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiter gelöst durch ein Verfahren zum Schreiben von Daten in ein Flash-EEPROM. welches in einen Mikrocomputer eingebaut ist, der auf eine Leiterplatte montiert ist, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
Liefern einer ersten und einer zweiten Spannung an den Mikrocomputer, wobei die zweite Spannung auf der Leiterplatte erzeugt wird;
Liefern der zweiten Spannung an einen Pegelkonvertierbereich eines Daten-Schreibgeräts;
Initialisieren des Flash-EEPROMs, um das Schreiben von Daten in das Flash-EEPROM zu gestatten;
Erzeugen eines Signals basierend auf einer dritten Spannung, welches Daten für das Flash-EEPROM anzeigt
Konvertieren eines Pegels des Datensignals in der Pegelkonvertiereinrichtung von der dritten Spannung auf die zweite Spannung, um die Daten in das Flash-EEPROM zu schreiben.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, bei denen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines herkömmlichen eingebauten (On-Board) Schreibgeräts für eine Benutzer-Mikrocomputerleiterplatte zeigt

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines eingebauten (On-Board) Schreibgeräts für eine Benutzer-Mikrocomputerleiterplatte gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt; und

Fig. 3A und 3B Blockschaltbilder von zwei Beispielen der Pegelkonvertierschaltung zeigen, die in dem eingebauten Schreibgerät aus Fig. 2 verwendet wird.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild des eingebauten Schreibgeräts für eine Benutzer-Mikrocomputerleiterplatte. Das Schreibgerät besteht aus einem Schnittstellenbereich 4 und einem Host-Bereich 6, welcher einen (nicht gezeigten) Host-Computer einschließt. Der Schnittstellenbereich 4 setzt sich zusammen aus den Versorgungsspannungseinheiten 42 und 44, einer Kommunikationsschnittstellenschaltung 46, einem Speicher 48, einem Kontrollbereich 50 und einer Pegelkonvertierschaltung 52. Die Versorgungsspannungseinheit 42 ist mit einer Spannungsquelle (nicht gezeigt) über eine Klemme 54 verbunden, um eine Versorgungsspannung V_DD2 von 5 V an die Kommunikationsschnittstellenschaltung 46, den Speicher 48, den Kontrollbereich 50 und die Pegelkonvertierschaltung 52 zu liefern. Die Versorgungsspannungseinheit 44 ist mit der nicht gezeigten Spannungsquelle über die Klemme 56 verbunden, um eine Versorgungsspannung V_PP von 12 V an eine Spannungsausgangsklemme 58 zu liefern. Die Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 ist über einen Anschluß 64 mit dem Host-Bereich 6 sowie mit dem Kontrollbereich 50 verbunden. Die Schaltung 46 dient zur Kommunikation zwischen dem Schnittstellenbereich und dem Host-Bereich 6. Busse zwischen dem Host-Bereich 6 und der Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 sowie zwischen der Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 und dem Kontrollbereich 50 sind Parallelbusse. Der mit dem Kontrollbereich 50 verbundene Speicher 48 speichert ein Programm und Daten. Der Kontrollbereich 50 ist mit der Pegelkonvertierschaltung 52 verbunden, darüberhinaus mit der Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 und dem Speicher 48. Der Kontrollbereich 50 kontrolliert die verschiedenen Bereiche des Schnittstellenbereichs 4. Auch liest der Kontrollbereich 50 das Programm aus dem Speicher 48 und kontrolliert die Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 und die Pegelkonvertierschaltung 52 so, daß Daten oder ein Programm von dem Host-Bereich 6 auf die Benutzerleiterplatte 2 übertragen werden. Dabei gibt der Kontrollbereich 50 die Daten oder das Programm auf bitserielle Weise aus.

Die Benutzerleiterplatte 2 besteht aus einem Mikrocomputer 12, welcher eine CPU 12-1 und ein Flash-EEPROM 12-2 einschließt, einer Systemversorgungsspannungseinheit 14 sowie einer Benutzerkontrollobjektschaltung 16, welche eine Schaltung darstellt, die durch den Mikrocomputer 12 auf der Grundlage des in dem Flash-EEPROM 12-2 gespeicherten Programms gesteuert wird. Die Systemversorgungsspannungseinheit 14 erzeugt eine Versorgungsspannung, welche einen Wert zwischen 2 V und 5,5 V einnimmt, und versorgt die Benutzerkontrollobjektschaltung 16 mit der Versorgungsspannung V_DD1 und den Mikrocomputer 12 mit der Versorgungsspannung V_DD. Auch liefert die Systemversorgungsspannungseinheit 14 die Versorgungsspannung an die Pegelkonvertierschaltung 52 über eine Spannungsausgangsklemme 26 auf der Seite der Benutzerleiterplatte 2 und eine Spannungseingangsklemme 60 auf der Seite des Schnittstellenbereichs 4. Der Mikrocomputer 12 erhält die Versorgungsspannung V_PP von der Versorgungsspannungseinheit 44 über die Spannungsausgangsklemme 58 auf der Seite des Schnittstellenbereichs und eine Spannungseingangsklemme 24 auf der Seite der Benutzerleiterplatte 2.

Es ist anzumerken, daß der Schnittstellenbereich 4 mit dem Schreibgerät und das Benutzersystem 2 auch auf verschiedenen Leiterplatten untergebracht und räumlich getrennt sein können.

Die Pegelkonvertierschaltung 52 besteht aus drei Pegelkonvertierelementen, eines zur Übertragung von Daten von dem Host 6 an den Mikrocomputer 12 der Benutzerleiterplatte 2, ein anderes zum Übertragen von Daten von dem Mikrocomputer an die Kontrollschaltung 50 und das verbleibende zum Liefern eines Taktsignals von dem Schnittstellenbereich 4 an den Mikrocomputer 12. Fig. 3A zeigt ein Blockschaltbild eines Beispiels eines Pegelkonvertierelements der Schaltung 52. Bezugnehmend auf Fig. 3A besteht das Konvertierelement aus einem Inverter, welcher sich aus einem p-Kanal FET 52-2 und einem n-Kanal FET 52-3 sowie einem RS-Flip-Flop zusammensetzt, welches aus den p-Kanal FETs 52-4 und 52-6 und den n-Kanal FETs 52-5 und 52- 7 aufgebaut ist. Eine Klemme 52-1 ist mit einer Signaleingangsklemme verbunden und eine Klemme 52-0 ist mit einer Signalausgangsklemme verbunden. Wenn also Daten von dem Kontrollbereich 50 an den Mikrocomputer 12 übertragen werden sollen, so ist die Klemme 52-1 mit dem Kontrollbereich 50 verbunden und die Klemme 52-0 ist mit dem Mikrocomputer 12 über die Klemme 62 auf der Seite des Schnittstellenbereichs 4 und die Klemme 28 auf der Seite der Benutzerleiterplatte 2 verbunden.

Nachfolgend wird der Betrieb des Datenschreibgeräts beschrieben. Um Daten oder ein Programm in das Flash-EEPROM 12-2 von dem Host-Bereich 6 zu schreiben, werden zuerst die drei Klemmenpaare 62 und 28, 60 und 26, sowie 58 und 24 verbunden. Als Folge davon wird die Spannung V_PP von 12 V über die Klemmen 58 und 24 an den Mikrocomputer 12 geliefert. Auch die Spannung V_DD wird von der Systemversorgungsspannungseinheit 14 über die Klemmen 60 und 26 an die Klemmen 52-9 und 52-10 jedes Pegelkonvertierelements der Pegelkonvertierschaltung 52 geliefert, während die Spannung V_DD2 von 5 V an die Klemme 52-8 des Pegelkonvertierelements geliefert wird. Der Kontrollbereich 50 liest ein Programm aus dem Speicher 48 und arbeitet auf der Grundlage dieses Programms. Weiter erzeugt der Kontrollbereich 50 ein Taktsignal.

Wenn eine Datenschreibanweisung von dem Host-Bereich 6 empfangen wird, so speichert der Kontrollbereich 50 in dem Speicher 48 die Daten oder das Programm, welches von dem Host-Bereich 6 über die Kommunikationsschnittstellenschaltung 46 parallel geliefert wurde. Dann initialisiert der Kontrollbereich 50 das Flash-EEPROM 12-2 in den Zustand, in dem Daten oder ein Programm in das Flash-EEPROM geschrieben werden können. Dies wird durch solche Operationen wie etwa eine prewrite-Operation und eine preerasure-Operation durchgeführt. Solche Operationen für ein Flash-EEPROM sind wohlbekannt und werden deshalb hier nicht im Detail beschrieben. Nach der Initialisierung liefert der Kontrollbereich 50 die gespeicherten Daten oder das gespeicherte Programm seriell an die Pegelkonvertierschaltung 52 zusammen mit dem Taktsignal. In der Pegelkonvertierschaltung 52 empfängt das Pegelkonvertierelement für das Datensignal das Datensignal an der Klemme 52-1. Das Datensignal wird durch den Inverter, der aus dem p-Kanal FET 52-2 und dem n-Kanal FET 52-3 besteht, invertiert, um ein invertiertes Signal mit derselben Amplitude wie das Eingangsdatensignal zu erzeugen. Das invertierte Signal wird an die RS-Flip-Flop-Schaltung geliefert, um ein konvertiertes Signal der Daten oder des Programms zu erzeugen, dessen Spannungspegel mit der Systemversorgungsspannung auf der Seite der Benutzerleiterplatte übereinstimmt. Dann wird unter Verwendung des Taktsignals das konvertierte Signal in das Flash-EEPROM 12-2 geschrieben.

Fig. 3B zeigt ein Blockschaltbild eines anderen Beispiels des Pegelkonvertierelements in der Schaltung 52. Das Pegelkonvertierelement besteht aus einem Inverter 52-13, einem NAND-Gatter 52-11, einem NOR-Gatter 52-12, einem p-Kanal FET 52-14 und einem n-Kanal FET 52-15. Das bitserielle Signal von dem Kontrollbereich 50 wird an die Klemme 52-1 geliefert und von einer Ausgangsklemme 52-0 ausgegeben. Weiter wird ein Ausgangsstop-Signal durch den Kontrollbereich 50 erzeugt und an das Pegelkonvertierelement geliefert. In diesem Beispiel wird, wenn das Ausgangsstop-Signal aktiv ist, der Ausgang in einen Zustand mit hoher Impedanz versetzt. Der Betrieb des Elements ähnelt dem von Fig. 3A.

Claims

1. Vorrichtung zum Schreiben von Daten in einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM, insbesondere ein Flash-EEPROM) (12-2), der in einen Mikrocomputer (12) eingebaut ist, welcher auf einer Leiterplatte (2) montiert ist, die folgendes umfaßt:
einen Schreibkontrollbereich (6, 46, 48, 50) zum Initialisieren des EEPROM (12-2), um zu gestatten, daß Daten in das EEPROM geschrieben werden, und zum Liefern eines Signals, welches die Daten für das EEPROM anzeigt; und
einen Pegelkonvertierbereich (52) zum Konvertieren eines Pegels des Datensignals dergestalt, daß der Datensignalpegel mit einem tatsächlichen Betriebsspannungspegel des EEPROM übereinstimmt, sowie zum Liefern des konvertierten Datensignals an das EEPROM, so daß die Daten in das EEPROM geschrieben werden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, welche eine erste Versorgungsspannungseinheit (42) zum Liefern einer ersten Spannung an den Schreibkontrollbereich und den Pegelkonvertierbereich umfaßt, wobei der Schreibkontrollbereich das Datensignal liefert, welches auf der Grundlage der ersten Spannung gebildet wird, bei der ferner eine Systemversorgungsspannungseinheit (14) auf der Leiterplatte angebracht ist, um eine zweite Spannung als tatsächliche Betriebsspannung zu liefern, die sich von der ersten Spannung unterscheidet, und bei der der Pegelkonvertierbereich den Datensignalpegel auf der Grundlage der ersten und zweiten Spannung so konvertiert, daß das konvertierte Datensignal in seinem Spannungspegel mit dem zweiten Spannungspegel übereinstimmt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der das Datensignal bitseriell geliefert wird, und bei der der Pegelkonvertierbereich zumindest zwei Pegelkonvertierelemente umfaßt, eines um das Datensignal zu übertragen und das andere, um ein Taktsignal zu übertragen, wobei die Daten entsprechend dem Taktsignal in das EEPROM geschrieben werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der jedes der Pegelkonvertierelemente einen Inverter (52-2, 52-3) umfaßt, um das Datensignal mit derselben Amplitude zu invertieren, sowie ein RS-Flip-Flop (52-4, 52-5, 52-6, 52-7), um das invertierte Datensignal in ein Datensignal zu konvertieren, dessen Spannungspegel mit dem tatsächlichen Betriebsspannungspegel des EEPROM übereinstimmt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3, bei der der Schreibkontrollbereich einen Erzeugungsbereich zum Erzeugen eines Kontrollsignals umfaßt, und jedes der Pegelkonvertierelemente eine Tristate-Pufferschaltung (52-11, 52-12, 52-13, 52-14, 52-15) umfaßt, um das Datensignal in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal an den Mikrocomputer auszugeben.

6. Verfahren zum Schreiben von Daten in einen elektrisch löschbaren programmierbaren Festwertspeicher (EEPROM, insbesondere ein Flash- EEPROM), der in einen Mikrocomputer eingebaut ist, welcher auf einer Leiterplatte montiert ist, welches folgende Schritte umfaßt:
Liefern einer ersten und einer zweiten Spannung an den Mikrocomputer, wobei die zweite Spannung in der Leiterplatte erzeugt wird;
Liefern der zweiten Spannung an eine Pegelkonvertierschaltung eines Datenschreibgeräts;
Initialisieren des EEPROM, um das Schreiben von Daten in das EEPROM zu gestatten;
Erzeugen eines Signals basierend auf einer dritten Spannung, das die Daten für das EEPROM anzeigt;
Konvertieren eines Pegels des Datensignals in einem Pegelkonvertierbereich von dem dritten Spannungspegel auf den zweiten Spannungspegel, um Daten in das EEPROM zu schreiben.

7. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem das Datensignal ein bitserielles Datensignal ist, wobei der Schritt des Konvertierens umfaßt:
Invertieren des Datensignals mit derselben Amplitude; und
Konvertieren des invertierten Datensignals in ein Datensignal, dessen Spannungspegel mit dem des zweiten Spannungspegels übereinstimmt.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei dem das Datensignal ein bitserielles Datensignal ist, und bei dem der Schritt des Konvertierens umfaßt:
Erzeugen eines Kontrollsignals; und
Ausgabe des Datensignals an das EEPROM in Übereinstimmung mit dem Kontrollsignal.