FI93999C

FI93999C - Programming a short-mounted microprocessor's program memory

Info

Publication number: FI93999C
Application number: FI922707A
Authority: FI
Inventors: Rune Lindholm; Kari Pihl
Original assignee: Nokia Mobile Phones Ltd
Priority date: 1992-06-11
Filing date: 1992-06-11
Publication date: 1995-06-26
Also published as: GB2267767A; FI922707A0; GB9311990D0; FI922707A; FI93999B; GB2267767B

Description

5 939995 93999

Piirikortille asennetun mikroprosessorin ohjelmamuistin ohjelmoiminen - Programmering av en kortmonterad mikroproces-sors programminneProgramming the microprocessor program memory installed on the circuit board - Programmering av en kortmonterad microprocessor-sors programminne

Keksinnön kohteena on menetelmä piirikortille asennetun mikroprosessorin ohjelmamuistin ohjelmoimiseksi. Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään BSCAN/JTAG-standardin mukaista liitäntää (IEEE 1149.1) ohjelmointiyksikön ja ohjel-10 mamuistin välillä.The invention relates to a method for programming the program memory of a microprocessor mounted on a circuit board. The method according to the invention uses an interface according to the BSCAN / JTAG standard (IEEE 1149.1) between the programming unit and the program memory.

Ennen kuin muistipiirit asennetaan piirikortille, on ne yleensä esiohjelmoitava sovelluksen mukaista käyttöä varten. Esiohjelmointivaiheessa muistipiirien käsitteleminen aiheut-15 taa usein nastojen välisiä oikosulkuja. Mikropiirien nastat saattavat myös taipua hieman käsiteltäessä ja tällöin asennusvaiheessa saattaa esiintyä kohdistusongelmia.Before memory chips are installed on a circuit board, they usually need to be pre-programmed for use according to the application. In the pre-programming phase, the processing of memory circuits often causes short circuits between pins. The pins of the microcircuits may also bend slightly during handling, in which case alignment problems may occur during the installation phase.

Jos mikroprosessorin ohjelmaa halutaan vaihtaa, on tällöin 20 myös muistipiiri irrotettava piirikortilta ja vaihdettava.If the microprocessor program is to be changed, the memory circuit 20 must also be disconnected from the circuit board and replaced.

BSCAN/JTAG-liitäntä on standardoitu, ja sitä voidaan käyttää kaikissa digitaalisissa mikropiireissä. BSCAN/JTAG-testaus-laitteistolla parannetaan mikropiirikorttien testattavuutta. 25 Piirikortilla BSCAN/JTAG-logiikkaa sisältävät piirit voidaan kytkeä toisiinsa usealla eri tavalla, kuitenkin standardin mukaisesti. IEEE 1149.1 -standardi määrittelee joitakin pakollisia testikomentoja, jotka on voitava toteuttaa BSCAN/ JTAG-liitännän avulla. Näiden komentojen lisäksi käyttäjä 30 voi määritellä erityiskomentoja omia tarkoituksiaan varten.The BSCAN / JTAG interface is standardized and can be used on all digital integrated circuits. BSCAN / JTAG testing equipment improves the testability of microchip cards. 25 With a circuit board, circuits with BSCAN / JTAG logic can be connected to each other in a number of different ways, but according to a standard. The IEEE 1149.1 standard specifies some mandatory test commands that must be able to be implemented using the BSCAN / JTAG interface. In addition to these commands, the user 30 may define special commands for its own purposes.

·' Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sellai nen menetelmä, jonka avulla piirikortille asennetun mikroprosessorin ohjelmamuisti voitaisiin ohjelmoida BSCAN/JTAG-35 liitynnän avulla ja jonka avulla edellä esitetyt ongelmat voitaisiin ratkaista. Tämän saavuttamiseksi on keksinnölle tunnusomaista se, että ohjelmamuistin osoite- ja dataväylään on kytketty mikropiiri, joka sisältää BSCAN/JTAG-testauslo- 93999 2 giikan siten, että mikroprosessorin ohjelmamuistin ohjelmointi toteutetaan käyttäjän määrittelemällä komennolla, jolloin muistiin kytketyn mikropiirin BSCAN/JTAG-logiikka ottaa yhteyden ohjelmamuistin osoite- ja dataväylään.The object of the present invention is to provide a method by which the program memory of a microprocessor mounted on a circuit board could be programmed by means of a BSCAN / JTAG-35 interface and by means of which the above-mentioned problems could be solved. To achieve this, the invention is characterized in that a microcircuit containing a BSCAN / JTAG test log is connected to the program memory address and data bus so that the microprocessor program memory is programmed with a user-defined command, whereby the BSCAN / JTAG logic of the microcircuit connected to the memory program memory to the address and data bus.

55

Keksintöä selostetaan seuraavassa yksityiskohtaisesti viitaten oheisiin kuviin, joista: kuva 1 esittää keksinnön mukaisen ratkaisun lohkokaaviota, kuva 2 esittää keksinnön mukaisen ohjelmamuistin ohjelmoimi-10 sen esimerkkitapauksen vuokaaviota.The invention will now be described in detail with reference to the accompanying figures, in which: Figure 1 shows a block diagram of a solution according to the invention, Figure 2 shows a flow chart of an example case of programming a program memory according to the invention.

Keksinnön mukaista ratkaisua kuvataan seuraavassa viitaten kuviin 1-2, jotka esittävät keksinnön mukaisen ratkaisun toteutusta.The solution according to the invention is described below with reference to Figures 1-2, which show the implementation of the solution according to the invention.

1515

Keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetään BSCAN/JTAG-standardin mukaista liitäntää (IEEE 1149.1) ohjelmointiyksi-kön ja ohjelmamuistin välillä. Yhteys ohjelmamuistin osoite-ja dataväylään saadaan mikropiirin avulla, joka on kytketty 20 osoite- ja dataväylään. Tällaisen mikropiirin tulee sisältää BSCAN/JTAG-testauslogiikka, jolloin yhteys ohjelmamuistiin saadaan väylään kytketyn mikropiirin BSCAN/JTAG ohjaus- ja datatulojen kautta. Tämä mikropiiri voi olla mikroprosessori tai mikä tahansa väylään kytketty mikropiiri, jossa on to-25 teutettu BSCAN/JTAG-logiikka. Ohjelmointiyksikön ja ohjelma-muistin väliset ohjaussignaalit voidaan kytkeä suoraan tai käyttämällä BSCAN/JTAG-liitäntää. Ohjelmoinnin tarvitsema käyttöjännite voidaan syöttää ohjelmointiyksiköltä tai piirikortilta .The method according to the invention uses an interface according to the BSCAN / JTAG standard (IEEE 1149.1) between the programming unit and the program memory. The connection to the address and data bus of the program memory is obtained by means of a microcircuit connected to 20 address and data buses. Such a microcircuit must include BSCAN / JTAG test logic, in which case the connection to the program memory is made via the control and data inputs of the microcircuit BSCAN / JTAG connected to the bus. This microcircuit can be a microprocessor or any microcircuit connected to the bus with implemented BSCAN / JTAG logic. The control signals between the programming unit and the program memory can be connected directly or using the BSCAN / JTAG interface. The operating voltage required for programming can be supplied from the programming unit or the circuit board.

3030

Mikroprosessorin ohjelmamuistin ohjelmointi toteutetaan käyttäjän määrittelemällä komennolla, jolloin muistiin kytketyn mikropiirin tai kytkettyjen mikropiirien BSCAN/JTAG-logiikka ottaa yhteyden ohjelmamuistin osoite- ja dataväy-35 lään. Tämän lisäksi myös ohjaussignaalit voidaan toteuttaa BSCAN/JTAG-liitännän avulla. Ohjaussignaalit voidaan myös syöttää suoraan ohjelmamuistiin.The programming of the microprocessor program memory is performed by a user-defined command, in which case the BSCAN / JTAG logic of the microcircuit or microcircuits connected to the memory contacts the address and data bus of the program memory. In addition to this, control signals can also be implemented via the BSCAN / JTAG interface. Control signals can also be entered directly into the program memory.

3 93999 Käyttäjän määrittelemien ohjelmointikomentojen avulla voidaan BSCAN-datarekisterissä erottaa ohjelmointiin tarvittavat bitit. Näin ollen BSCAN/JTAG-liitännän kautta osoite- ja dataväylä sekä ohjelmointiin tarvittavat ohjaussignaalit 5 voidaan syöttää redusoiduksi BSCAN-datarekisteriksi järjestettynä. Tällä tavoin saadaan lyhennettyä ohjelmointiin käytettävää aikaa, koska ainoastaan tarpeelliset BSCAN-datare-kisterin bitit skannataan.3 93999 User-defined programming commands can be used to separate the bits required for programming in the BSCAN data register. Thus, via the BSCAN / JTAG interface, the address and data bus as well as the control signals 5 required for programming can be input arranged in a reduced BSCAN data register. In this way, the time spent on programming can be reduced, since only the necessary bits of the BSCAN datare register are scanned.

10 Ohjelmointidata syötetään mikropiiriin BSCAN/JTAG-datatulon kautta ja ohjelman varmistusdata luetaan BSCAN/JTAG-dataläh-döstä. BSCAN/JTAG-liitäntä asetetaan ensin ohjelmointitilaan skannaamalla sisään käyttäjän määrittelemä ohjelmointikomento, joka asettaa dataa ohjelmamuistiin syöttävän mikropiirin 15 tai mikropiirit erikoistilaan. Tämä tila järjestää BSCAN- datarekisterin edellä esitetyllä tavalla. Ohjelmointitilasta poistutaan palauttamalla mikropiiri alkutilaan tai käyttämällä Reset-komentoa.10 The programming data is input to the IC via the BSCAN / JTAG data input and the program backup data is read from the BSCAN / JTAG data output. The BSCAN / JTAG interface is first set to programming mode by scanning in with a user-defined programming command that puts the microcircuit 15 or microcircuits in the data memory into a special mode. This mode arranges the BSCAN data register as described above. To exit programming mode, reset the microcircuit or use the Reset command.

20 Ohjelmointi voidaan joissakin tapauksissa toteuttaa ilman erityistä käyttäjän määrittelemää komentoa. Koska logiikka-mikropiirin sisällä olevat BSCAN-yksiköt on kytketty kaikkiin tuloihin ja lähtöihin, ohjelmointi voidaan toteuttaa käyttämällä standardin mukaisia komentoja. Tämä kuitenkin 25 aiheuttaa ohjelmointiyksikön suorituskyvyn alenemista. Pahin haitta on ohjelmointiin ja pyyhkimiseen käytetyn ajan kasvaminen. Kun käytetään standardin mukaisia komentoja, koko BSCAN-datarekisteri on käytössä ohjelmoinnin aikana.20 In some cases, programming can be performed without a special user-defined command. Because the BSCAN units within the logic microcircuit are connected to all inputs and outputs, programming can be implemented using standard commands. However, this causes a decrease in the performance of the programming unit. The worst drawback is the increase in time spent on programming and erasing. When standard commands are used, the entire BSCAN data register is used during programming.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän avulla voidaan ohjelmoida minkä tahansa tyyppisiä ohjelmamuisteja, kunhan vain BSCAN/ JTAG-liitännän käyttämä mikropiiri pystyy täyttämään ohjelmoitavan laitteiston asettamat ohjelmointivaatimukset. Seu-raavassa selitetään Flash-tyyppisen EPROM-muistin ohjelmoin-35 tia, pyyhkimistä ja ohjelmoinnin varmistamista.The method according to the invention can be used to program any type of program memories, as long as only the microcircuit used by the BSCAN / JTAG interface is able to meet the programming requirements set by the programmable hardware. The following explains how to program, erase, and verify programming of a Flash-type EPROM.

BSCAN-rekisteriyksiköt on kytketty vaihtorekistereiksi mikropiirin ympärille. Jokaiselle tulo- ja lähtönastalle on 4 93999 varattu oma rekisteriyksikkö. Myös tulostus- ja I/O-ohjaus-signaaleilla on omat rekisteriyksikkönsä. Nämä vaihtorekis-terin rekisteriyksiköt voivat olla järjestetyt valinnaiseen järjestykseen. Ohjelmointitoimintoja varten on kehitetty 5 BSCAN-ohjelmointikomento, joka kerran ladattuaan säilyy voi massa, kunnes koko mikropiiri palautetaan alkutilaan tai kunnes Test Logic Reset -komento käynnistetään.The BSCAN register units are connected as shift registers around the microcircuit. Each input and output pin has 4,9999 dedicated registry units. The print and I / O control signals also have their own register units. These shift register register units may be arranged in an optional order. For programming functions, 5 BSCAN programming commands have been developed, which, once loaded, remain valid until the entire microcircuit is reset or until the Test Logic Reset command is started.

BSCAN-ohjelmointikomennon avulla BSCAN-rekisteri jaetaan 10 osiin. Jakamalla BSCAN-rekisteriketju kahteen osaan nopeutetaan ohjelmointitoimintoja huomattavasti, sillä vaihtore-kisteriketjun tekijöiden määrää on vähennetty. BSCAN-rekis-terin osa, jota käytetään ohjelmointitilassa, voi olla esimerkiksi osoiteväylä, dataväylä ja muut signaalit. Ositus 15 voidaan toteuttaa siten, että ne BSCAN-rekisteriyksiköt, joita ei käytetä ohjelmointitilassa, eristetään alkuperäisestä BSCAN-rekisteriketjusta. Eristyksellä tarkoitetaan sitä, että kyseiset yksiköt poistetaan BSCAN-rekisteriket-justa ja niille menevien ohjaussignaalien kulku estetään.The BSCAN programming command divides the BSCAN register into 10 parts. Dividing the BSCAN register chain into two parts speeds up the programming operations considerably, as the number of factors in the switch register chain has been reduced. The part of the BSCAN register used in the programming mode may be, for example, an address bus, a data bus and other signals. Partition 15 can be implemented by isolating those BSCAN register units that are not used in programming mode from the original BSCAN register chain. Isolation means that these units are removed from the BSCAN register chain and the flow of control signals to them is prevented.

20 Muistin ohjelmoinnissa mukana olevat BSCAN-rekisteriyksiköt muodostavat uuden järjestetyn BSCAN-rekisteriketjun, jossa TDI-tulo on kytketty ensimmäiseen yksikköön ja viimeinen yksikkö on kytketty TDO-lähtöön. Uusi BSCAN-ketju TDI-tuloi-neen ja TDO-lähtöineen voidaan nyt muotoilla paremmin uudel-25 leen ohjelmointitoimintoja varten.20 The BSCAN register units involved in memory programming form a new arranged BSCAN register chain in which the TDI input is connected to the first unit and the last unit is connected to the TDO output. The new BSCAN circuit with TDI inputs and TDO outputs can now be better reshaped for programming functions.

Kuvassa 1 on esitetty keksinnön mukaisen ratkaisun lohkokaavio. BSCAN-järjestelmä käsittää ohjausyksikön 1, käskyrekis-terin 2, dekooderin 3, muistin ohjelmointiin tarvittavien 30 BSCAN-rekisterien lohkon 4, muiden BSCAN-rekisterien lohkon 5 sekä multiplekserit 6-8, flipflopin 9 ja ohituslohkon 10.Figure 1 shows a block diagram of a solution according to the invention. The BSCAN system comprises a control unit 1, an instruction register 2, a decoder 3, a block 4 of BSCAN registers 30 required for memory programming, a block 5 of other BSCAN registers and multiplexers 6-8, a flipflop 9 and a bypass block 10.

Ohjausyksikkönä 1 voidaan käyttää esimerkiksi 16-tilaista IEEE 1149.1 mukaista FSM-ohjausyksikköä. Käskyrekisteri 2 on 35 käyttäjän määrittelemä pitkien käskyjen rekisteri. Dekooderin 3 avulla voidaan muodostaa pakollisia tai valinnaisia käskyoperaatioita. Tietorekisteri käsittää muistin ohjelmointiin tarvittavat BSCAN-rekisterit 4 ja muut BSCAN-rekis- li 5 93999 terit 5. Ohitus 10 on yhden bitin mittainen ohitusrekisteri. Ohjausyksikkö 1 on kytketty käskyrekisteriin 2 ja multipleksereihin 6-8, jotka ohjaavat tiedon kulkua ulos järjestelmästä .As the control unit 1, for example, a 16-mode IEEE 1149.1 compliant FSM control unit can be used. Instruction register 2 is a register of long instructions defined by 35 users. Decoder 3 can be used to generate mandatory or optional instruction operations. The data register comprises the BSCAN registers 4 required for programming the memory and the other BSCAN registers 5 93999 blades 5. Bypass 10 is a one-bit bypass register. The control unit 1 is connected to the instruction register 2 and the multiplexers 6-8, which control the flow of information out of the system.

55

Keksinnön mukaisen ohjelmointimenetelmän etuna on se, että piirikortille voidaan asentaa herkkiä muistipiirejä ilman, että niitä tarvitsee esiohjelmoida. Näin vältytään esiohjel-mointivaiheessa muistipiirien käsittelemisestä aiheutuvilta 10 nastojen välisiltä oikosuluilta sekä myös asennusvaiheessa esiintyviltä kohdistusongelmilta.The advantage of the programming method according to the invention is that sensitive memory circuits can be installed on the circuit board without the need to pre-program them. This avoids inter-pin short circuits due to the processing of the memory circuits during the pre-programming phase, as well as alignment problems during the installation phase.

Käytettäessä monikirjoittuvia muistipiirejä voidaan mikroprosessorin ohjelmaa vaihtaa vaivattomasti ilman muistipii-15 rien vaihtamista. BSCAN/JTAG-liitäntä on standardoitu, ja sitä voidaan käyttää kaikissa digitaalisissa mikropiireissä. Käyttämällä BSCAN/JTAG-testauslaitteistoa ohjelmoimiseen voidaan joskus myös välttyä erityisen ohjelmointilaitteiston kehittämiseltä.When using rewritable memory circuits, the microprocessor program can be changed easily without replacing the memory circuits. The BSCAN / JTAG interface is standardized and can be used on all digital integrated circuits. By using BSCAN / JTAG test equipment for programming, the development of special programming equipment can sometimes also be avoided.

20 Käskyrekisteri tukee pakollisia komentoja (EXTEST, SAMPLE/ PRELOAD ja Bypass) sekä käyttäjän määrittelemiä komentoja.20 The command register supports mandatory commands (EXTEST, SAMPLE / PRELOAD, and Bypass) as well as user-defined commands.

Ohjelmakomentojen lataus ei häiritse pakollisten komentojen käyttöä. Uusien komentojen lataus ei kuitenkaan vaikuta 25 BSCAN-ketjun eristettyyn osaan. Jos eristetyn osan ohjaussignaalien kulkua ei ole estetty, ohjelmointitilan uusien komentojen lataus vaikuttaa kyseisiin yksiköihin, mutta eristetyn osan tuloksia ei kuitenkaan voida skannata ulos TDO-lähdöstä.Downloading program commands does not interfere with the use of mandatory commands. However, the loading of new commands does not affect the isolated part of the 25 BSCAN chain. If the flow of control signals from the isolated part is not blocked, the loading of new commands in the programming mode will affect those units, but the results of the isolated part cannot be scanned out of the TDO output.

3030

Kuvassa 2 on esitetty keksinnön mukaisen ohjelmamuistin oh-jelmoimisen esimerkkitapauksen vuokaavio. Ohjelmoinnin aloituksen 11 jälkeen CHIP alustetaan 12 Flash-ohjelmointitilas-sa. Seuraavaksi ohjelmointikomento ja tavuosoite siirretään 35 BSCAN-ketjussa 13. Muistipiirin valinta ja muistiinkirjoit-tamisen aktivointi toteutetaan kolmessa erillisessä lohkossa 14, 16 ja 18. Välillä toteutetaan osoitteen ja tiedon siirto BSCAN-ketjuun 15 sekä tilarekisterin lukukomennon siirto 6 93999 BSCAN-ketjussa 17. Tämän jälkeen luettu komento skannataan 19, tilarekisteri luetaan ja kellotetaan 20. Seuraavaksi virhetarkistus 21 huomaa mahdolliset ohjelmointivirheet 22. Osoitteentarkistuslohkossa 23 jatketaan, jos osoite on kas-5 vanut yhdellä, muussa tapauksessa palataan lohkoon 14. Taulukon lukukomennon siirto BSCAN-ketjussa toteutetaan lohkossa 24, minkä jälkeen seuraa jälleen muistipiirin valinta ja muistiinkirjoittamisen aktivointi 25 ja ohjelman lopetus 26.Figure 2 shows a flow chart of an example case of programming a program memory according to the invention. After the start of programming 11, the CHIP is initialized in 12 Flash programming modes. Next, the programming command and byte address are transferred 35 in the BSCAN chain 13. The memory circuit selection and memory activation is performed in three separate blocks 14, 16 and 18. In between, the address and data are transferred to the BSCAN chain 15 and the status register read command is transferred 6 93999 in the BSCAN chain 17. after that the read command is scanned 19, the status register is read and clocked 20. Next, the error check 21 detects possible programming errors 22. The address check block 23 continues if the address has grown by one, otherwise it returns to block 14. The table read command is passed in block 24, followed again by memory circuit selection and write activation 25 and program termination 26.

Claims

A method of programming a program memory for a microprocessor mounted on a circuit board, utilizing a connection according to the BSCAN / JTAG standard (IEEE 1149.1) between the programmer and the program, characterized in that the program memory address and data are used. tabus, a microcircuit containing a BSCAN / JTAG test logic is connected so that the programming of the microprocessor's program memory is implemented by a user-defined BSCAN / JTAG command, whereby the BSCAN / JTAG logic of the microcircuit connected to the program memory address and data bus.

Method according to claim 1, characterized in that a plurality of microcircuits are connected to the address and data bus of the program memory.

Method according to claim 2, characterized in that a microprocessor is connected to the address and data bus of the program memory. 25

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control signals are realized by means of the BSCAN / JTAG connection. 30

Method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the control signals are input directly to the program memory.

6. A method according to claim 4 or 5, characterized in that the drive voltage required for the programming is measured from the programming unit. 93999

7. A method according to claim 4 or 5, characterized in that the drive voltage required for programming is output via the circuit board. 5

8. A method as claimed in claim 6 or 7, characterized in that programming data is input to the microcircuit over the BSCAN / JTAG data input and the program security data is read from the BSCAN / JTAG data output. 10

Method according to claim 8, characterized in that the BSCAN / JTAG connection is first brought into the programming state by a user-defined programming commands which install the microcircuit or microcircuits which input data into the program memory in special condition and by means of which The BSCAN data register separates the bits required for programming as well as the address and data bus and the control signals required for programming via the BSCAN / JTAG connection as input to a reduced BSCAN data register. 20

Method according to claim 9, characterized in that the programming state is left out by returning the microcircuit to its original state. 25

Method according to claim 9, characterized in that the programming state is left by a Reset command.

Method according to claim 10 or 11, characterized in that the programming is implemented without user-defined commands.

Method according to any of the preceding claims, characterized in that the programming comprises 35. a start (11) of the programming, a CHIP preparation in the Flash programming state (12), a programming command and transmission of a byte address. bess in the BSCAN chain (13), a memory circuit memory and an activation (14, 16, 18 and 25) of recording in the memory, 5. a transfer of the address and data to the BSCAN chain (15), a transfer of the state register a read command in the BSCAN chain (17), a scan (19) of the read command, 10. a read and input (20) of the state register, an error check (21), an address control block (23), a transmission of the table read command in the BSCAN. the chain (24), 15. an end (26) of the program. ♦