АДАПТЕР ДЛЯ ИМС ПАМЯТИ СЕРИЙ 24Схх, PCF85XX, SDA25xx К ПРОГРАММАТОРУ NM9215

December 15, 2010 by admin Комментировать »

набор NM9216/4

Интегральные микросхемы (ИМС) памяти серий 24Схх, PCF85xx и SDA25xx, поддерживающие протокол обмена данных I2C-Bus, мож­но программировать с помощью автономного программатора, напри­мер универсального программатора NM9215. Для этого необходимо иметь специальный адаптер для подключения микросхемы памяти к программатору. Такой адаптер можно легко изготовить, используя на­бор NM9216/4.

Краткое описание адаптера для микросхем памяти серий 24Схх, PCF85xx и SDA25xx

Адаптер предназначен для работы с микросхемами памяти, поддерживающими интерфейс I2C-Bus: 24С02, 24С04, 24С08, 24 С16, 24С32, 24С64, 24С128, 24С256. 24С512, семейством ИМС PCF858x, а также SDA2526, SDA2546, SDA2586.

Внешний вид собранной платы адаптера и его мон­тажная схема показаны на Рис. 1 и Рис. 2.

Рис. 1. Внешний вид адаптера для микросхем памяти серий 24Схх, PCF85xx и SDA25xx

На плате расположены три колодки, рассчитанные на работу с различными ти­пами микросхем энергонеза­висимой памяти. Для выбора режимов работы программа­тора с микросхемами семейства PCF85xx предназначен джампер JMP1. К разъему ХР1, расположенному на адаптере NM9216/3, под-

Рис. 2. Расположение элементов на плате адаптера для микросхем памяти серий 24Схх, PCF85xx и SDA25xx

ключается 10-контактный интерфейсный шлейф для соединения с ба­зовым блоком NM9215. По нему осуществляется обмен данными меж­ду компьютером и микросхемой памяти.

Некоторые сведения

и сравнительные характеристики микросхем памяти серий 24Схх, PCF85xx и SDA25xx

Микросхемы памяти серии 24Схх

Основной особенностью семейства является возможность работать по последовательному протоколу 12С. Это означает, что последова­тельный обмен данными между микросхемой памяти и периферийным по отношению к ней устройством происходит не по трем, как обычно, а по двум линиям. Причем одна из них предназначена для чтения и за­писи данных, вторая используется для тактирования во времени про­цессов, происходящих на первой линии.

Первыми представителями семейства 24Схх являются микросхе­мы 24С01, 24С02 и 24С04. Выполненные по КМОП-технологии, они гораздо экономичнее микросхем, построенных, например, по МОП-технологии, что позволяет использовать их в переносной аппа­ратуре.

Максимальный объем памяти у каждого типа микросхем различен и соответствует последней двузначной цифре в названии микросхемы. Микросхема 24С01А имеет 1 Кбит (128 байт), 24С02А – 2 Кбит

(256 байт), а 24С04А — 4 Кбит (512 байт) доступной энергонезависи­мой электрически стираемой/записываемой памяти данных.

Особенностью последних двух типов микросхем является аппарат­ная реализация в них защиты данных от случайного стирания. Формат записываемых/считываемых данных для защиты микросхем памяти 24СххА составляет 8 бит.

Кроме того, при необходимости увеличения объема энергонезави­симой памяти можно использовать в одном устройстве не одну микро­схему семейства 24Схх, а несколько, подключив их к общей I С-шине. В этом случае при использовании микросхем 24С01А или 24С02А есть возможность применить до 8 подобных микросхем, а при исполь­зовании 24С04А — до 4 микросхем на одной шине. Такое стало воз­можным благодаря применению в микросхемах этого семейства отдельных линий, по которым управляющим устройством, например микроконтроллером, производится выборка отдельной микросхемы, находящейся в общей шине с другими. Время выполнения одной опе­рации у микросхем 24С01,24С02 и 24С04 в среднем составляет 1 мс. А время хранения записанной в память информации может превышать 200 лет!

Все микросхемы семейства 24Схх могут работать как в режиме приемника, так и в режиме передатчика данных. При этом 12С-шина обязательно должна управляться главным Master-устройством, гене­рирующим тактовый сигнал SCL, который поступает на соответству­ющий вход микросхемы памяти. Помимо этого, Master-устройство должно обеспечивать выбор используемой в данный момент времени микросхемы памяти и генерировать условия начала и остановки опе­раций, производимых с EEPROM. При этом сама микросхема памяти работает в режиме подчинения (Slave) главному управляющему уст­ройству. И Master, и Slave могут работать как приемник и как передат­чик данных, однако активировать какой-либо режим работы микросхе­мы памяти может только Master-устройство.

Микросхемы памяти 24С01А, 24С02А и 24С04А способны рабо­тать в двух режимах программирования.

Побайтовый режим программирования

В этом режиме работы управляющее устройство посылает микро­схеме памяти адреса и данные побайтно. Протокол обмена информа­цией выглядит следующим образом. После поступления сигнала START от Master-устройства от него же происходит передача бит вы­борки нужной в данный момент времени микросхемы памяти и бита разрешения режима записи в память. Выбранная микросхема готовит­ся к приему адресного байта, который произойдет после выдачи ею флага готовности к данной операции. Поэтому следующий байт, пере­данный управляющим устройством, будет адресом, который запишет­ся в указатель адреса выбранной микросхемы.

После получения флага готовности Master-устройство передает данные, которые будут записаны в соответствии с занесенным в указа­тель адресом. После того как данные записаны, микросхема снова вы­ставляет флаг готовности и управляющее устройство генерирует усло­вие остановки. После этих операций цикл программирования микро­схемы памяти считается завершенным.

Постраничный режим программирования

Активация записи происходит подобно побайтному режиму про­граммирования. Отличие заключается в том, что в адресном указателе микросхемы памяти происходит запоминание лишь адреса первого поступившего в микросхему 8-разрядного блока данных, после чего она выставляет флаг готовности принять второй байт данных и в слу­чае успеха выставить флаг готовности к приему следующей посылки. Все успешно принятые посылки сохраняются во внутренней оператив­ной памяти микросхемы до тех пор, пока ведущее устройство не сгене­рирует сигнал останова. При обнаружении микросхемой памяти этого сигнала она автоматически начинает последовательно заполнять свою энергонезависимую память содержимым RAM-буфера. Однако при работе с этими микросхемами следует помнить, что размер буфера для микросхем 24С01А и 24С02А ограничен 2 байтами, а 24С04А — 8. Пе­реполнение буферной памяти этих микросхем может привести к поте­ре информации.

Реализация аппаратной защиты данных в микросхемах семейства 24СххА происходит следующим образом. Если на вывод WP любой из микросхем 24С02А или 24С04А подан потенциал напряжения пита­ния, программирование второй половины памяти у этих микросхем становится невозможным1). Выбранная ведущим устройством микро­схема после обращения к запретной области памяти просто-напросто не выкинет флага готовности после того, как первый байт данных бу­дет ею получен. Поэтому цикл программирования начат не будет. Мик­росхема 24С01А не имеет реализации аппаратной защиты от записи.

Режим чтения данных из микросхем 24СххА инициирует управля­ющее устройство. Сначала оно инициализирует нужную микросхему и посылает ей адрес, по которому будет происходить чтение, а также бит, указывающий, что будет производиться именно чтение данных. После успешного завершения этих процедур микросхема выкидывает флаг готовности и по линии данных выходит байт данных, соответству-

" Для ИМС 24С02А этот адресный диапазон 080H…0FFH, для 24С04А — 100H…1FFH.

ющий указанному управляющим устройством адресу. Если Master-ус­тройство готово принять следующий байт данных, оно должно выдать бит готовности, разрешающий микросхеме памяти инкрементировать указатель адреса и вывести следующий байт данных. Процесс инкре- ментирования адреса и чтения по нему циклически повторяется либо до достижения окончания всего массива памяти, либо до генерации ве­дущим устройством состояния останова, посылаемого микросхеме вместо флага готовности.

Цикл чтения данных не обязательно может начинаться с установки адресного указателя. Если после инициализации микросхемы инкре- ментированный адрес управляющим устройством не посылается, чте­ние осуществляется с текущего адреса, занесенного в адресный указа­тель микросхемы памяти.

Продолжением серии 24Схх являются микросхемы энергонезави­симой памяти 24С08 и 24С16, имеющие соответственно 8 и 16 Кбит памяти1*. Принципиально эти микросхемы мало чем отличаются от своих предшественников. Однако некоторые отличия все же есть.

В микросхемах 24С08В и 24С16В реализована возможность защи­ты данных от пониженного напряжения питания и шумов. Защита от пониженного напряжения питания осуществляется схемой-детекто­ром питающего напряжения, которая блокирует работу внутренней логики микросхемы, отвечающую за запись/стирание информации Детектор срабатывает, когда напряжение питания микросхемы падает ниже 1.5 В.

Защита от шумов реализуется следующим образом. Линии SCL и SDA, отвечающие за обмен данными между устройством управления и микросхемы памяти, подключены к логике контроля памяти через триггер Шмитта и специальный фильтр. Это решение дает возмож­ность подавлять шумовые выбросы, обеспечивая максимальную на­дежность работы микросхемы даже при наличии помехонезащищен- ных линий.

По сравнению с микросхемами 24С01, 24С02 и 24С04 у 24С08 и 24С16 заметно расширен объем встроенного в чип буфера страниц, ис­пользуемого в постраничном режиме программирования этих микро схем. Теперь он составляет 16 байт.

Микросхемы памяти 24С08 и 24С16 могут работать в режиме по­следовательной ROM. Для этого в них необходимо активировать аппа­ратную защиту данных, подобно 24С02 и 24С04. Однако в отличие от микросхем этих серий в микросхемах 24С08 и 24С16 защищенным оказывается все адресное пространство энергонезависимой памят! данных.

" Речь пойдет о ИМС 24С08В и 24С16В.

Несмотря на некоторые нововведения, быстродействие микросхем 24С08 и 24С16 несколько ниже. Время записи данных в побайтовом режиме составляет около 10 мс.

Рассмотрим особенности еще одного представителя семейства 24Схх — микросхемы 24С32А. Она несколько схожа с 24С08В и 24С16В. Из названия микросхемы легко догадаться, что эта микросхе­ма содержит 32 Кбит (4 Кбайт) энергонезависимой памяти. Размер RAM-буфера 24С32А, используемого в режиме постраничного про­граммирования, составляет 32 байта.

При нехватке энергонезависимой памяти вы можете ее увеличить вплоть до 256 Кбит (32 Кбайт!). Для этого необходимо, как и в преды­дущих случаях, подключить к шине 12С несколько микросхем 24С32А. При этом следует помнить, что общее количество микросхем этого ти­па, подключенных к общей последовательной шине, не должно превы­шать восьми. Выборка их должна производиться управляющим уст­ройством посредством подачи соответствующих адресных сигналов на входы А0…А2 микросхем памяти.

И еще одно важное отличие 24С32А от рассмотренных выше мик­росхем. Микросхема 24С32А имеет большой объем энергонезависи­мой памяти, адресовать который только одной адресной 8-битной по­сылкой не представляется возможным. Поэтому адрес необходимой для записи/чтения ячейки памяти микросхемы передается в два этапа: сначала старший байт адреса, а после того, как микросхема выкидыва­ет флаг готовности — и младший.

Микросхемы серии PCF858x

Микросхемы серии PCF858x фирмы Philips имеют некоторые сходства с микросхемами 24Схх фирмы Microchip. Выполненные по КМОП-технологии, обеспечивающей низкое энергопотребление, они также поддерживают последовательный протокол обмена дан­ными 12С.

Полный объем памяти в микросхемах семейства PCF858x обозна­чает последняя цифра в названии микросхемы, которая может прини­мать значения 2, 4 или 8, что соответствует объемам памяти в килоби­тах. Микросхемы памяти серии PCF858x обмениваются с микроконт­роллером восьмиразрядными данными. Срок хранения записанной информации для микросхем PCF858x намного ниже, чем у микросхем семейства 24Схх, и составляет 10 лет.

Особенностью микросхем PCF858x является наличие встроенного в чип генератора напряжения программирования, использующего для работы принцип умножения напряжения. Подобно микросхеме 24С32А, на одну 12С-шину можно посадить до 8 микросхем памяти PCF858x, которые Master-устройство адресует по линиям А0…А2.

Внутренняя синхронизация работы микросхемы в циклах стира­ния/записи у PCF858x происходит внутри самой микросхемы, что избавляет от необходимости использования внешних компонентов. Однако при необходимости можно выбрать функцию внешней синхро­низации работы в циклах.

Механизмы записи/чтения данных в семействе PCF858x ничем не отличаются от 24С32А. Реализованы все те же режимы побайтовой и постраничной записи информации, последовательного чтения данных, в том числе и с предварительно указанного адреса.

Аппаратная защита записанной в микросхему информации обеспе­чивается, подобно тому, как это осуществляется в микросхемах 24С02А или 24С04А. То есть, фактически, осуществляется защита только половины полного массива памяти всей микросхемы.

Микросхемы серии SDA25xx

С помощью адаптера и базового блока можно программировать и микросхемы памяти SDA2526, SDA2546, SDA2586 фирмы Siemens. Микросхема SDA2526 выполнена по МОП-технологии и имеет 2 Кбита энергонезависимой памяти. В ней организован последователь­ный протокол обмена данными 12С. Формат блока данных составляет 8 бит.

Путем наращивания числа корпусов микросхем SDA2526 до 8, си­дящих на одной шине, можно увеличить количество энергонезависи­мой памяти до 2 Кбайт. Такое конструктивное решение возможно, по­скольку микросхема SDA2526 имеет три адресных линии выборки кристалла, при помощи которых и можно выбрать нужный кристалл. Осуществлением выборки, как и во всех рассмотренных ранее случаях занимается управляющее Master-устройство.

В микросхеме SDA2526 реализованы только два основных режима работы с памятью: побайтовая запись и последовательное считывание с возможностью выборки адреса. Зато реализован режим полного сти­рания данных, заменяющий все биты памяти EEPROM логическими единицами.

Недостатками микросхем SDA2526 является относительно неболь­шое время хранения данных (менее 10 лет). У них на два порядка меньшее число циклов перепрограммирования (104). Время выполне­ния одного цикла стирания/записи в режиме репрограммирования у микросхем SDA2526 составляет 10 мс.

Сборка адаптера для микросхем памяти серий ^4Схх, PCF85xx и SDA25xx

Перед сборкой адаптера для микросхем памяти серий 24Схх, |pCF85xx и SDA25xx внимательно ознакомьтесь с приведенными в на­чале этой книги рекомендациями по монтажу электронных схем. Это поможет избежать порчи печатной платы и отдельных элементов схе­мы. Перечень элементов набора приведен в Табл. 1.

Таблица 1. Элементы набора NM9216/4

| Позиция

Характеристика

Наименование и/или примечание

Кол-во

С1…СЗ

0.1 мкФ

Конденсатор. 104 — маркировка

3

DDI… DD3

DIP-8

Колодка узкая

3

ХР1

PLS 40 R

Разъем штыревой, угловой, 10-контактный

1

JMP1

PLS 40

Разъем штыревой, 2-контактный

1

 

 

Съемная перемычка

1

А9216/4

34×27 мм

Плата печатная

1

Места расположения элементов на плате адаптера к программато­ру NM9215 для микросхем памяти и линии его подключения к базово- му блоку показаны на Рис. 2. Отформуйте выводы элементов, устано­вите элементы на плату и припаяйте их выводы; при этом установите сначала малогабаритные, затем все остальные элементы. Собранную плату лучше разместить в подходящем корпусе, который защитит пла- I ту от внешних воздействий и придаст конструкции завершенный вид. Корпус можно подобрать в каталоге наборов МАСТЕР КИТ, поме­щенном в конце этой книги.

Перед самым первым включением собранного адаптера необходи­мо произвести визуальную проверку монтажа и установить при необ­ходимости перемычку в разъем JMP1. Перемычка нужна в случае ра­боты программатора с микросхемами серии PCF85xx. Далее запустите необходимую интерфейсную программу и следуйте инструкции по ра­боте с ней. Возникающие проблемы можно обсудить на конференции сайта http://www.masterkit.ru, а вопросы можно задать по адресу: infomk@masterkit.ru.

Наборы NM9215 и NM9216/4, а также и другие наборы из каталога МАСТЕР КИТ можно приобрести в магазинах радиодеталей или на радиорынках.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты