programator pamięci EEPROM z interfejsem szeregowym i2c.pdf

Programator pamięci EEPROM z interfejsem szeregowym I 2 C

P R O J E K T Y

Programator pamięci

EEPROM z interfejsem

szeregowym I 2 C

kit AVT−466

Czytelnicy, ktÛrzy

przeczytali tekst o†sposobach

programowania pamiÍci

EEPROM, zamieszczony

w†sierpniowym numerze EP,

mog¹ traktowaÊ ten projekt

jako uzupe³nienie tamtego

artyku³u.

Zamieszczone w nim

informacje o†sposobie

transmisji danych i†pracy

uk³adÛw EEPROM

z†szeregowym interfejsem I 2 C

wykorzystano podczas

projektowania programatora

i przygotowywania jego

oprogramowania.

PamiÍci szeregowe EEPROM s¹

zazwyczaj wykorzystywane jako

pamiÍci nieulotne, przechowuj¹ce

niewielkie iloúci danych, np. pa-

rametry konfiguracyjne w†wielu

urz¹dzeniach powszechnego uøyt-

ku takich jak odbiorniki telewi-

zyjne, magnetowidy czy zestawy

muzyczne. EEPROM-y szeregowe

moøna takøe spotkaÊ w†przemys-

³owych sterownikach, kserokopiar-

kach, termostatach itp. S¹ czÍsto

i†chÍtnie stosowane ze wzglÍdu

na niewielki koszt i†doúÊ prosty

sposÛb zapisu i†odczytu informa-

cji poprzez powszechnie stosowa-

ny interfejs I 2 C.

Buduj¹c uk³ad wykorzystuj¹cy

EEPROM-y wygodnie jest mieÊ

pod rÍk¹ urz¹dzenie, dziÍki ktÛ-

remu moøna podejrzeÊ zawartoúÊ

pamiÍci lub j¹ zmodyfikowaÊ.

Dotyczy to zw³aszcza sytuacji, gdy

uk³ad nie dzia³a prawid³owo

i†chcia³oby siÍ wiedzieÊ czy dane

wpisywane do pamiÍci s¹ w³aú-

ciwe. Programator pozwoli takøe

sprawdziÊ, czy uøywana kostka

pamiÍci nie jest uszkodzona oraz

powieliÊ jej zawartoúÊ w†innych

egzemplarzach.

Uk³ady pamiÍci EEPROM z†in-

terfejsem I 2 C produkowane w†obu-

dowach DIP8 maj¹, bez wzglÍdu

na typ, standardowy rozk³ad wy-

prowadzeÒ. Dotyczy to zarÛwno

produktÛw firmy XICOR, ATMEL,

jak i†SGS-THOMSON. Dodatnie

napiÍcie zasilaj¹ce (najczÍúciej

+5V, chociaø produkowane s¹

wersje zasilane +3V, a†nawet

+1,8V!) do³¹cza siÍ do 8†wypro-

wadzenia, a†masÍ do 4. Linia SDA

to nÛøka 5, a†SCL nÛøka 6. Wy-

prowadzenia 1-3 s³uø¹ do adre-

sowania i†wyboru kostki pamiÍci

lub pozostaj¹ nie pod³¹czone. NÛø-

ka 7 pod³¹czona do plusa moøe

blokowaÊ zapis lub producent

pozostawia j¹ nie wykorzystan¹.

Generalnie pamiÍci rÛøni¹ siÍ po-

jemnoúci¹ i†zwi¹zanym z†tym spo-

sobem transmisji danych magist-

ral¹ I 2 C. Ze wzglÍdu na sposÛb

programowania uk³ady moøna po-

dzieliÊ na trzy grupy: o†pojemnoú-

ci 1kb (128B) oznaczane jako

24C01, o†pojemnoúci 1/2/4/8/16kb

(odpowiednio 128, 256, 512, 1024

i†2048B) oznaczane symbolami

24C01A, 24C02-C16 oraz uk³ady

o†pojemnoúci 32 i†64 kb oznacza-

ne, jak ³atwo siÍ domyúliÊ, sym-

bolami 24C32-C64. Programator

potrafi zapisywaÊ i†odczytywaÊ

dane z†pamiÍci wszystkich wy-

mienionych typÛw.

RÛønice w†sposobie transmisji

danych pomiÍdzy uk³adami tych

trzech grup pokazuje rys. 1 , przed-

stawiaj¹cy schematycznie sposÛb

zapisu do pamiÍci 1†bajtu danych.

RÛønice wynikaj¹ g³Ûwnie ze spo-

sobu adresowania, co z†kolei wi¹-

øe siÍ z†pojemnoúci¹ pamiÍci. Po-

niewaø uk³ad 24C01 moøe zapa-

miÍtaÊ tylko 128 bajtÛw i†do

magistrali I 2 C moøe byÊ do³¹czony

Elektronika Praktyczna 9/98

Programator pamięci EEPROM z interfejsem szeregowym I 2 C

Rys. 1. Formaty słów zapisu danych do pamięci.

EEPROM-u (0 -24C01, 1†-

24C01A,24C02/C16, 2†-24C32/

C64), bajt 'c' jest bajtem kontrol-

nym.

S(abc) - ustawienie adresu

EEPROM-u do zapisu lub odczy-

tu. Bajt 'a', to starsza czÍúÊ

adresu, bajt 'b' m³odsza czÍúÊ,

a†'c' to bajt kontrolny.

W(add...dc) - zapis danych do

EEPROM-u. Bajt 'a' jest liczb¹

przesy³anych bajtÛw do zapisu

plus bajt kontrolny. Litery 'd'

oznaczaj¹ bajty danych, a†litera 'c'

cyfrÍ kontroln¹.

R(ac) - odczyt danych z†EEP-

ROM-u. Litera 'a' oznacza liczbÍ

bajtÛw do odczytu, pocz¹wszy od

adresu ustalonego wczeúniej roz-

kazem ìSî, a 'c' to cyfra kont-

rolna.

Uk³ad sterownika, po odebra-

niu rozkazu i jego pomyúlnym

wykonaniu, wysy³a do komputera

jako potwierdzenie znak ìAî

(skrÛt angielskiego s³owa ìacknow-

ledgementî). Jeøeli rozkaz z†ja-

kichú przyczyn nie mÛg³ byÊ

wykonany, wysy³any jest znak

ìNî (brak potwierdzenia). Wyj¹tek

stanowi odpowiedü po rozkazie

odczytu danych z†EEPROM-u. Ste-

rownik wysy³a wtedy znak ìAî,

bajty 'ddd' w†liczbie podanej w

rozkazie odczytu, a†na koÒcu bajt

sumy kontrolnej. Jeøeli odczyt siÍ

nie powiÛd³, sterownik odpowia-

da jedynie znakiem ìNî.

Wyjaúnienia moøe wymagaÊ

wprowadzenie i†sposÛb tworzenia

bajtu kontrolnego. Poniewaø ste-

rownik i†komputer porozumiewaj¹

siÍ ze sob¹ przy pomocy szere-

gowego ³¹cza RS, a kabel po³¹-

czeniowy moøe mieÊ d³ugoúÊ na-

wet kilku metrÛw, w†czasie trans-

misji mog¹ zdarzyÊ siÍ zak³Ûce-

nia, ktÛre zniekszta³c¹ przesy³ane

dane lub rozkazy. Moøe to dopro-

wadziÊ np. do zafa³szowania za-

pisywanych w†EEPROM-ie danych

lub nawet zawieszenia pracy pro-

gramatora. W†celu lepszej kontroli

poprawnoúci transmisji, urz¹dze-

nie nadawcze oblicza sumÍ kon-

troln¹ wszystkich transmitowa-

nych bajtÛw i†do³¹cza j¹ na koÒcu

wysy³anego rozkazu. Odbiornik

z†drugiej strony z³¹cza RS prze-

prowadza podobn¹ operacjÍ. Ob-

licza sumÍ kontroln¹ odbieranych

bajtÛw (ale oczywiúcie bez bajtu

kontrolnego), a†nastÍpnie porÛw-

nuje z†bajtem sumy obliczonej

tylko jeden taki uk³ad, to jego

adresowanie mieúci siÍ w jednym

bajcie poprzedzaj¹cym bajt da-

nych. Najstarszych 7†bitÛw okreú-

la adres komÛrki, a†najm³odszy bit

decyduje o†tym czy informacja ma

byÊ zapisywana do komÛrki pa-

miÍci (bit = 0) czy teø odczyty-

wana (bit = 1). PojemnoúÊ uk³a-

dÛw z†drugiej grupy moøe siÍgaÊ

2k i†do zaadresowania wszystkich

komÛrek s¹ potrzebne dwa bajty,

a†dok³adniej 11 bitÛw. M³odsze

bity adresu zawiera bajt nazwany

WORD ADDRESS, a†3 najstarsze

bity zosta³y przeniesione do bajtu

o†nazwie DEVICE ADDRESS (ra-

zem z†bitem R/W, okreúlaj¹cym

tryb pracy - zapis/odczyt).

Duøa pojemnoúÊ EEPROM-Ûw

z†trzeciej grupy wymaga dodania

jeszcze jednego bajtu adresowego

nazwanego FIRST WORD ADD-

RESS. W†tym bajcie 5 najm³od-

szych bitÛw pe³ni rolÍ najstar-

szych bitÛw adresuj¹cych komÛr-

kÍ pamiÍci, a pozosta³e bity ad-

resu zawiera bajt SECOND WORD

ADDRESS. W†bajcie DEVICE ADD-

RESS pozostawiono bit steruj¹cy

trybem pracy i†bity adresu uk³adu.

Uk³ad programatora sk³ada siÍ

z†ma³ego sterownika wspÛ³pracu-

j¹cego z†komputerem PC poprzez

³¹cze szeregowe RS-232. Program

w†komputerze i†operator decyduj¹

o†sposobie dzia³ania programato-

ra, a†procesor sterownika jest od-

powiedzialny za bezpoúredni¹ ob-

s³ugÍ programowanej pamiÍci EEP-

ROM. Schemat sterownika poka-

zano na rys. 2 . Kody poleceÒ

i†danych, transmitowane ³¹czem

RS, docieraj¹ do gniazda P1

i†przez uk³ad U4 s¹ przekszta³ca-

ne na sygna³y o†poziomie TTL

i†podawane do procesora U1. Pro-

gram procesora interpretuje pole-

cenia z†PC i†steruj¹c przekaüni-

kiem PK1 do³¹cza zasilanie do

programowanego uk³adu EEPROM

(osadzonego w†podstawce U3), co

jest sygnalizowane úwieceniem

diody D1. Magistral¹ I 2 C do³¹czo-

n¹ do portÛw P1.7 i†P1.6 proce-

sora s¹ wysy³ane adresy i†dane.

W†przypadku odczytu, dane prze-

kszta³cane s¹ na sygna³y RS-a i†t¹

drog¹ wysy³ane do komputera. Po

zakoÒczeniu sesji odczytu lub

zapisu procesor wy³¹cza przekaü-

nik i programowany EEPROM mo-

øe byÊ wyjÍty z†podstawki, a†ste-

rownik czeka na kolejne rozkazy.

Sterownik reaguje na 4†rozkazy

przesy³ane ³¹czem RS. Kaødy roz-

kaz sk³ada siÍ z†kodu ASCII duøej

litery oraz bajtÛw parametrÛw,

danych i†cyfry kontrolnej, pozwa-

laj¹cej stwierdziÊ czy transmisja

przebiega bez zak³ÛceÒ. Poniøej

podano zestawienie rozkazÛw i†ich

strukturÍ (litery w nawiasach

oznaczaj¹ poszczegÛlne paramet-

ry).

P(abc) - ustawienie paramet-

rÛw pracy sterownika. Bajt 'a'

okreúla szybkoúÊ transmisji (0 -

1200 bodÛw, 1†-4800 bodÛw), bajt

'b' wybiera typ programowanego

Elektronika Praktyczna 9/98

Programator pamięci EEPROM z interfejsem szeregowym I 2 C

Rys. 2. Schemat elektryczny układu.

przez urz¹dzenie nadaj¹ce. Jeøeli

sumy s¹ identyczne, moøna mieÊ

duø¹ dozÍ pewnoúci, øe do prze-

sy³anych danych nie zakrad³y siÍ

øadne b³Ídy.

Do kontroli transmisji przy

pomocy sumy kontrolnej moøna

wykorzystaÊ rÛøne sposoby jej

obliczania. W†programatorze zosta³

wykorzystany algorytm jaki firma

DALLAS stosuje podczas trans-

misji danych miÍdzy uk³adami

iButton magistral¹ 1-przewodow¹.

Algorytm ten pozwala wychwyciÊ

nawet wielokrotne, z³oúliwe b³Ídy

transmisji, ktÛre s¹ niewykrywal-

ne metod¹ zwyk³ego sumowania.

Stwierdzenie b³ÍdÛw transmisji

moøe spowodowaÊ jej powtÛrzenie

lub powiadomienie o†tym fakcie

operatora.

Jak wczeúniej wspomniano, aby

pamiÍÊ EEPROM mog³a byÊ od-

czytana lub zapisana, sterownik

programatora musi byÊ nadzoro-

wany przez program w†kompute-

rze PC.

Program ten pe³ni rolÍ inter-

fejsu miÍdzy operatorem i†sterow-

nikiem. Wykorzystuje cztery roz-

kazy, na ktÛre reaguje sterownik.

Program moøna oczywiúcie stwo-

rzyÊ samemu korzystaj¹c z†poda-

nego wczeúniej opisu struktury

rozkazÛw. Na potrzeby prototypu

zosta³a napisana w†jÍzyku C (dla

kompilatora BORLAND) jego wer-

sja robocza. Program w†trybie zna-

kowym dzia³a w†DOS-ie. Brak mu

efektownej szaty graficznej i†nie

jest zbyt ìinteligentnyî, czyli nie

potrafi przewidzieÊ i†zareagowaÊ

na niektÛre pomy³ki operatora, ale

z†jego pomoc¹ moøna w†pe³nym

zakresie zaprogramowaÊ i†odczy-

taÊ wszystkie trzy typy EEPROM-

Ûw z†interfejsem I 2 C, a†takøe usta-

wiÊ parametry pracy sterownika.

Naciskanie klawisza [c] klawia-

tury spowoduje, øe do transmisji

bÍdzie wykorzystywany COM 1

lub 2 w†komputerze. WybÛr za-

leøy od tego, ktÛre wyjúcie RS jest

w†danej chwili do wykorzystania.

Klawisz [b] zmienia szybkoúÊ

transmisji miÍdzy komputerem

a†sterownikiem. Klawisz [e] wy-

biera typ EEPROM-u jaki ma byÊ

programowany. WybÛr kaødej

z†opisanych do tej pory funkcji

spowoduje jednoczesn¹ zmianÍ

w†linii statusu na ekranie.

NaciúniÍcie klawisza [r] uru-

chamia procedurÍ odczytu danych

z†EEPROM-u. Na dole ekranu wy-

úwietlona zostanie linia z†pyta-

niem o†adres pierwszej i†ostatniej

komÛrki do odczytu. Adresy na-

leøy podaÊ w†kodzie heksadecy-

malnym, np. dla adresu dziesiÍt-

nego '26' naleøy wypisaÊ liczbÍ

'1A' i nacisn¹Ê klawisz ENTER.

Jeøeli odczyt przebieg³ bezb³Ídnie,

program zaø¹da podania úcieøki

i†nazwy pliku, w†ktÛrym odczyta-

ne dane zostan¹ zapisane. Zapisy-

wane dane moøna obejrzeÊ przy

pomocy jakiegoú edytora narzÍ-

dziowego, poniewaø sam program

jest pozbawiony moøliwoúci edy-

cyjnych.

Klawisz [w] inicjuje procedurÍ

zapisu danych do EEPROM-u.

SposÛb postÍpowania jest podob-

ny jak podczas odczytu. Najpierw

program pyta o†úcieøkÍ dostÍpu

do pliku (binarnego) zawieraj¹ce-

go dane do zapisu. W†przypadku

odnalezienia takiego pliku naleøy

okreúliÊ adresy obszaru pamiÍci

(podaj¹c adresy pierwszej i†ostat-

niej komÛrki pamiÍci), do ktÛrego

dane z†pliku bÍd¹ zapisywane. Po

zapisie zakoÒczonym sukcesem

pojawi siÍ odpowiedni komuni-

kat. Klawisz [q] s³uøy do opusz-

czenia programu.

Ze wzglÍdu na swoj¹ prostotÍ

program nie zosta³ zabezpieczony

przed wszystkimi pomy³kami ope-

ratora. Dotyczy to w†szczegÛlnoúci

wyboru COM-u, szybkoúci trans-

misji i†okreúlenia zakresu progra-

mowania pamiÍci. Jeøeli uøytkow-

nik ustawi szybkoúÊ transmisji na

Elektronika Praktyczna 9/98

Programator pamięci EEPROM z interfejsem szeregowym I 2 C

czego zmieniÊ w†funk-

cjonowaniu komputera,

na ktÛrym jest urucha-

miany. Jednak musimy

siÍ zastrzec, øe kaødy

uøytkownik programu

czyni to na w³asn¹ od-

powiedzialnoúÊ.

Ze wzglÍdu na ma³e wymiary

i†przeznaczenie uk³adu sterowni-

ka zosta³ on zaprojektowany

z†myúl¹ o†stosowaniu go bez obu-

dowy. Podstawka dla programo-

wanych EEPROM-Ûw, najlepiej

precyzyjna, zapewniaj¹ca pewny

kontakt nawet po wielokrotnym

wyjmowaniu i†wk³adaniu uk³a-

dÛw, jest montowana bezpoúred-

nio na p³ytce drukowanej. Podob-

nie jest montowana dioda LED D2

sygnalizuj¹ca w³¹czenie napiÍcia

zasilaj¹cego i†D1, ktÛrej úwiecenie

informuje, øe w†tym czasie EEP-

ROM nie powinien byÊ wyjmowa-

ny. Standardowe 9-stykowe gniaz-

do szufladowe DB9 ìøeÒskieî,

wlutowywane w†p³ytkÍ drukowa-

n¹ s³uøy do do³¹czenia kabla RS.

Na rys. 3 pokazano po³¹czenia

przewodu z†wtykami od strony

sterownika i†komputera. Waøne,

aby wtyk od strony komputera

zwiera³ ze sob¹ wyprowadzenia

4-6 i†7-8. Wynika to ze specyfiki

pracy portÛw szeregowych

w†komputerze. By³y one projek-

towane g³Ûwnie z†myúl¹ o†wspÛ³-

pracy z†peryferiami typu modem,

ktÛre przez ustawienie odpowied-

nich poziomÛw logicznych na

okreúlonych wyprowadzeniach

gniazda informowa³y komputer

o†swojej obecnoúci i†gotowoúci do

pracy.

Po zmontowaniu uk³adu na

p³ytce, ktÛrej widok przedstawio-

WYKAZ ELEMENTÓW

Rezystory

R1, R2: 3k

Ω

Kondensatory

C1: 47

Rys. 3. Sposób połączenia programatora

z komputerem PC.

F/10V

C2, C7: 100nF

C3, C4, C5, C6: 47

4800 baudÛw, a†nastÍpnie sterow-

nik zostanie wy³¹czony i†ponow-

nie w³¹czony, to program w†kom-

puterze PC nie bÍdzie mÛg³ ìdo-

gadaÊ siÍî ze sterownikiem, po-

niewaø bÍd¹ pracowa³y z†inn¹

szybkoúci¹ transmisji. Podobnie

jest z†ustawieniem adresÛw komÛ-

rek do odczytu lub zapisu. Pro-

gram podpowiada wartoúci mak-

symalne, jeúli jednak do pamiÍci

o†pojemnoúci np. 256 bajtÛw uøyt-

kownik bÍdzie chcia³ wpisaÊ 300

to w†czasie procedury zapisu pro-

gram zasygnalizuje b³¹d i†zakoÒ-

czy dzia³anie. W†przypadku wy-

boru COM-u, to wskazanie portu,

do ktÛrego pod³¹czona jest np.

myszka, spowoduje zmianÍ jego

parametrÛw. Komputer przestanie

widzieÊ myszkÍ i†przywrÛcenie

poprzedniego stanu wi¹øe siÍ

z†ponownym uruchomieniem ste-

rownika myszy lub zresetowaniem

komputera.

W†przypadku korzystania z†do-

³¹czonego do kitu programu, uøyt-

kownik moøe zmieniÊ jego wersjÍ

ürÛd³ow¹ dostosowuj¹c j¹ do

swoich potrzeb, a†nastÍpnie skom-

pilowaÊ do postaci pliku wyko-

nywalnego .exe lub .com . W†przy-

padku korzystania z†innego kom-

pilatora niø BORLAND moøe po-

jawiÊ siÍ koniecznoúÊ drobnych

zmian w†sk³adni niektÛrych linii.

OprÛcz opisywanych niedogod-

noúci, program nie powinien ni-

F/16V

Półprzewodniki

D2, D1: LED

U1: 89C2051 (zaprogramowany)

U2: 78L05

U4: MAX232

Różne

PK1: OMRON 5V

P1: złącze DB9 “żeńskie”do druku

X1: 11,059MHz

podstawka precyzyjna DIP8

dyskietka z programem obsługi

programatora

no na wk³adce wewn¹trz numeru,

i†do³¹czeniu zasilania, trzeba

sprawdziÊ czy na wyjúciu stabi-

lizatora U2 napiÍcie ma wartoúÊ

+5V. NastÍpnie naleøy po³¹czyÊ

sterownik z†komputerem przy po-

mocy kabla RS-a. Ca³y uk³ad

dzia³a sprawnie jeøeli po zmianie

parametru np. szybkoúci transmis-

ji lub wyborze innego typu EEP-

ROM-a, na ekranie komputera

pojawi siÍ komunikat o†sukcesie

przeprowadzonej operacji. PobÛr

pr¹du przez sterownik zaleøy od

programowanego EEPROM-a

i†wielkoúci napiÍcia niestabilizo-

wanego podanego na wejúcie JP1.

Zasilacz powinien jednak mieÊ

wydajnoúÊ minimum 100mA przy

napiÍciu 8..12V.

Ryszard Szymaniak, AVT

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów na

płytce drukowanej.

Elektronika Praktyczna 9/98

Ω

R3, R4: 470

C8, C9: 27pF

C10: 2,2

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: