OTPROM型单片机内内部存储器的使用研究

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OTPROM型单片机内内部存储器的使用研究

   随着变频调速以及微机控制技术的发展，适应电机控制的Intel 8XC196MC系列单片机应用越来越广泛。

    与80C196MC相比，87C196MC单片机带有16 KB的OTPROM(One Tline Programmable Read-Only Memory)，可以进行片内编程操作，而且可以增强加密功能。对于普通的控制系统来说，其存储容量足够大，不必再使用外部扩展存储器。然而87C196MC单片机的OTPROM存在一个缺点：不可擦除，也就是说只能编程一次，不能实现重复编程，不利于大量普及使用。

    当程序从仿真器移植到单片机的OTPROM时，并不能保证程序的一次成功性，由于单片机的不可擦除性，若程序脱机一次就使用一片单片机，显然将造成巨大的资源浪费。另一方面，对于复杂系统，16KB的OTPROM容量如果不够，则需要采用扩展外部存储器，为了保证有效实现加密功能，应保留一部分程序在片内OTPROM，此时便涉及到单片机内、外存储器的衔接问题。

    本文针对Intel 87C196MC单片机内部存储器的不可擦除性，对两种情况下的使用问题提供了可以有效实现重复编程的方法，并可以推广至其他任何带有OTPROM的单片机系列的编程应用中。

1 87C196MC单片机内部存储器的编程方式
    Intel 87C196MC单片机支持三种编程方式：自动编程方式(使87C196MC单片机不用EPROM编程器即可从外部EPROM对自己编程)、从机编程方式(给外部EPROM编程器提供了一个标准接口)和实时编程方式(运行中编程方式，可以在软件控制下实时对单个EPROM单元编程)。和其他方式不同，实时编程可以在不进入全EPROM编程方式下完成。

    对于Intel 87C196MC单片机的OTPROM只能编程，不能擦除，但在编程时可以验证是否已确实编程。对0TPROM可以采用2种编程方法：在从机编程方式下或在专门的OTPROM编程方式下编程。OTPROM为87C196MC单片机提供了辅助的存储器保护手段，它可以禁止总线控制器执行外部取指周期，若企图把一个外部地址装载到PC寄存器，芯片将复位。这种自动复位功能对跑飞的代码也提供了一种额外的恢复手段。使用时应根据实际需要采取不同的编程方式。

2 87C196MC单片机内部存储器的重复编程方法
    单片机87C196MC的EA引脚(外部访问允许端，87C196MC PLCC84-36脚)用来控制访问内部存储器或外部存储器。当EA=O时，所有访问都是对片外存储器的；当EA=1时，对2000H～5FFFH单元的访问都是对片内OTPROM／ROM的。编程方式下，EA=12．5 V。由于复位时EA的电平被锁存，难以通过外部硬件电路来实现程序空间的选择。这里通过应用程序语句来控制程序地址范围，相当于EA的电平变化作用。本文主要应用了Intel汇编语言的长跳转指令UMP来实现控制访问内、外存储器的功能，下面介绍两种常用的方法。

2.1片内编程操作方法
    所谓87C196MC单片机OTPROM的不可擦除性，实质上是不可实现从“0”到“1”的编程，而只能完成从“1”到“O”的编程。以下通过简单的程序实例来介绍
这种方法。
LJMP NEXTl
CSEG AT 2600H
NEXTl:……

    上述语句实际上代表的是LJMP2600H．其机器码为E79C04，当地址2600H变化时，得到一组对应的机器码，通过对这一组机器码进行分析，就可以得到该方法的原理，如表1所列。

    机器码E79C04的后两个字节代表了汇编程序语句中的地址(04代表了2600H，14代表了3600H……)。当一个字节从4位全是“1”变成4位全是“O”，且每次只有一个“l”变为“0”时，可以有多种不同的变法，如表2所列。

    由于87C196MC单片机的OTPROM只能完成从“1”到“O”的编程，而87C196MC单片机的程序从2000H开始执行，因此可以在程序从2000H执行一小段后进行跳转，例如首先跳至4100H(对应的机器码为E79C1F)再存储程序的其他部分。下一次使用时，把机器码E79C1F改为E79C1E(对应地址为4000H)，程序则跳至4000H开始执行，4100H以后的程序段不再执行。再下一次使用时，把机器码E79C1E改为E79C1c(对应地址为3A00H)，程序则跳至3A00H开始执行，4000H以后的程序段不再执行，以此类推(即机器码的最后一个字节变化为F→E→c，对应表2中第一组的变化)，即可以重复使用同一片单片机进行多次编程操作。

    这种方法中，单片机87C196MC的引脚EA接高电平。它适用于程序简短且没有扩展外部存储器，只有内部存储器可用的情况。

2．2片内、外编程操作方法
    如果内部存储器容量不够或因为其他方面需要，要求扩展外部存储器时，当然可以选择容量较大的外部存储器，而不使用内部存储器，但这样一来，程序的保密性将难以实现，而且浪费了单片机内部的存储器空间。使用内、外结合的方法既可以满足容量需求，叉能方便的实现加密操作。

    鉴于87C196MC单片机的程序从2000H开始执行，将单片机87C196MC的引脚丽置“1”，那么单片机程序将从内部2000H开始执行。可以在程序从2000H执行一小段后(根据实际需要任意设定)进行跳转，此处与片内跳转的操作有所不同，它将直接跳出单片机87C196MC片内OTPROM的2000H~5FFFH单元的范围。当命令被执行时，会自动转入外部存储器的地址范围内，例如：LJMP8000H，其中8000H是外部存储器的地址入口，这样就从片内存储器转入到外部存储器了。可以通过修改外部存储器(可重复擦写)的程序来进行程序的调试，非常方便。当然，如果需要从外部存储器转入内部存储器时，操作方法是类似的。

结  语
    本文详细分析介绍了两种可以实现可重复编程的单片机的使用方法，而且这两种方法可以推广至其他任何带有0TPROM的单片机编程，编程的思路完全相同，具体实验证实了这两种方法具有切实可行性。

李小路

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