OTP單片機因其價格低廉、性能成熟在許多小家電中得以廣泛應用。硬件編程器通常是其開發過程中必不可少的設備。本案是用于該類單片機的硬件編程器，可對該類單片機實現聯機編程和脫機編程；還可以測試該類單片機的工作頻率、工作電壓等多項參數，一機多用。

　　1、STM32F101R8主要特性

　　STM32F10x系列是ST公司推出的基于ARM最新架構Cortex-M3內核的MCU。集成了存儲器、時鐘、復位和電源管理電路，DMA控制器，模數/數模轉換器，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、在線調試端口。該系列MCU引腳、外設、軟件具有高度兼容性，能應用到許多領域中。

　　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
• 　　SWD和JTAG在線調試
• 　　CRC計算，96位唯一ID
• 　　51個IO口
• 　　小型LQFP64封裝

　　2、編程器硬件設計

　　編程器通過串口或其它通訊口與配套工具軟件通訊，實現對芯片的聯機編程。脫機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

　　編程器產生芯片所需的工作和編程電壓，并根據需要控制所有電壓的開啟和關閉。同時，利用主控制器內部多通道ADC檢測供電電壓和編程電壓，一旦電壓發生異常即關斷系統。

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

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

　　STM32F101R8的應用連接如圖2所示。

圖2 STM32F應用連接圖

　　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芯片的內部振蕩器頻率。RXD、TXD是編程器和上位機之間的通訊接口（UART），SCL和SDA是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連接到脫機編程按鍵。其余引腳控制編程電壓和編程接口的開關。

　　3、編程器軟件設計

　　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強大的中斷能力。

　　3.2 ADC、DMA和TIM的設計

　　在上圖的主循環中，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的采樣數據、并在DMA中斷中處理ADC數據的方法。采用這種工作方式，只需要在初始化過程中正確設置ADC、DMA和定時器即可，其它都在相應的ISR中完成。

　　DMA1通道1連接到ADC，配置如下：外設基地址是ADC1的數據寄存器地址，存儲器基地址是開辟的緩沖區首地址，數據源是外設，數據目的是緩沖區，緩沖區大小為5個單元，外設地址不自動增量而存儲器地址則自動增量，數據均為半字，循環模式，高優先級，傳輸完成產生中斷。

　　ADC設置為掃描模式，數據右對齊，軟件觸發轉換，共5個通道，最大采樣時間，且在開機復位后校準一次。

　　用TIM2 CH2控制ADC定時轉換。定時器配置為計數時鐘1MHz，CH2為輸出比較模式，定時中斷。

　　每當產生TIM2 CC2中斷，就啟動ADC1按既定順序對所有通道轉換一次，DMA則自動保存每個通道的轉換結果。當所有通道轉換完畢，DMA產生中斷，在此中斷中處理數據。本案采用了如下方法：每3次數據中取中值，每8個中值再取平均值作為最后的轉換結果，并據此判斷各電壓是否正常。

　　3.3 用PWM方式產生OTP芯片的工作時鐘

　　本案編程器提供給OTP單片機的是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的計數時鐘為36MHz，CH4設置為PWM1模式。設置完成、啟動TIM4后無需其它代碼即可在相應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部的SySTick產生1s中斷，并配合另一個定時器計數OTP單片機的頻率輸出。因為STM32F10x的工作主頻很高，因此可以很準確地檢測OTP單片機的內部振蕩頻率。

　　程序設計時利用了ST提供的標準外設庫STM32F10x_StdPeriph_Lib_V3.3.0。限于篇幅，具體代碼不詳述。

　　4、結語

　　本方案已在多種OTP單片機上測試，編程可靠，測量準確，效果很好。