Global Sources
電子工程專輯
 
電子工程專輯 > 嵌入式技術
 
 
嵌入式技術  

用Flash微控制器進行新品開發

上網時間: 2000年08月01日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:microchip  microcontroller  pic  picstart  pro mate 

Rodger L. Richey

應用項目經理

Microchip Technology Inc.

Flash技術正在開創新的應用,所以必須探究在設計中使用這種技術的細微差別。本文描述了一種得益於這項技術的非傳統應用。

對設計者而言,Flash微控制器是一種了不起的開發工具。再也不需要等待20分鐘讓紫外線(UV)擦除器擦除帶窗口的EPROM器件,馬上就可Flash微控制器進行重新編程。Flash微控制器也省去了為UV擦除周期而移動或替換器件的麻煩。Flash技術的成本和編程時間特性使其適用於絕大多數應用,小批批量、高利潤產品除外。Flash技術不斷發展,已經不僅僅能夠提供編程時間短且成本低廉的器件,而且能夠提供有助於自編程應用的增強特性。

利用Flash記憶體進行設計

可能Flash微控制器最重要的特性就是針對內部程式記憶體的編程機制。即使不是全部,但大多數Flash微控制器具有使用平行或串列介面的外部編程模式。雖然平行編程模式可明顯加速編程,但串列介面可在器件置入應用電路後提供一種非插入的編程方法。大多數PICmicro器件所具有的在線串列編程(ICSP)介面就是這樣的一個例子,它使用兩個I/O引腳簡化編程器和器件之間的串列介面。一個引腳用於傳輸從編程器到器件的串列時鐘,另一個是雙向數據線。編程介面也包括電源、接地及微控制器上的復位引腳。

一旦介面問題得到解決,就須考慮Flash記憶體編程所需的編程電壓。有些器件需要比應用工作電壓更高的電壓,而其它器件可以在5V進行編程,而無需額外的高壓電路。盡管5V編程方案具有比高壓編程模式更大的靈活性,但仍然限制了低壓作業。實現靈活性的最終方案是可在器件的整個工作電壓範圍內編程。

對於微控制器,最好的選擇是具有“自編程”能力,即微控制器藉由週邊器件(如USART)從外部源接收數據。然後,微控制器獲得這些數據並寫入它自己的編程內存內,而無需任何外部電壓。最簡單的方法莫過於藉由RS-232埠將微控制器直接與PC相連(採用相應的電平轉換)。程式被匯編或編譯後,即可利用板上USART將十六進制(HEX)文件傳送到微控制器。隨後,在微控制器上運行的引導載入程式就可將輸入數據流解析進其寫入內存的地址和數據單元。一旦這些寫作業進入器件的作業、頻率和電壓範圍,微控制器就應該能夠接受這些寫作業。

下面討論一種具有電話接入功能、由電池供電的嵌入式應用。利用TCP/IP堆棧晶片(比如Seiko的S-7600A)和嵌入式數據機,微控制器就可撥號接入Internet服務供應商(ISP),並建立與主機的客戶機/伺服器連接。微控制器可以上載資訊到伺服器,伺服器也可下載新代碼段到微控制器。

基於Flash的微控制器的這些新編程特性在許多應用系統中都是很重要的。另一個可實現的可能是低成本的開發工具MPLAB-ICD在線除錯器,可用於在原型設計期間除錯應用程式。這一工具使用串列編程介面與開發環境進行通訊。Flash編程記憶體可用於開發能夠迅速下載到器件內的新代碼。類似的工具可提供基本的除錯手段:斷點、觀察窗等。這種工具唯一的局限性在於生產商為了除錯功能,將自愿放棄裸片上何種類型的空間?

MPLAB-ICD工具的首要特性是:具有精細引線間距(lead-pitch)的表面貼裝封裝和裸片形式的微控制器可由帶有除錯器的Flash微控制器進行仿真。在線仿真器能夠用於具有引線間距封裝的應用,但對適配器卻有很高的成本。仿真裸片的應用很少見,因為它几乎不可能將接線夾的引線黏連到幫定線上。但裸片應用正在得到越來越廣泛的應用,因為線幫定設備的技術發展和成本降低啟動了這一市場。使用裸片還可進一步降低成本,因為它省去了封裝成本。

這種開發工具另一重要特性是:每一個控制器就是一個除錯器。當以除錯器模式使用時,由於電路中所用的是實際器件,應用處於活躍狀態。真正的振蕩器和I/O引腳都會互相影響。在線仿真器通常在I/O引腳上有保護器件,而且可以在仿真矽片及與回路的連接線之間有許多連接。由於降低的I/O強度和特別影響模擬信道(ADC和比較器)的I/O引腳的異常裝載,應用會受到損壞。而除錯器提供兩者的最佳結合,實現具有除錯能力的實際器件運行。

除錯器的第三個重要特性是:當一個微控制器產品系列具有類似的引腳和特性時會非常有用。使用基於Flash的微控制器的除錯器可用來仿真採用其它記憶體技術(如ROM和EPROM)的器件。


圖1:28針微控制器的記憶體替換

圖1說明了可移植的記憶體技術,它提供了PICmicro系列中所有等效ROM、一次性可程式和Flash儲存微控制器之間的套接字和軟體相容性。這使得微控制器儲存技術和尺寸的選擇與所需應用的產品生命周期相互匹配,提供了一條無論何時都適用且能夠實現更低成本方案的便捷移植途徑。

非傳統應用的實現

Flash技術能夠增強許多非傳統應用的功能。停車計時器就是一個例子。以前的停車計時器完全是一種機械裝置,塞入硬幣,旋轉旋鈕,你就算支付了一定時間的停車費。停車計時器不會記住日期和時間,它只是倒計時完畢所付費的時間。在某些城市,根據日期和時段而變動的收費比率更為有利。警方也能根據超過付費時間的長短相應地處罰車主。這種停車計時器應用基於一個整合有多個週邊器件和Flash程式記憶體的8位微控制器(見圖2)。


圖2:停車計時器應用系統方塊圖

這種應用的第一個障礙是:大多數計時器是機械式的,而非電氣式的。所用電源自然是電池,所以必須監測電池的使用狀況,並且要充電。最好的辦法是利用太陽能電池在白天持續給電池充電。充電控制功能藉由板上10位ADC和10位PWM模組內置進了微控制器。ADC用於監控電池電壓,PWM則控制充電時電池的電壓/電流。Flash程式記憶體的第一個應用是電池充電算法。隨著電池技術的不斷進步,在充電算法配置完成後,停車計時器也許能夠利用具有不同算法的新電池化學技術。現有駐留在Flash中的充電算法可以採用新的算法在現場對它重編程。

該應用的第二個要求是要不斷的跟蹤時間。這不僅是指所付費的時間,還包括付費時間之後的日期和超時。例如,PIC16F871就帶有一個能夠與主時鐘非同步的計時器,它可與32 kHz看門狗晶振協同工作。這個計時器作為實時時鐘使用,可維持付費倒計時和期滿後的時間計時。

停車計時器最重要的一個特性是可下載新資訊到計時器並提供狀態資訊的通訊介面。警察可能想找出計時器已超時多少時間從而對做出相應的處罰,技術人員可能想將新的收費比率編入計時器。最佳的介面是最能承受不斷更改的光學介面。可以將PIC16F871等器件上的USART模組與另一個PWM模組相結合以連接低速紅外數據存取(IrDA)晶片組。PWM可用來為IrDA晶片組提供16x時鐘,USART可設定到任一波特率。很多可攜式電腦和手持設備(如Palm Pilot)都有IrDA介面,可用於連接停車計時器。在這些機器中運行一個簡單程式就可監測計時器的狀態及下載新資訊。

停車計時器的其他特性是硬幣探測器和顯示驅動器。PIC16F871有33只易於連接硬幣處理器的I/O引腳。對停車計時器來說,也許最好的顯示器是LCD,它能在所有照明條件下提供最好的對比度,具有比LED顯示器更好的能效。也可使用該器件上的其它介面模組(如SPI或I2C)連接LCD驅動器。

最後但並非不重要的是停車計時器的一種附加特性,即錢幣收取防盜保護功能。板上數據EEPROM記憶體可用來儲存自上一次收款後存入的錢幣數量。而機械式停車計時器則不能記錄已存入的錢幣數量。為了保護城市和代理收幣者的利益不受侵犯,存入的錢幣量記錄在數據EEPROM記憶體中,而且每次維修儀表時,可藉由手提電腦獲得這些數值。這些電腦提供停車計時器的系列號和在當天結束時收取的錢幣數量。當出現爭議時,可以藉由查詢電腦得到解決。一般情況下,電腦是記錄的數據是客觀的。

Flash微控制器正逐漸為大多數設計人員所接受。隨著基於Flash的器件製造技術的進步,Flash的成本會不斷降低,並將開啟新的應用之大門。選擇微控制器的關鍵是Flash具有何種特性:可用的編程模式和除錯能力。另一個與Flash無關的重要考慮因素是微控制器系列能夠提供的移植路徑,無論向上和向下。在許多應用中Flash比較適於開發,但是在現場實現時可能就沒有太大意義了。將EPROM和ROM配合使用能夠更好的控制成本,並提高靈活性。

欲了解更多資訊,請聯繫Rodger Richey。

E-mail: rodger.richey@microchip.com;


網站推薦:

利用Flash技術縮短產品面市時間

基於Flash的處理器可用於降低產品成本及縮短產品面市時間。主要節省體現在縮短的開發時間和更容易的產品除錯上。盡管一些應用因使用Flash而獲益,但必須仔細分析在選擇產品記憶體技術時涉及的生產和作業問題。

www.ee.asiansources.com/ART_8800041961.HTM

建立高性能數據採集系統

圍繞著兩個高性能、低成本器件--微控制器和數模轉換器--即可設計出完整的數據採集系統,並且具有僅次於系統級晶片方案的整合度。

www.ee.asiansources.com/ART_8800020501.HTM

在8位微控制器上實現高端電話功能

單片8位微控制器即可實現低速數據機、雙音多頻(DTMF)編/解碼、呼叫者標識及許多其它頗具價格效益且靈活的解決方案。

www.ee.asiansources.com/ART_8800031661.HTM

8XC552微控制器的模數轉換器使用

80C552微控制器帶有一個8路輸入的10位ADC。為了從ADC得到正確的結果,在採樣期間,必須對輸入信號的偏移率加以限制。如果80C552應用的設計佈局適當,就可獲得10位的精確度。電磁相容性(EMC)問題也須考慮進去。本文給出了一些軟體範例,講述了ADC的正確使用。

www.ee.asiansources.com/ART_8800025289.HTM

使用CAN進行汽車和工業控制設計

為共享資訊,各子系統都藉由網路相互連接,這樣可減少佈線並提高綜合成本效益和可靠性。控制區域網(CAN)作為一種串列通訊協議,已廣為眾多應用市場所認可。

www.ee.asiansources.com/ART_8800041963.HTM





投票數:   加入我的最愛
我來評論 - 用Flash微控制器進行新品開發
評論:  
*  您還能輸入[0]個字
*驗證碼:
 
論壇熱門主題 熱門下載
 •   將邁入40歲的你...存款多少了  •  深入電容觸控技術就從這個問題開始
 •  我有一個數位電源的專利...  •  磷酸鋰鐵電池一問
 •   關於設備商公司的工程師(廠商)薪資前景  •  計算諧振轉換器的同步整流MOSFET功耗損失
 •   Touch sensor & MEMS controller  •  針對智慧電表PLC通訊應用的線路驅動器
 •   下週 深圳 llC 2012 關於PCB免費工具的研討會  •  邏輯閘的應用


EE人生人氣排行
 
返回頁首