Реферат: Разработка программатора микросхем ПЗУ
д) ПЛМ: КР556РТ1/2
е) микроконтроллеры: 8748, 8749, 8751, 8752, 87C51, 87C53, 1816ВЕ751, 1816ВЕ48, 1830ВЕ751, 1830ВЕ753
ж) только читать: 8048, 8049, 80C48, 8051, 8052, 1816ВЕ49, 1816ВЕ51, 1830ВЕ48
2.2 Принцип действия
Принципиальная схема программатора представлена на чертеже АТДП220198.119 Э3. Разъем Х1 предназначен для стыковки программатора с параллельным портом IBM (стандартным кабелем от принтера). Каждый сигнал IBM обозначен буквой D, C или S и цифрой 0...7. Буква идентифицирует регистр параллельного порта (D - регистр данных, C - регистр управления, S - регистр состояния), а цифра - номер бита соответствующего регистра.
Сигналы MODE_OUT, READ, WRITE - выходные сигналы IBM, обозначены как инверсные. Это означает, что при установке битов 1 и 3 регистра управления порта в единичное состояние соответствующие сигналы будут иметь нулевое значение. Для выходного сигнала программатора S.7 знак инверсии означает, что при единичном значении этого сигнала соответствующий бит порта регистра состояния читается как нулевой. Названия сигналов, приведенные справа от стрелок, отражают их функциональное назначение.
Разъем Х3 предназначен для подключения одной из кроссовых плат, содержащих панельки для микросхем ПЗУ. На этот разъем выведены 20 сигналов адреса и 8 сигналов данных, причем единичное значение для любого из этих сигналов можно либо задавать равным +5 вольт, либо подключать к управляемому источнику питания Е1. Кроме того, на разъем выведены еще выходы четырех управляемых источников питания Е1..Е4 и напряжение +5 вольт. С помощью такого набора сигналов и напряжений можно реализовать чтение и прожигание практически любого типа микросхем ПЗУ.
Входные сигналы программатора DI0...DI7 (выходные сигналы регистра данных параллельного порта IBM) поступают с разъема Х1 на формирователь сигналов IBM, выполненный на микросхеме DD1 типа К555АП6. Эта микросхема представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов слева направо (когда на входе S единичное значение сигнала) или справа налево (когда сигнал на входе S нулевой), если значение сигнала MODE_OUT на входе EZ нулевое (при единичном значении этого сигнала, т.е. в режиме чтения информации с микросхемы ПЗУ, все выходы микросхемы переходят в высокоимпедансное состояние).
Сигналы DI0...DI7 поступают также на регистр сигналов управления, выполненный на микросхеме DD2 типа К555ИР23. Байт из регистра данных порта IBM запоминается в этой микросхеме по положительному фронту сигнала MODE_OUT, поступающего на вход С микросхемы. 6 выходных сигналов микросхемы используются для выбора одного из портов одной из четырех микросхем КР580ВВ55, а сигнал бита 3 предназначен для открытия формирователя сигналов адреса ПЗУ, выполненного на микросхеме DD4.
Регистр сигналов адреса включает в себя 2 микросхемы (DD6 и DD7) типа КР580ВВ55 и 20 формирователей сигналов, выполненных на логических микросхемах и транзисторах. Каждая из микросхем КР580ВВ55 содержит три 8-битных порта ввода/вывода (порты A, B и С). Все 3 порта микросхемы DD6 и 2 порта (В и С) микросхемы DD7, использующиеся для реализации регистра адреса, настраиваются (программным способом) на вывод. Для записи информации в какой-либо из этих портов сначала в регистр управляющих сигналов (микросхема DD2) записывается соответствующий управляющий байт (нулевое значение на выходе разряда 6 или 7 микросхемы DD2 выбирает одну из микросхем DD6 или DD7, а разряды 0 и 1 выбирают один из трех портов микросхемы), а затем задается нулевое значение сигнала записи (на входе WR микросхем DD6 и DD7). При этом информация с внутренней шины данных программатора (в данном случае это информация из регистра данных параллельного порта IBM) записывается в выбранный порт микросхемы DD6 или DD7.
То есть, запись 20-разрядного адреса в регистр адреса осуществляется в несколько этапов. Младший байт адреса записывается в порт В микросхемы DD6, 2-й байт - в порт С микросхемы DD7, 3-й байт - в 4 старших разряда порта В микросхемы DD7. Порт А микросхемы DD6, порт А микросхемы DD7 и 4 младших бита порта В микросхемы DD7 используются для подключения шины адреса микросхемы ПЗУ к повышенному напряжению от регулируемого источника питания.
Рассмотрим формирователь младшего разряда адреса (остальные 19 формирователей аналогичны), который выполнен на микросхемах DD10.1, DD11.1 и транзисторе VT6. Если младший бит 2-го порта (порта В) микросхемы DD6 установлен в единичное состояние, то на выходе формирователя младшего разряда адреса (на выходе микросхемы DD11.1) будет нулевое напряжение. При нулевом значении этого бита выходной транзистор микросхемы DD11.1 (эта микросхема - инвертор с открытым коллектором) закрыт, поэтому напряжение на выходе формирователя определяется состоянием младшего бита 1-го порта (порта А) микросхемы DD6. При единичном значении этого бита транзистор VT6 открыт, поэтому на выход формирователя будет поступать напряжение с управляемого источника питания Е1 (через открытый транзистор VT6 и резистор R16). Если младший бит порта А микросхемы DD6 установлен в нулевое состояние, то транзистор VT6 закрыт В результате на выход формирователя будет поступать через резистор R93 и диод VD30 напряжение +5 вольт.
Такое схемное решение формирователей адресных разрядов позволяет выбрать (программным способом) те контакты микросхемы ПЗУ, на которые требуется подавать напряжение, большее 5 вольт. Для большинства микросхем ПЗУ шина адреса 5-вольтовая. Для них надо устанавливать в нулевое состояние все биты портов А микросхем DD6, DD7 и 4 младших бита порта В микросхемы DD7. При этом транзисторы всех 20 формирователей адресных сигналов будут закрыты.
Регистр данных во многом похож на регистр адреса. Он включает в себя микросхему DD8 типа КР580ВВ55 и 8 формирователей сигналов, выполненных на логических микросхемах и транзисторах. В микросхеме DD9 используются 2 порта (А и В). В порт B записываются 8-разрядные данные, порт A используется для подключения шины данных микросхемы ПЗУ к управляемому источнику питания Е1. В регистре данных ПЗУ используются более мощные транзисторы, чем в регистре адреса ПЗУ. Поэтому формирователи сигналов данных несколько отличаются от рассмотренных ранее формирователей адресных сигналов. При нулевом значении сигнала на входе формирователя младшего разряда данных (при нулевом значении бита 0 порта B микросхемы DD8) транзистор VT2 закрыт в любом случае (даже если соответствующий бит порта А микросхемы DD8 установлен в единичное состояние. Это предотвращает перегрузку микросхемы DD16.2. Данные, записываемые в порт В микросхемы DD8, проходят на выходы формирователей сигналов данных без инверсии (поскольку инвертируются 2 раза). Поэтому информация для шины данных ПЗУ задается в прямом коде (в отличие от адреса для микросхемы ПЗУ, который надо задавать в инверсном коде).
Формирователь сигналов данных ПЗУ, предназначенный для передачи сигналов, прочитанных с шины данных микросхемы ПЗУ, на внутреннюю шину программатора, представляет собой порт А микросхемы DD7 типа КР580ВВ55. Этот порт настраивается (программным способом) на ввод. Для чтения байта данных из микросхемы ПЗУ сначала на нее выдаются требуемые управляющие сигналы (как правило, достаточно только задать нулевое значение сигнала выбора модуля микросхемы), затем задаются сигналы выбора порта А микросхемы DD7 (путем записи соответствующей информации в регистр сигналов управления программатора), после чего выдается нулевое значение сигнала чтения из микросхемы DD7 (сигнал на входе RD микросхемы).
Сигналы с шины данных микросхемы ПЗУ поступают на порт А микросхемы
DD7 не напрямую, а через диоды VD12..VD15, VD26..VD29 подключенные через резисторы к напряжению +5 вольт. Это позволяет читать данные из микросхем ПЗУ с открытым коллектором.
Сигналы, считанные на внутреннюю шину данных программатора, поступают на входы параллельного порта IBM через коммутатор, выполненный на микросхеме DD3. Эта микросхема пропускает на выход 4 младших или 4 старших бита 8-разрядной внутренней шины программатора, старшие биты - проходят при единичном значении сигнала OUT_HI, поступающего на вход S микросхемы. Необходимость коммутирования сигналов вызвана тем, что у параллельного порта IBM имеется только 5 входных сигналов.
Формирователь сигналов адреса ПЗУ, предназначенный для чтения сигналов младшего байта адреса ПЗУ, реализован на микросхеме DD5 типа К555АП5. Эта микросхема представляет собой шинный формирователь, пропускающий 8 сигналов, когда на его входах EZ1 и EZ2 нулевое напряжение. Для задания нулевого значения сигнала на этих входах надо записать в регистр сигналов управления (микросхема DD2) байт с установленным в единичное состояние битом 3, а затем задать нулевое значение сигнала чтения (сигнал READ на разъеме Х1). При этом сигналы А0...А7 проходят через диоды VD16..VD19, VD30..VD33 и микросхему DD4 на внутреннюю шину программатора и далее (через коммутатор DD3) на входы параллельного порта IBM.
Порт C микросхемы DD8 и все 3 порта микросхемы DD9 используются для управления 4-мя регулируемыми источниками питания. У каждого из этих портов 6 младших битов предназначены для задания в цифровом коде выходного напряжения источника питания. Старший бит (бит 7) предназначен для выключения соответствующего источника, а бит 6 - для переключения его в режим с пологими фронтами (для прожигания некоторых типов микросхем ПЗУ требуются импульсы напряжения с пологими фронтами).
Запись в микросхемы DD8 и DD9 информации для управления источниками питания осуществляется так же, как и запись в аналогичные микросхемы регистра адреса (микросхемы DD6 и DD7), рассмотренного ранее. Сначала в регистр сигналов управления (микросхема DD3 на листе 2) записывается байт для выбора требуемого порта (порта C микросхемы DD8 или одного трех из портов микросхемы DD9). Затем в регистр данных параллельного порта IBM записывается необходимая информация и выдается нулевое значение сигнала записи в микросхемы КР580ВВ55.
Поскольку все 4 регулируемых источника питания идентичны, рассмотрим подробно работу только источника E4, который включает в себя цифро-аналоговый преобразователь (микросхема DA4 типа 572ПА1) и усилитель мощности, выполненный на операционном усилителе DD25.2 и транзисторах VT33, VT40, VT41.
Напряжение на выходе цифро-аналогового преобразователя пропорционально цифровому коду, поданному на входы микросхемы DA4. Это напряжение (его максимальное значение около 7 вольт) подается на вход усилителя, коэффициент усиления, по напряжению которого определяется отношением значений сопротивлений резисторов R132 и R120, т.е. равен примерно 3,5. Поэтому максимальное значение напряжения на выходе регулируемого источника питания (при максимальном цифровом коде на входе микросхемы DA4) - около 25 вольт. Из 10 входных разрядов цифро-аналогового преобразователя используются только 6 старших. Поэтому дискретность изменения выходного напряжения регулируемого источника питания составляет 1/64 от максимального значения, т.е. около 0,4 вольт.
Если сигнал на входе микросхемы DD23.4 имеет единичное значение (т.е. запрограммировано единичное значение старшего бита порта C микросхемы DD21), то микросхема DD23.4 (инвертор с открытым коллектором) коротит выход цифро-аналогового преобразователя, выключая тем самым регулируемый источник питания (напряжение на его выходе будет нулевым при любом коде на входах микросхемы DA4).
Если сигнал на входе микросхемы DD23.3 имеет единичное значение (т.е. запрограммировано единичное значение бита 6), то к входу усилителя подключается конденсатор C6 при этом изменение напряжения на выходе регулируемого источника питания (при изменении управляющего кода в порту C микросхемы DD21) будет происходить плавно, что является необходимым условием для прожигания некоторых типов микросхем ПЗУ.
Формирователь сигнала KROSS выполнен на микросхеме DD5.5, которая представляет собой инвертор. Вход этой микросхемы через диод VD11 и перемычку на кросс - плате соединен с одним из адресных сигналов (для разных кросс-плат используются разные адресные сигналы). Если задать нулевое значение адресного сигнала, соответствующего нужной кросс - плате (для остальных адресных сигналов - единичные значения), то сигнал KROSS, поступающий в IBM, будет иметь единичное значение, сигнализирующее о том, что к программатору подключена требуемая кросс-плата (или вообще никакая кросс-плата не подключена). Диод VD11 предназначен для защиты входа микросхемы DD1.1 от повышенного напряжения, которое может быть задано для адресных сигналов.
С помощью шины данных и сигналов управления, идущих с компьютера, программируются четыре микросхемы DD6–DD9. На выходе этих микросхем формируются сигналы, которые через соответствующие буферные каскады подаются непосредственно на панельки для программирования. На адресное пространство программируемой микросхемы сигналы 1–20 с выхода разъема Х3 подают высокое напряжение Е1.
Коммутаторы на шине данных используют мощный транзистор типа КТ973, обеспечивающий импульсный ток до 1А, что необходимо для программирования, например, микросхем 556РТхх, 1556хх. Другая шина, часто используемая как адресная, таких токов не требует. Поэтому коммутатор, хоть и выполняет эту же функцию, но устроен несколько проще. Так, например, если на линию 1 и 21 подать запрещенную комбинацию 0 и 0, которая одновременно откроет транзистор VT6 и DD11.1, то резистор R16 не допустит выгорания DD11.1.
Как видно из устройства коммутаторов, на любую линию шины адреса или данных (или на несколько сразу) можно вывести высокое напряжение Е1, и при этом другие линии независимо могут иметь логические уровни.
Кроме 20-ти разрядной шины адреса и 8-ми разрядной шины данных, существуют четыре программируемых источника напряжений Е1-Е4. При этом Е1, как указывалось выше, служит высоким напряжением независимых коммутаторов шины адреса и данных. Четыре мощных независимых линии напряжения программирования управляются с помощью ЦАП 572ПА1, что позволяет автоматически устанавливать эти напряжения при выборе в программе нужной программируемой микросхемы. Все четыре источника имеют одинаковую схему: ЦАП на базе 572ПА1 (включенный несколько нестандартно), в зависимости от цифрового кода, обеспечивает через усилитель нужное напряжение. Сигналы c DD22 и DD23 либо совсем выключают ЦАП-ы, либо подключают емкости С3-С6, обеспечивая более пологие фронты при перепадах сигнала. Важно знать, что транзисторы на выходе усилителей должны быть достаточно высокочастотные (граничная частота > 20 МГц). Это необходимо для качественного функционирования обратной связи (а значит, обеспечивается стабильность напряжения на выходе) в условиях переменной нагрузки, которая возникает при работе с микросхемами, потребляющими разные токи в разных режимах (например, потребление микросхемы 556РТхх при чтении ячеек с кодами 0xFF и 00х0).