Программатор микросхем ПЗУ. Разработка конструкции программатора. Выбор метода изготовления и класса точности ПП

Проектируемое устройство предназначено для программирования РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации и используется при конструировании микропроцессорных устройств. Программатор выполняет запись какой-либо информации (данных, кодов программы для микропроцессоров и ЭВМ, шрифтов знакогенераторов, таблиц и т.п.) в постоянные запоминающие устройства.

Разрабатываемое изделие должно решать следующие задачи:

-  запись информации в РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации;

-  чтение информации из РПЗУ;

-  контроль исходного состояния ПЗУ перед программированием (контроль чистоты ПЗУ);

-  поддержка, как стандартного алгоритма программирования, так и ускоренных  алгоритмов;

-  автоматическая установка необходимых программирующих напряжений в зависимости от типа программируемой микросхемы.

1.2 Технические и конструктивные требования.

Разрабатываемый программатор должен обладать следующими техническими характеристиками:

Напряжения питания, В                                              +5; -5; +10; +30;

Программирующие напряжения, В                           6; 12,5; 21; 23; 25;

Разрядность программируемых микросхем, бит                                8;

Тип программируемых микросхем – РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации (типа 2716 – 27512);

Объем памяти программируемых микросхем, Кбайт            от 2 до 64;

Количество алгоритмов программирования                  не менее двух;

Тип обмена с внешней ЭВМ                                   последовательный.

Проектируемое устройство должно удовлетворять следующим условиям эксплуатации и транспортирования (ГОСТ 16019 – 78):

Температура окружающей среды, °С                    от минус 10 до +45;

Влажность окружающей среды, %                                     не выше 80;

Воздействие линейных ускорений, м/с²                                                  до 150;

Воздействия вибрации и ударов                                 не допускаются;

Объект размещения                                                     стационарная;

Условия транспортировки                            всеми видами транспорта.

Применяемые радиоэлектронные элементы должны быть отечественного производства и предназначенные для общего применения, а также должны удовлетворять условиям ремонтопригодности и взаимозаменяемости. Программатор должен удовлетворять следующим требованиям надежности:

Среднее время безотказной работы, ч                        не менее 5000;

Интенсивность отказов, ч^-1                                                     25´10^-6;

Гарантийный срок эксплуатации, лет                                                 2.

Программатор должен удовлетворять следующим конструктивным требованиям:

Число марок применяемых материалов                              не более 3;

Коэффициент применяемости                                         не менее 0,8;

Коэффициент унификации                                                              0,9.

Органы управления и индикации необходимо вывести на лицевую панель. Размеры блока определяются конструктивно.

Ориентировочная номенклатура конструкторской документации:

1)  программатор, спецификация;

2)  программатор, схема электрическая принципиальная;

3)  перечень элементов схемы электрической принципиальной;

4)  перечень электрических связей схемы;

5)  плата, сборочный чертеж;

6)  плата, компоновочный чертеж.

2 АНАЛИЗ ТЕХНИЧЕСКОГО ЗАДАНИЯ

2.1 Сравнительный анализ аналогов.

Сравнительный анализ проектируемого прибора с аналогами приведен в таблице 1, где под номером №1 обозначен разрабатываемый программатор.

Таблица 1. Сравнительный анализ аналогов.

№	Лит. источник	Технические характеристики
		Тип программатора	Тип управления	Тип внешней ЭВМ	Алгоритм                         программирования	Тип программируемых ПЗУ	Объем микросхем памяти, Кбайт	Напряжение питания, В
1	-	Не автономный; внешний;       специализированный	Программное	IBM PC	стандартный; адаптивный; ускоренный	РПЗУ	2..64	±5; +10; +30
2	[2]	Не автономный; встроенный; узкоспециализированный	Ручное	Радио - 86РК	стандартный	РПЗУ	2..32	от +12 до +27
3	[3]	Не автономный; встроенный; специализированный	Ручное	Радио - 86РК	адаптивный	РПЗУ	2..32	@220
4	[6]	не автономный; внешний; универсальный	Программное	Радио - 86РК	стандартный для ППЗУ; адаптивный для РПЗУ	ППЗУ РПЗУ	£64	±5; +9; ±12; +15; +30

Из табл. 1 видно, что параметры программатора ПЗУ, описанного в литературном источнике [2] уступают по всем пунктам соответствующим параметрам разрабатываемого программатора. Единственным его преимуществом является простота изготовления.

Программатор, описанный в [3], по своим параметрам и возможностям также уступает разрабатываемому устройству, однако он имеет собственный  блок питания и может подключаться непосредственно к промышленной сети частотой 50 Гц.

Основными недостатками устройств, описанных в литературе [2] и [3], являются следующие их особенности:

1)  ручное управление, т.е. необходимые программирующие напряжения устанавливаются самим пользователем, перед началом программирования;

2)  жесткое ограничение на тип внешней ЭВМ (данные программаторы могут работать только под управлением микроЭВМ “Радио - 86РК”);

3)  один вид алгоритма программирования.

Программатор, описанный в [6], работает полностью в автоматическом режиме и позволяет программировать как ПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации (РПЗУ), так и ПЗУ с пережигаемыми перемычками (ППЗУ). Однако его недостатками является большое количество внешних источников питания, возможность программирования только с помощью одного алгоритма программирования и жесткое ограничение типа внешней ЭВМ (микроЭВМ “Радио - 86РК”).

Таким образом, можно выделить следующие преимущества разрабатываемого устройства перед аналогами:

- относительно небольшое количество внешних источников питания;

- относительная независимость от типа внешней ЭВМ (на ее тип накладывается единственное ограничение - возможность последовательного обмена информацией с внешними устройствами со скоростью передачи 9600 бит/с);

- возможность применения любого из используемых в настоящее время стандартных алгоритмов программирования;

- полностью автоматическая работа программатора.

2.2 Описание алгоритмов программирования.

Для уяснения назначения и функционирования схемы рассмотрим основные принципы и алгоритмы программирования:

-  стандартный (STANDART 50 ms);

-  адаптивный (INTELLIGENT 1 ms 3X);

-  ускоренный (QUICK – PULSE 100 ms).

В технических условиях на микросхемы РПЗУ с ультрафиолетовым стиранием информации указывается, что для записи каждого байта данных необходим программирующий импульс, длительностью 50 мс. На первый взгляд немного но нетрудно подсчитать сколько времени займет, например, запись ПЗУ объемом 32 Кбайт (минимум 30 минут). Для ускорения процесса программирования был предложен  адаптивный