一种可编程芯片的编程测试装置

摘要

本发明提出一种芯片的编程测试装置，包括CPU模块、SPI模块、电源转换保护模块、功能切换模块，还可以包括LED指示模块、USB传输模块和键盘控制模块，还可包括两个或两个以上的SPI接口，实现多个芯片批量烧写。本发明提供的可编程芯片的编程测试装置无需将芯片反复插拔，简化人工操作的步骤，也无需使用计算机，完全替代原有烧写器，连接上电源即可自动进行编程和测试程序，而且不需要使用串口或并口模拟SPI通信，而是直接使用SPI接口对芯片进行编程，速度最高可达20Mbps，同时可支持多达17个芯片同时进行编程测试，大大提高编程效率，适合批量生产测试。

权利要求

1.一种可编程芯片的编程测试装置，其特征在于，包括以下模块：

CPU模块，用于控制整个装置进行逻辑运算及程序下载，运行参数的读取、测试、分析及校验；

SPI模块，用于在CPU模块与目标芯片之间建立通信，并判断当前芯片状态，对芯片编程并连接已编程芯片进入测试阶段；

电源转换保护模块，用于提供供电电源，在芯片编程和运行状态进行切换时，对芯片及CPU模块进行电源保护，通过检测芯片及CPU模块的电流和电压，判断是否出现短路和过流、是否出现过压欠压，当检测值大于预设值时，断开目标板的电源连接并指示错误；

功能切换模块，通过控制电源切换在命令操作模式和正常操作模式之间进行切换，包括两种研究阶段和批量生产阶段两种不同的工作方式；

LED指示模块，用于对在编程准备时、编程过程中及测试过程中的状态进行提示。

2.根据权利要求1所述的编程测试装置，其特征在于，所述的CPU模块采用32位高性能ARM Cortex-M4处理器STM32F407VGT6单片机。

3.根据权利要求1所述的芯片的编程测试装置，其特征在于，所述的功能切换模块包含有3位模拟开关，分别为模拟开关S1、模拟开关S2、模拟开关S3，在研究阶段利用模拟开关控制芯片的状态，模拟开关S1闭合，同S1串联的电源转换保护电路12V供给芯片进入编程状态，实现对芯片内部各种参数的设置，并读取正常运行参数校对值进行CRC校验，模拟开关S2闭合，同模拟开关S2串联的电源转换电路5V供给芯片计入正常运行状态，自动计算校验偏差，出现错误则提示烧写失败；在批量生产阶段通过脚本程序控制电源切换，从而自动对可编程芯片进行零点标定、正常模式下的数据读取和判定、LED指示显示。

4.根据权利要求1所述的编程测试装置，其特征在于，还包括两个或两个以上的SPI接口，用于实现多个芯片批量烧写。

5.根据权利要求1至4所述的编程测试装置，其特征在于，电源切换电路包含5V和12V两种不同的供电方式。

6.根据权利要求1至4所述的编程测试装置，其特征在于，还包括用于显示编程准备时、编程过程中及测试过程中状态的液晶显示屏及键盘控制模块。

说明书

一种可编程芯片的编程测试装置

技术领域

[0001] 本发明涉及单片机开发领域，具体涉及一种可编程芯片的编程测试装置。

背景技术

[0002] 目前，在单片机开发领域，一般采用以下方法：一是程序烧写器法，二是串口/并口SPI仿真编程法。

[0003] 程序烧写器法需要使用单独的烧写器，当需要修改源程序时，需要将单片机芯片从目标板上拔出，再将更新后的目标代码重新固化到单片机芯片中，在这个过程中，经常需要反复插拔芯片，操作麻烦，导致芯片寿命受到影响，并且程序烧写器一般价格较为昂贵，生产成本高。

[0004] 串口/并口SPI仿真编程法一般是用串口或并口仿真SPI时序进行芯片的编程，该技术不再需要使用编程器，但纠错能力差，一旦出现错误如数据错位或者缓冲区错误就需要重启计算机；效率低，烧写速度只有1.6kbps左右，烧写一个2K的程序需要15秒钟左右，严重影响批量烧写进度。

[0005] 原有的编程实现方法都是利用上位机发出芯片约定好的信号使芯片进入编程状态，如果没有约定信号，芯片进入正常运行状态进行测试；这样在编程状态和正常运行测试状态切换时需要进行重启，且在编程是需要多次在两种状态之间切换，效率低，复杂性高。如何在设计开发阶段、量产阶段将程序快速、准确、批量的写入单片机是本领域技术人员面临的重要技术难题。

发明内容

[0006] 鉴于以上现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种克服以上缺点，速度快、成本低、稳定性强、可进行复杂编程测试校验的批量编程测试装置。

[0007] 本发明提出一种可编程芯片的编程测试装置，包括以下模块：

[0008] CPU模块，用于控制整个装置进行逻辑运算及程序下载，运行参数的读取、测试、分析及校验；

[0009] SPI模块，用于在CPU模块与目标芯片之间建立通信，并判断当前芯片状态，对芯片编程并连接已编程芯片进入测试阶段；

[0010] 电源转换保护模块，用于提供供电电源，在芯片编程和运行状态进行切换时，对芯片及CPU模块进行电源保护，通过检测芯片及CPU模块的电流和电压，判断是否出现短路和过流、是否出现过压欠压，当检测值大于预设值时，断开目标板的电源连接并指示错误；

[0011] 功能切换模块，通过控制电源切换在命令操作模式和正常操作模式之间进行切换，包括两种研究阶段和批量生产阶段两种不同的工作方式；

[0012] LED指示模块，对于在编程准备时、编程过程中及测试过程中的状态进行提示。

[0013] 作为本发明的进一步改进，CPU模块采用32位高性能ARM Cortex-M4处理器STM32F407VGT6单片机。

[0014] 作为本发明的又一步改进，所述的功能切换模块包含有3位模拟开关，分别为模拟开关S1、模拟开关S2、模拟开关S3，在研究阶段利用模拟开关控制芯片的状态，模拟开关S1闭合，同S1串联的电源转换保护电路12V供给芯片进入编程状态，实现对芯片内部各种参数的设置，并读取正常运行参数校对值进行CRC校验，模拟开关S2闭合，同模拟开关S2串联的电源转换电路5V供给芯片计入正常运行状态，自动计算校验偏差，出现错误则提示烧写失败；在批量生产阶段通过脚本程序控制电源切换，从而自动对可编程芯片进行零点标定、正常模式下的数据读取和判定、LED指示显示。

[0015] 作为本发明的再一步改进，还包括两个或两个以上的SPI接口，实现多个芯片批量烧写。

[0016] 作为本发明电源切换电路的进一步改进，电源切换电路包含5V和12V这两种不同的供电方式。

[0017] 作为本发明电源切换电路的进一步改进，还包括用于显示编程准备时、编程过程中及测试过程中状态的液晶显示屏及键盘控制模块。

[0018] 本发明的有益效果

[0019] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0020] 1、操作简单，本装置完全替代原有烧写器，加入功能切换模块，无需人工复杂进行连接操作烧写、切换电源、CRC校验等一系列操作，连接上电源自动进行烧写校验，完全解放人工，适合量产编程。

[0021] 2、成本低，无需使用烧写器，完全脱离计算机及人工操作。

[0022] 3、速度快，普通操作需要用串口或者并口模拟SPI通信进行逻辑判断进入编程模式，此装置完全使用SPI接口对芯片进行编程，相对原编程速度1.6kbps而言，速度可以最高可以达到20Mbps，大大提高编程效率。

[0023] 4、保护机制完善，可以对过压欠压、过流、烧写错误、自动校验、自动核对写入数据等进行完善的保护，无需人工操作，减少不必要的失误操作，稳定性高。

附图说明

[0024] 图1为本发明的可编程芯片的编程测试装置的模块示意图，

[0025] 图2为本发明的可编程芯片的编程测试装置的工作流程图。

具体实施方式

[0026] 下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本发明所披露的权利要求、说明书及附图，本领域技术人员可轻易的理解本发明的相关目的及优点。

[0027] 图1是本发明的可编程芯片的编程测试装置的模块示意图，其中包括CPU模块、SPI模块、功能切换模块、电源转换保护模块、LED指示模块、液晶显示模块、键盘控制模块、USB传输模块及待烧写测试芯片等。

[0028] CPU模块采用STM32F407VGT6单片机来实现，STM32F407VGT6是32位高性能ARMCortex-M4处理器，时钟最高达168MHz，实际还可以超频一点点，支持FPU即浮点运算和DSP指令，144引脚114个I/O口，存储器容量有1024K FLASH闪存，192K SRAM存取存储器；有低功耗模式，通信接口多达17个，其中三路SPI速率最快可达20Mpbs。

[0029] 功能切换模块包含3位模拟开关，利用CPU的输入输出管脚控制三路NPN三极管实现功能切换的作用，NPN三极管采用的是NXP的2N3904,通过基极的控制使集电极和发射极接通，达到开关控制的作用。所述的功能切换模块在批量生产过程中，通过脚本程序控制电源切换，无需通过人工切换开关，就可实现命令操作模式和正常操作模式的切换，并使用脚本程序对可编程角度传感器自动进行零点标定、正常模式下的数据读取和判定、LED指示显示，并支持二次编程。

[0030] 电源转换保护电路包含5V和12V这两种不同的供电方式，采用不同的电压供电，芯片进入的模式不同；利用CPU控制三极管的开通关断，可以达到切换电压，再配合SCK和SDO的时序控制进而控制芯片的模式。本发明所涉及的可编程角度传感器芯片有两种工作模式，即命令操作模式和正常操作模式。命令操作模式的工作电压为12V，正常操作模式的工作电压为5V，通过控制电源切换，从而使这种角度传感器进入相应工作模式。S1闭合时，12V供电给可编程芯片，用于命令操作模式下零点位置标定；S2闭合时，5V供电给可编程芯片，用于正常操作模式下角度数据的实时读取。

[0031] 液晶显示模块采用通用的LCD显示屏，键盘控制模块采用通用的24键键盘，USB传输模块采用现有技术中的通用串行总线接口，上述部分技术都属于现有通用技术,本领域的技术人员可根据需要选择使用。

[0032] 将待烧写测试的程序目标码与编程规则通过USB接口，从通用计算机下载至本装置中。因此，当目标待烧写测试芯片进行烧录时，无需再操作计算机，直接在本装置上完成所有编程及测试工作。

[0033] 在正常量产过程中，为了保证芯片能够正常工作，需要对芯片进行烧写程序及测试。

[0034] 如图2所示，在设备的正常状态下，需要供入5V和12V电源，以控制不同的操作模式；设备供电后，插入待烧写测试芯片，此时设备会进入验证阶段扫描芯片内部RAM的值并判断芯片是否可以正常操作，正常则进行芯片连接；如果读取数值不对或连接失败，则自动判定芯片异常、指示错误同时红色LED常亮；

[0035] 如果进入正常操作模式则绿色LED常亮，并开始初始化芯片，将EEPROM数据拷贝到RAM中，这个过程需等待45μs至数据被完全写入RAM。之后读取RAM数据并判断数据是否合理，数据合理则绿色指示灯闪烁，切换电源为12V输入；若数据异常则提示错误同时红色LED闪烁；

[0036] 正常后通过不同电压及SCK和SDO的时序控制进入特定命令模式，开始进入编程模式，将标定值写入芯片，并自动进行CRC校验，与芯片内部自动计算的CRC值进行比对，确认无误即认为编程正确；出现错误则指示错误并伴有红色、绿色LED交替闪烁；

[0037] 以上编程完毕，通过不同电压及SCK和SDA的时序控制芯片进入测试模式，将标定零点与正常值进行比对，若处于误差范围内，则自动编程测试完成；如有异常，需要自动计算零点偏移值并进行重新编程写入。

[0038] 本发明提供的可编程芯片的编程测试装置无需将芯片反复插拔，简化人工操作的步骤，也无需使用计算机，完全替代原有烧写器，连接上电源即可自动进行编程和测试程序。并且，不再需要使用串口或并口模拟SPI通信进入编程模式，而是直接使用SPI接口对芯片进行编程，速度最高可达20Mbps，是原编程速度的12500倍，同时可支持多个芯片同时进行编程测试，大大提高编程效率，适合批量生产测试。

[0039] 上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明要求保护的范围。