Maxim表计IC编程

摘要：这篇文档介绍了在原型设计以及量产阶段对Maxim表计IC进行编程的工具、流程及注意事项。

本文介绍了对Maxim表计IC中flash存储器进行编程的接口、工具、注意事项及处理流程，其中包括71M6511/71M6511H、71M6513/71M6513H、71M6531D/F、71M6532D/F、71M6533/G/H、71M6534/H、71M6541D/F/G、71M6542F/G、71M6543F/H和71M6545/H。

另外，这里推荐的电表板设计程序能够在任何场合擦除和编程。

编程工具

最简单的办法是使用现有的编程工具，目前这些工具有：

TFP2编程器ADM51在线仿真器(ICE)第三方编程工具

TFP2 flash编程器

可以通过Digi-Key、Mouser等代理商购买TFP2，可以在目标板上对目标IC进行编程。手动操作编程(按一次键启动一次编程过程)，也能够由“自动测试设备(ATE)”控制(注：TFP2提供一个ATE接口，可以连接到外部“自动测试设备”)。可同时使用几个TFP2，以提高生产效率。

首先通过计算机的超级终端(或其它终端)将目标代码下载到TFP2，随后即可单独操作TFP2对目标板上目标IC的现场编程。撰写这篇文档时，TFP2的最新固件版本是V1.53。

连接目标板的电缆可以是带有0.1英寸间距接头的绞合电缆。另外，TFP2还提供与ADM仿真器兼容的小间距TYCO/AMP 10x2 接头，该接头在引脚2定义了一个ICE_E信号(71M653xIC在仿真时将使用这个信号)。

使用一个TFP2和一个自带电源的目标板即可实现简单编程，详情请见本文档“硬件调节要求” 部分。

注意：TFP2要求下载的hex文件的“记录”保持递增顺序，因此，Maxim提供了一个应用程序(CHKSUM.EXE)来处理由keil编译器产生的inter hex文件，供TFP2使用。这个应用程序随TFP2提供。

ICE(Signum仿真器ADM51)

ADM51可向Simgum系统公司购买，主要用于在线仿真，即提供一套开发工具。但也可以用于小批量表计IC的flash编程。

第三方编程器

BPM Microsystems公司出售并提供带操作按钮及馈线的单片、多片、大批量编程器，并负责技术支持。

不再支持的编程工具

请注意下列编程工具已经停止使用且不再提供支持：

TFP1 – 是TFP2的前身，允许在系统编程。TFP2已经覆盖了TFP1的所有功能。FDBM – 用于在系统编程的单板，需要一个专用的Windows PC图形用户界面(GUI)与之配合。TGP1 – 已经由上述第三方编程器制造商替代。

硬件编程接口

71M65xx系列IC通过ICE接口编程,表1列出了在DUT和flash编程器之间的通信信号。ICE接口引脚的定义请详见各自的数据手册。

表1. Flash接口信号

信号

方向

功能

E_TCLK

从DUT输出

时钟信号(5MHz)

E_RXTX

双向

数据输入/输出

E_RST

双向

Flash编程器复位(低有效)

ICE_E

输入到DUT

使能ICE接口(71M653x)

*使能编程信号时，E_RST仅由编程器驱动。

**有其它时间，编程器必须释放E_RST信号。

***编程协议由Signum System公司所有。

必要的硬件调整

除了建立IC电源和地线连接外，必须认真对待下列IC管脚，以保证可靠编程。

V1：V1必须稳定并且大于V_BIAS (V_BIAS值详见相应的数据手册)。对于71M651x系列，V1必须连接到3.3VDC，以关闭硬件看门狗定时器；对于71M653x系列，V1必须大于V_BIAS，这个系列由ICE_E负责硬件看门狗定时器。ICE_E：这个引脚适用于71M653x和71M654x系列，编程时该引脚必须连接到3.3VDC。XIN/XOUT：E_TCLK信号源自内部振荡器和外部晶体、两个负载电容共同产生的32kHz信号，详见数据手册。Vbase：该引脚通过0.1uF电容接地。V2P5：该引脚通过0.1uF电容接地。RESET(Z)：低电平有效复位引脚(/RESET)在编程时必须连接到3.3VDC，高电平有效复位引脚(RESET)在编程时必须连接到地。除以上引脚外，其它引脚在编程时可以悬空。

特殊情况

新出厂的IC (flash内容都是0xff)和被全局擦除的IC没有什么特别注意事项。以下特殊情况可能包含一个简短的测试模式，即如同在工厂进行ATE测试一样，它们可以被看作是未编程的IC。

几种特殊情况如下：

特殊功能寄存器(SFR)中的SECURE位置1。目标代码将SECURE位置1。IO RAM中的ECK-DIS位置1，禁止E_TCLK输出。器件已经编程或片上计算引擎开启，防止flash读写(71M653x)。

这些特殊情况将在后续讨论。

加密(SECURE)位

加密位可以防止对flash内容进行读写。如果加密位在编程前置位，则没有硬件措施解锁，唯一的解锁办法是整片擦除并紧跟一个IC复位。

值得注意的是，加密(SECURE)位是MPU执行一段代码置位的，而不是由编程器置位，代码例程见图1。加密位确保用户程序不被非法窃取，但当IC需要编程/验证或重新编程时，需要几个附加步骤。

图1. 设置加密(SECURE)位的汇编例程

加密过程是：IC上电时，从地址0x0000开始执行程序，前60个MPU时钟周期是preboot周期，在这个周期中，ICE接口是被禁止的，起始代码可以设置加密(SECURE)位，使能flash加密功能。由于加密(SECURE)位只能置位不能清零(只能由硬件复位清零)，而且在preboot期间ICE不能进行读写，故外部电路没有办法读写flash。加密(SECURE)位位于片上的特殊功能寄存器(SFR)，各IC在数据手册中定义了各自的加密(SECURE)位位置。

ADM51 ICE

在仿真器用户界面，如果IC加密(SECURE)位置1，则显示图2所示界面。用户可以选择整片擦除并复位IC，复位最好的方法是断电后重新上电。对于有电池的情况，电池必须有一个短暂的断开，或发送复位信号强制IC复位。

此时，在仿真器用户界面将显示IC是一个普通的被擦除的空片。

图2. ICE界面提示加密(SECURE)位置位

图3. 丢失E_TCLK时的ICE接口

TFP2

TFP2将发出一个简单的状态信息，表明IC已经加密。

然后，TFP2将继续整片擦除操作，随后进行编程操作，无需用户干预。

如果IC是71M653x，IC的ICE_E信号将出现在编程接口，操作步骤如下：

TFP2擦除整片flash。TFP2释放ICE_E信号，如果目标IC看门狗定时器处于使能状态，这将导致IC复位。TFP2开始编程。

带有加密(SECURE)位设置目标程序的IC编程

带有加密(SECURE)位设置代码的编程和普通的编程没有什么区别，但要特殊考虑包含设置加密(SECURE)位指令的效验码，因为一旦开始执行代码，将无法访问flash。

ADM51仿真器和TFP2

下列方法用来校验flash存储器：

一旦MPU开始执行代码，将无法访问、验证flash。通过暂停目标IC的程序运行实现操作验证。一旦flash校验完成且开始执行程序，将无法做进一步的校验。

这个过程对用户透明。

ECK_DIS置位时的IC编程

这种情况产生一个挑战，因为E_TCLK信号是编程接口必不可少的。

ADM51 ICE

仿真器时钟信号丢失时，ADM51(WEMU51)将产生一个界面如图3所示。依据ECK_DIS置位的时机，重复复位目标可能在ECK_DIS置位之前使得ADM51暂停IC运行，ICE用户接口将表现正常，用户有机会擦除整片flash。

TFP2

TFP2可快速响应目标编程器接口，禁止E_TCLK对于TFP2来说不是问题。

IC含有部分或全部代码时的IC编程

对于71M653xIC，片上计算引擎(CE)的程序flash和MCU是共享的，CE使能信号封锁外部设备对flash的存取。CE使能控制位处于IO RAM 0x2000，第4位。

ADM51 ICE

典型的ADM51仿真器(WEMU51)截屏如图4所示，XDATA_1窗口显示了IO RAM 0x1FF0 ~ 0x2137 中的内容。黄色高亮区域对应于实际IO RAM寄存器，地址0x2000中的内容为0xB0。

在擦除或编程目标flash之前，地址0x2000的内容必须是0x00，这将终止CE运行，为目标IC的编程做准备。

TFP2

TFP2自动处理CE，无需用户干预。

图4. ICE用户界面中的IO RAM

准备目标映像文件

ADM51 ICE和TFP2均处理Intel hex格式的映像文件，这种格式也适用于BPM编程器。

Intel hex文件是由一符合Intel hex文件格式的文本所构成的ASCII文本文件。在Intel hex文件中，每一行包含一个hex记录，这些记录是由包含了机器码及常数的16进制数组成。

注意：器件编程要求各行按顺序排列，Maxim提供一个实用程序CHKSUM.EXE来处理Intel hex文件，用于编程。这个实用文件随TFP2一同提供。

记录格式

Intel hex文件由任意数量的16进制记录组成，每个记录包含5个字段，按以下格式排列：

：llaaaatt[dd…]cc

每组字符对应一个字段，每个字母代表一个16进制数字，每个字段至少由两个16进制数字组成——构成一个字节，如下所述：

：是冒号，每个Intel hex记录都由冒号开头。

ll 是数据长度字段，代表记录中的数据字节数(dd)。aaaa 是地址字段，表示dd的起始地址。tt 表示记录类型，它可以是以下数值之一：

00 – 数据记录

01 – 文件结束记录

02 – 扩展段地址记录

04 – 扩展线性地址记录

dd 是代表一个字节的数据字段，记录中可能包含多个数据字节，数据字节数必须与II字段一致。cc是校验和字段，代表记录的校验和，校验和是整个记录的16进制数对(构成一个字节)求和计算的模256，用2的补码表示。

Intel hex文件由任意数目的以回车换行符结束的记录组成，下面是一个记录的示例：

:10246200464C5549442050524F46494C4500464C33

对这个记录的注释如下：

:10246200464C5549442050524F46494C4500464C33

IIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIcc->校验和(0x33)

IIIIIIIIIdd->数据(0x46,0x4C，0x55， …， 0x4C)

IIIaaaa->地址(0x2462)

Ill->数据长度(0x10)

:->冒号

其中：

10是记录中的数据长度。

2462是数据的起始地址。

00是记录类型。

464C…464C是数据。

33 是校验和。

Intel HEX386文件格式