OTPROM型單片機(jī)內(nèi)內(nèi)部存儲器的使用研究
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與80C196MC相比，87C196MC單片機(jī)帶有16 KB的OTPROM(One Tline Programmable Read-Only Memory)，可以進(jìn)行片內(nèi)編程操作，而且可以增強(qiáng)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(kuò)展存儲器。然而87C196MC單片機(jī)的OTPROM存在一個(gè)缺點(diǎn)：不可擦除，也就是說只能編程一次，不能實(shí)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(jī)的OTPROM時(shí)，并不能保證程序的一次成功性，由于單片機(jī)的不可擦除性，若程序脫機(jī)一次就使用一片單片機(jī)，顯然將造成巨大的資源浪費(fèi)。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(kuò)展外部存儲器，為了保證有效實(shí)現(xiàn)加密功能，應(yīng)保留一部分程序在片內(nèi)OTPROM，此時(shí)便涉及到單片機(jī)內(nèi)、外存儲器的銜接問題。
本文針對Intel 87C196MC單片機(jī)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(shí)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(jī)系列的編程應(yīng)用中。
1 87C196MC單片機(jī)內(nèi)部存儲器的編程方式
Intel 87C196MC單片機(jī)支持三種編程方式：自動編程方式(使87C196MC單片機(jī)不用EPROM編程器即可從外部EPROM對自己編程)、從機(jī)編程方式(給外部EPROM編程器提供了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口)和實(shí)時(shí)編程方式(運(yùn)行中編程方式，可以在軟件控制下實(shí)時(shí)對單個(gè)EPROM單元編程)。和其他方式不同，實(shí)時(shí)編程可以在不進(jìn)入全EPROM編程方式下完成。
對于Intel 87C196MC單片機(jī)的OTPROM只能編程，不能擦除，但在編程時(shí)可以驗(yàn)證是否已確實(shí)編程。對0TPROM可以采用2種編程方法：在從機(jī)編程方式下或在專門的OTPROM編程方式下編程。OTPROM為87C196MC單片機(jī)提供了輔助的存儲器保護(hù)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(gè)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(shí)應(yīng)根據(jù)實(shí)際需要采取不同的編程方式。
2 87C196MC單片機(jī)內(nèi)部存儲器的重復(fù)編程方法
單片機(jī)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(shí)，所有訪問都是對片外存儲器的；當(dāng)EA=1時(shí)，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(shí)EA的電平被鎖存，難以通過外部硬件電路來實(shí)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(shí)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(jī)OTPROM的不可擦除性，實(shí)質(zhì)上是不可實(shí)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(shí)際上代表的是LJMP2600H．其機(jī)器碼為E79C04，當(dāng)?shù)刂?600H變化時(shí)，得到一組對應(yīng)的機(jī)器碼，通過對這一組機(jī)器碼進(jìn)行分析，就可以得到該方法的原理，如表1所列。
機(jī)器碼E79C04的后兩個(gè)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(gè)字節(jié)從4位全是“1”變成4位全是“O”，且每次只有一個(gè)“l(fā)”變?yōu)椤?”時(shí)，可以有多種不同的變法，如表2所列。
由于87C196MC單片機(jī)的OTPROM只能完成從“1”到“O”的編程，而87C196MC單片機(jī)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(jìn)行跳轉(zhuǎn)，例如首先跳至4100H(對應(yīng)的機(jī)器碼為E79C1F)再存儲程序的其他部分。下一次使用時(shí)，把機(jī)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(shí)，把機(jī)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(jī)器碼的最后一個(gè)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(jī)進(jìn)行多次編程操作。
這種方法中，單片機(jī)87C196MC的引腳EA接高電平。它適用于程序簡短且沒有擴(kuò)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?yàn)槠渌矫嫘枰?，要求擴(kuò)展外部存儲器時(shí)，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(shí)現(xiàn)，而且浪費(fèi)了單片機(jī)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(shí)現(xiàn)加密操作。
鑒于87C196MC單片機(jī)的程序從2000H開始執(zhí)行，將單片機(jī)87C196MC的引腳麗置“1”，那么單片機(jī)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(shí)際需要任意設(shè)定)進(jìn)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(jī)87C196MC片內(nèi)OTPROM的2000H~5FFFH單元的范圍。當(dāng)命令被執(zhí)行時(shí)，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(jìn)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(shí)，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(shí)現(xiàn)可重復(fù)編程的單片機(jī)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(jī)編程，編程的思路完全相同，具體實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這兩種方法具有切實(shí)可行性。
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