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OTPROM型單片機內(nèi)內(nèi)部存儲器的使用研究

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作者:中國石油大學(xué) 馮興田 張加勝 時間:2006-10-03 來源:21IC中國電子網(wǎng) 收藏

隨著變頻調(diào)速以及微機控制技術(shù)的發(fā)展,適應(yīng)電機控制的 8XC196MC系列應(yīng)用越來越廣泛。     

與80C196MC相比,C帶有16 KB的OTPROM(One Tline Programmable Read-Only Memory),可以進行片內(nèi)編程操作,而且可以增強加密功能。對于普通的控制系統(tǒng)來說,其存儲容量足夠大,不必再使用外部擴展。然而C的OTPROM存在一個缺點:不可擦除,也就是說只能編程一次,不能實現(xiàn)重復(fù)編程,不利于大量普及使用。    

當(dāng)程序從仿真器移植到單片機的OTPROM時,并不能保證程序的一次成功性,由于單片機的不可擦除性,若程序脫機一次就使用一片單片機,顯然將造成巨大的資源浪費。另一方面,對于復(fù)雜系統(tǒng),16KB的OTPROM容量如果不夠,則需要采用擴展外部,為了保證有效實現(xiàn)加密功能,應(yīng)保留一部分程序在片內(nèi)OTPROM,此時便涉及到單片機內(nèi)、外的銜接問題。    

本文針對 C單片機內(nèi)部存儲器的不可擦除性,對兩種情況下的使用問題提供了可以有效實現(xiàn)重復(fù)編程的方法,并可以推廣至其他任何帶有OTPROM的單片機系列的編程應(yīng)用中。 

1 87C196MC單片機內(nèi)部存儲器的編程方式

87C196MC單片機支持三種編程方式:自動編程方式(使87C196MC單片機不用EPROM編程器即可從外部EPROM對自己編程)、從機編程方式(給外部EPROM編程器提供了一個標(biāo)準(zhǔn)接口)和實時編程方式(運行中編程方式,可以在軟件控制下實時對單個EPROM單元編程)。和其他方式不同,實時編程可以在不進入全EPROM編程方式下完成。    

對于Intel 87C196MC單片機的OTPROM只能編程,不能擦除,但在編程時可以驗證是否已確實編程。對0TPROM可以采用2種編程方法:在從機編程方式下或在專門的OTPROM編程方式下編程。OTPROM為87C196MC單片機提供了輔助的存儲器保護手段,它可以禁止總線控制器執(zhí)行外部取指周期,若企圖把一個外部地址裝載到PC寄存器,芯片將復(fù)位。這種自動復(fù)位功能對跑飛的代碼也提供了一種額外的恢復(fù)手段。使用時應(yīng)根據(jù)實際需要采取不同的編程方式。 

2 87C196MC單片機內(nèi)部存儲器的重復(fù)編程方法 

單片機87C196MC的EA引腳(外部訪問允許端,87C196MC PLCC84-36腳)用來控制訪問內(nèi)部存儲器或外部存儲器。當(dāng)EA=O時,所有訪問都是對片外存儲器的;當(dāng)EA=1時,對2000H~5FFFH單元的訪問都是對片內(nèi)OTPROM/ROM的。編程方式下,EA=12.5 V。由于復(fù)位時EA的電平被鎖存,難以通過外部硬件電路來實現(xiàn)程序空間的選擇。這里通過應(yīng)用程序語句來控制程序地址范圍,相當(dāng)于EA的電平變化作用。本文主要應(yīng)用了Intel匯編語言的長跳轉(zhuǎn)指令UMP來實現(xiàn)控制訪問內(nèi)、外存儲器的功能,下面介紹兩種常用的方法。

2.1片內(nèi)編程操作方法    

所謂87C196MC單片機OTPROM的不可擦除性,實質(zhì)上是不可實現(xiàn)從“0”到“1”的編程,而只能完成從“1”到“O”的編程。以下通過簡單的程序?qū)嵗齺斫榻B這種方法。

       LJMP NEXTl
       CSEG AT 2600H
       NEXTl:……    

上述語句實際上代表的是LJMP2600H.其機器碼為E79C04,當(dāng)?shù)刂?600H變化時,得到一組對應(yīng)的機器碼,通過對這一組機器碼進行分析,就可以得到該方法的原理,如表1所列。


機器碼E79C04的后兩個字節(jié)代表了匯編程序語句中的地址(04代表了2600H,14代表了3600H……)。當(dāng)一個字節(jié)從4位全是“1”變成4位全是“O”,且每次只有一個“l(fā)”變?yōu)椤?”時,可以有多種不同的變法,如表2所列。

由于87C196MC單片機的OTPROM只能完成從“1”到“O”的編程,而87C196MC單片機的程序從2000H開始執(zhí)行,因此可以在程序從2000H執(zhí)行一小段后進行跳轉(zhuǎn),例如首先跳至4100H(對應(yīng)的機器碼為E79C1F)再存儲程序的其他部分。下一次使用時,把機器碼E79C1F改為E79C1E(對應(yīng)地址為4000H),程序則跳至4000H開始執(zhí)行,4100H以后的程序段不再執(zhí)行。再下一次使用時,把機器碼E79C1E改為E79C1c(對應(yīng)地址為3A00H),程序則跳至3A00H開始執(zhí)行,4000H以后的程序段不再執(zhí)行,以此類推(即機器碼的最后一個字節(jié)變化為F→E→c,對應(yīng)表2中第一組的變化),即可以重復(fù)使用同一片單片機進行多次編程操作。   


這種方法中,單片機87C196MC的引腳EA接高電平。它適用于程序簡短且沒有擴展外部存儲器,只有內(nèi)部存儲器可用的情況。

2.2片內(nèi)、外編程操作方法    

如果內(nèi)部存儲器容量不夠或因為其他方面需要,要求擴展外部存儲器時,當(dāng)然可以選擇容量較大的外部存儲器,而不使用內(nèi)部存儲器,但這樣一來,程序的保密性將難以實現(xiàn),而且浪費了單片機內(nèi)部的存儲器空間。使用內(nèi)、外結(jié)合的方法既可以滿足容量需求,叉能方便的實現(xiàn)加密操作。    

鑒于87C196MC單片機的程序從2000H開始執(zhí)行,將單片機87C196MC的引腳麗置“1”,那么單片機程序?qū)膬?nèi)部2000H開始執(zhí)行??梢栽诔绦驈?000H執(zhí)行一小段后(根據(jù)實際需要任意設(shè)定)進行跳轉(zhuǎn),此處與片內(nèi)跳轉(zhuǎn)的操作有所不同,它將直接跳出單片機87C196MC片內(nèi)OTPROM的2000H~5FFFH單元的范圍。當(dāng)命令被執(zhí)行時,會自動轉(zhuǎn)入外部存儲器的地址范圍內(nèi),例如:LJMP8000H,其中8000H是外部存儲器的地址入口,這樣就從片內(nèi)存儲器轉(zhuǎn)入到外部存儲器了??梢酝ㄟ^修改外部存儲器(可重復(fù)擦寫)的程序來進行程序的調(diào)試,非常方便。當(dāng)然,如果需要從外部存儲器轉(zhuǎn)入內(nèi)部存儲器時,操作方法是類似的。

結(jié)  語 

本文詳細(xì)分析介紹了兩種可以實現(xiàn)可重復(fù)編程的單片機的使用方法,而且這兩種方法可以推廣至其他任何帶有0TPROM的單片機編程,編程的思路完全相同,具體實驗證實了這兩種方法具有切實可行性。



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