OTP單片機(jī)因其價格低廉,、性能成熟在許多小家電中得以廣泛應(yīng)用,。硬件編程器" title="編程器">編程器通常是其開發(fā)過程中必不可少的設(shè)備,。本案是用于該類單片機(jī)的硬件編程器，可對該類單片機(jī)實(shí)現(xiàn)聯(lián)機(jī)編程和脫機(jī)編程;還可以測試該類單片機(jī)的工作頻率,、工作電壓等多項參數(shù),，一機(jī)多用。

　　1,、STM32F101R8主要特性

　　STM32F10x系列是ST公司推出的基于ARM最新架構(gòu)Cortex-M3內(nèi)核的MCU" title="MCU">MCU,。集成了存儲器、時鐘,、復(fù)位和電源管理電路,，DMA控制器，模數(shù)/數(shù)模轉(zhuǎn)換器,，快速IO口,，多功能定時器及各種通訊端口。具有多種低功耗模式,、在線調(diào)試端口,。該系列MCU引腳、外設(shè),、軟件具有高度兼容性,，能應(yīng)用到許多領(lǐng)域中。

　　本案選用了基本型器件STM32F101R8,。這顆器件的主要特性有：

　　ARM 32位Cortex-M3 CPU,，36MHz，單周期乘法和硬件除法器

　　64KB FLASH,，10KB SRAM

　　2.0~3.6V,，POR，PDR,，PVD

　　內(nèi)部8MHz,、40kHz RC振蕩器，PLL;外部4~16MHz晶體,，32kHz用于RTC和備份域

　　7通道DMA控制器

　　3個4通道通用定時器,，IC/OC/PWM

　　2個SPI口，最高18Mbis/s

　　2個I2C接口,，支持SMBus

　　3個USART,，支持ISO7816，LIN,，IrDA,，Modem

　　1個16通道12位ADC

　　低功耗模式：睡眠、停止、待機(jī)

　　SWD和JTAG在線調(diào)試

　　CRC計算,，96位唯一ID

　　51個IO口

　　小型LQFP64封裝

　　2,、編程器硬件設(shè)計

　　編程器通過串口或其它通訊口與配套工具軟件通訊，實(shí)現(xiàn)對芯片的聯(lián)機(jī)編程,。脫機(jī)時則通過按鍵控制對芯片的編程,。

　　編程器硬件框圖如圖1所示。

　　圖1 編程器硬件框圖

　　編程器產(chǎn)生芯片所需的工作和編程電壓,，并根據(jù)需要控制所有電壓的開啟和關(guān)閉,。同時，利用主控制器內(nèi)部多通道ADC檢測供電電壓和編程電壓,，一旦電壓發(fā)生異常即關(guān)斷系統(tǒng)。

　　指示燈編程器用主控制器高驅(qū)動能力口線直接控制指示燈的開關(guān),，指示編程器的各種工作狀態(tài),。

　　通過編程接口對OTP芯片編程，同時還供給芯片工作時鐘,，檢測芯片內(nèi)部振蕩器的頻率,。

　　STM32F101R8的應(yīng)用連接如圖2所示。

　　圖2 STM32F應(yīng)用連接圖

　　其中,，CLK提供OTP芯片工作時鐘;AD0 ~ AD4共5路電壓輸入,，用于檢測系統(tǒng)的工作電源和編程電壓;f1_TST和f2_TST則用于檢測OTP芯片的內(nèi)部振蕩器頻率。RXD,、TXD是編程器和上位機(jī)之間的通訊接口(UART),，SCL和SDA是STM32F10x" title="STM32F10x">STM32F10x和OTP芯片之間的通訊接口(I2C，亦可用SPI等),。

　　L1,、L2、L3連接到指示燈,，BEEP連接到蜂鳴器,，KEY連接到脫機(jī)編程按鍵。其余引腳控制編程電壓和編程接口的開關(guān),。

　　3,、編程器軟件設(shè)計

　　3.1 主流程

　　軟件主流程圖如圖3所示。

　　圖3 軟件主流程圖

　　主流程看起來非常簡單,，因為程序充分利用了STM32F10x強(qiáng)大的中斷能力,。

　　3.2 ADC、DMA和TIM的設(shè)計

　　在上圖的主循環(huán)中,，沒有對ADC的任何處理,，這是因為程序采用了定時啟動ADC、用DMA自動讀取ADC的采樣數(shù)據(jù)、并在DMA中斷中處理ADC數(shù)據(jù)的方法,。采用這種工作方式,，只需要在初始化過程中正確設(shè)置ADC、DMA和定時器即可,，其它都在相應(yīng)的ISR中完成,。

　　DMA1通道1連接到ADC，配置如下：外設(shè)基地址是ADC1的數(shù)據(jù)寄存器地址,，存儲器基地址是開辟的緩沖區(qū)首地址,，數(shù)據(jù)源是外設(shè)，數(shù)據(jù)目的是緩沖區(qū),，緩沖區(qū)大小為5個單元,，外設(shè)地址不自動增量而存儲器地址則自動增量，數(shù)據(jù)均為半字,，循環(huán)模式,，高優(yōu)先級，傳輸完成產(chǎn)生中斷,。

　　ADC設(shè)置為掃描模式,，數(shù)據(jù)右對齊，軟件觸發(fā)轉(zhuǎn)換,，共5個通道,，最大采樣時間，且在開機(jī)復(fù)位后校準(zhǔn)一次,。

　　用TIM2 CH2控制ADC定時轉(zhuǎn)換,。定時器配置為計數(shù)時鐘1MHz，CH2為輸出比較模式,，定時中斷,。

　　每當(dāng)產(chǎn)生TIM2 CC2中斷，就啟動ADC1按既定順序?qū)λ型ǖ擂D(zhuǎn)換一次,，DMA則自動保存每個通道的轉(zhuǎn)換結(jié)果,。當(dāng)所有通道轉(zhuǎn)換完畢，DMA產(chǎn)生中斷,，在此中斷中處理數(shù)據(jù),。本案采用了如下方法：每3次數(shù)據(jù)中取中值，每8個中值再取平均值作為最后的轉(zhuǎn)換結(jié)果,，并據(jù)此判斷各電壓是否正常,。

　　3.3 用PWM方式產(chǎn)生OTP芯片的工作時鐘

　　本案編程器提供給OTP單片機(jī)的是2MHz的工作時鐘(其它頻率也可)。本案利用TIM的PWM功能輸出一個2MHz的方波,。

　　TIM4的計數(shù)時鐘為36MHz,，CH4設(shè)置為PWM1模式,。設(shè)置完成、啟動TIM4后無需其它代碼即可在相應(yīng)引腳上輸出時鐘信號,，并可控制其啟動和停止,。。

　　3.4 頻率檢測

　　本案采用主控制器內(nèi)部的SySTick產(chǎn)生1s中斷,，并配合另一個定時器計數(shù)OTP單片機(jī)的頻率輸出,。因為STM32F10x的工作主頻很高，因此可以很準(zhǔn)確地檢測OTP單片機(jī)的內(nèi)部振蕩頻率,。

　　程序設(shè)計時利用了ST提供的標(biāo)準(zhǔn)外設(shè)庫STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0,。限于篇幅，具體代碼不詳述,。

　　4,、結(jié)語

　　本方案已在多種OTP單片機(jī)上測試，編程可靠,，測量準(zhǔn)確,，效果很好。