随着当今电子技术的飞速发展,集成电路封装体积日益减小,大量表贴元件的使用一方面使产品更精致小巧,另一方面却给系统测试和调试、程序固化带来不便。而以往常见的双列直插器件却可以很容易地使用编程器进行编程, 某些类似于AT-MegaXX、AT89SXX 的MCU 即使焊到PCB 板上也可以通过预留的ISP(在系统可编程) 下载口进行程序下载,更有部分芯片还能通过串口支持应用中编程(IAP) 。

板上编程(On-Board Programming) 是一种新的编程技术。该技术在实现上与IEEE 标准1149.1 密切相关。IEEE 1149. 1 即众所周知的JTAG调试标准。目前大多数微处理器、微控制器、可编程逻辑器件都采用JTAG接口,内部包括了TAP 控制器。在芯片的IO 引脚上增加移位寄存器单元,这就是边界扫描寄存器,这些寄存器可以形成一条或几条边界扫描链。当芯片处于调试状态的时候我们可以捕获引脚上的输入信号,或者把信号加载到该引脚上去。采用这种方法就可以在处理器等芯片的引脚上形成特定的FLASH 编程时序, 最终达到给FLASH 编程的目的。

1 　总体设计
     图1 为系统整体结构。整个编程器系统以Atmel 公司的高性能8 bit AVR 单片机ATmega16L 为控制核心,通过PDIUSBD12 实现同上位机的高速传输接口。由上位机传送来的编程数据参照 FLASH 芯片编程时序经过ATmega16L 整理,通过 8 bit 并行接口传送给EPM240 , EPM240 起到一个 JTAG时序高速自动转换作用,控制目标系统上微处理器(如S3C44B0X) 引脚信号,最后完成与地址/ 数据总线相连的FLASH 存储器编程。

3 　USB 接口层
     理论上在USB 高速模式下传输速度为12 Mbit/ s ,实际扣除命令包、桢标记、握手协议等开销, 传输速度在200 kbyte/ s 左右。

4 　AVR固件层
     A Tmega16L 是ATMEL 公司AVR 单片机系列中的主流产品之一,拥有1 kbyte 内部RAM ,16 kbyte FLASH。在5 V 供电时最大频率16 MHz , 3.3 V 供电时最大频率8 MHz ,实际使用中3. 3 V 供电时也可适当超频。由于AVR 采用RISC 架构, 多达32 个通用寄存器,对C 编译器支持和运行效率大大大于传统51 系列。

5 　JTAG协议转换层
     TI 公司的SN74LVT8980A 是一个8 bit 数据接口的J TA G 主控芯片,也是最直接的解决方案, 由于货源和价格原因,我们只能用CPLD 或者FP2 GA 进行替代。EPM240 是Altera 公司新一代 CPLD MAXII 器件,拥有240 个逻辑单元(L E) ,脚至脚性能最快4. 5 ns。MAX II 系列基于0. 18μm FLASH 工艺,跟以往MAX 器件相比,功耗降低至十分之一,价格减半,性能增加两倍,容量增加四倍。

6 　结束语
     本文介绍了板上编程(OBP) 技术的基本原理, 给出了高速板上编程器的设计思路,其中上位机软件的具体实现代码限于篇幅,不在文中赘述。了解 RDI 协议或ADP 协议,通过编写自己的DLL 程序供AXD 软件调用,就可实现高速仿真,高速的烧写编程对于某些不具备系统级调试仿真器的嵌入式 Linux 开发人员无疑可以节约大量时间。