下載夾具的製作方法
2023-07-10 12:36:11 3
專利名稱：下載夾具的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及微電子領域，尤其涉及一種用於CPLD(複雜可編程邏輯器件)從PC機下載編碼的下載夾具。
背景技術：
目前，隨著數字集成電路應用領域的不斷深化，數字集成電路也得到了迅猛發展。它已經由早期的電子管、電晶體、小規模集成電路、中規模集成電路、大規模集成電路發展到超大規模集成電路及專用集成電路。同時，隨著微電子技術的快速發展，設計與製造集成電路的任務已不完全由半導體廠商獨立承擔，系統設計師更願意自己設計專用集成電路(ASIC)晶片，由此出現了可編程邏輯器件(PLD)，其中應用最廣泛的可編程編輯器件為CPLD。並且，CPLD通常通過稱為ByteBlaster cable的下載電纜連接至PC機，來完成從PC機上下載晶片編程代碼的目的。
目前，採用設有編程器進行多個CPLD下載編程代碼。一種下載方式是PC機利用裝在本PC機中的軟體編程器進行CPLD晶片代碼下載。如ALTERA公司開發的晶片均自帶軟體編程器，PC機利用軟體編程器進行在線下載，下載完後還通過軟體編程器進行下載是否成功的校驗。
另一種下載方式是利用量產編程器進行下載。如市場上以臺灣河洛公司為代表的編程器廠家推出了專門用於生產的量產編程器，可以對多個晶片同時離線編程與配置，例如該公司不久前推出的ALL-100/GANG型號編程器，PC機可通過USB接口連接多達8臺該設備，進行同步或異步編程，最多一次可同時編程64顆IC，支持8-300Pins的各種IC。類似ALL-100/GANG型號編程器，具有較強的通用性，便於多種晶片生產上下載，但是，該類型設備價格太昂貴，由此導致下載成本較高。
還是以第一種下載方式為例來說明下載系統。請參閱圖1，其為採用菊花鏈對多個CPLD器件進行下載的下載系統示意圖。多個CPLD器件1通過下載電纜2連接至PC機(圖中未繪示)。
下載電纜2連接CPLD器件1的接口部分至少包括TCK信號引腳、TDO信號引腳、TMS信號引腳及TDI信號引腳。其中，下載電纜2的TCK信號引腳與TMS信號引腳分別連接到每個CPLD器件1的TCK與TMS信號引腳，並且第一個CPLD器件1的TDO信號引腳連接至第二個CPLD器件1的TDI信號引腳，第二個CPLD器件1的TDO信號引腳接第三個CPLD器件的TDI信號引腳，依次類推，最後一個CPLD器件的TDO信號引腳返回下載電纜2的TDO信號引腳，以便返回PC機的軟體編程器中，進行下載後的校驗。通常，JTAG鏈上的CPLD器件個數應限制在ByteBlaster cable(下載電纜2)的驅動能力範圍。
雖然上述的下載系統下載的成本不高，但是，由於TDI、TDO信號在各器件間為串聯連接，因此下載速度慢，而且各個CPLD器件之間存在依賴關係，從而導致無法用於批量生產。另外，為了與下載電纜能夠連接，在下載之前需要將CPLD晶片預先焊接在板上，由此降低下載速率。
實用新型內容本實用新型提供一種下載夾具，以解決現有技術中下載成本較低的下載系統中僅能以串行方式進行下載，不僅下載速率慢而且無法批量生產的技術問題。
為解決上述問題，本實用新型公開了一種下載夾具，用於若干CPLD晶片從PC機上下載編程代碼，所述下載夾具包括JTAG接口、驅動單元、若干插座、TDO處理單元及向各個單元提供工作電壓的電源，其中
JTAG接口，其輸出端連接驅動單元，其輸入端連接TDO處理單元及通過下載電纜連接至PC機，用於建立PC機和下載夾具的連接發送TMS信號、TCK信號及TDI信號至所述驅動單元以及從TDO處理單元中接收下載反饋信號；驅動單元，其輸出端分別連接每個插座，用於向各個插座分別發送TMS信號、TCK信號及TDI信號，以便各個插接在插座上的CPLD晶片接收所述編程代碼；插座，其輸出端連接TDO處理單元，每個插座用以插接一個需要下載代碼的CPLD晶片，並將所述CPLD晶片反饋下載結果的TDO信號發送至TDO處理單元；TDO處理單元，用於將接收到的各個TDO信號邏輯處理後反饋至JTAG接口。
所述下載夾具還包括校驗單元，其輸入端分別連接JTAG接口以及各個插座的輸出端，用於對各個CPLD晶片輸出的TDO信號進行校驗。
所述驅動單元、TDO處理單元和校驗單元集成在可編程邏輯控制晶片EPM3064中。
所述下載夾具還包括連接校驗單元的顯示部件，所述顯示部件包括若干個發光二級管，並且所述發光二級管的個數與插座的個數相同，以顯示插接在插座上的CPLD下載結果。
所述插座的個數為8個，用於插接至多8個CPLD晶片。
所述JTAG接口為有10個引腳用以連接ByteBlaster Cable的接插件。
所述插座為鎖緊夾具插座。所述插座為48腳雙列直插式鎖緊插座，並且所述插座可以通過轉接頭連接不同封裝或引腳數的CPLD晶片。
所述電源包括將5V轉換至3.3V的直流轉換晶片。所述直流轉換晶片為TPS75933。
與現有技術相比，本實用新型具有以下優點本實用新型通過下載夾具達到可以採用離線方式下載CPLD晶片編程，即PC的軟體編程器將下載的編程代碼通過下載電纜發送至下載夾具的JTAG接口，然後通過驅動單元的驅動，發送至插接在各個插座的CPLD晶片，並且CPLD晶片將下載結果通過TDO信號反饋至TDO處理單元，以使通過JTAG接口反饋至PC的軟體編器中，由此克服「採用JTAG模式多器件只能串行下載」的技術偏見，能夠對若干片晶片進行編程，便於生產中量產使用。
另外，本實用新型的下載夾具可能對每塊CPLD晶片進行獨立編程，互不影響。而且，本實用新型中還設置有校驗單元，對每塊晶片進行獨立校驗，同時，校驗後的結果通過顯示部件的發光二級管來直觀顯示，方便用戶獲得校驗結果，以便確保所有晶片下載成功。
還有，本實用新型中可以通過適配器等與插座相連，適用各種引腳和不同封裝的CPLD晶片進行編程下載，達到適用範圍廣的效果。同時，採用插座結構建立CPLD晶片與下載夾具的連接，使得晶片放置的位置可以任意且可以任意對N片(N小於等於8)晶片編程。
圖1為採用菊花鏈對多個CPLD器件進行下載的下載系統示意圖；圖2為本實用新型下載夾具的原理結構示意圖；圖3為其為TDO邏輯處理的流程示意圖；圖4為本實用新型下載夾具的一個實施例；圖5為JTAG接口的使用示意圖。
具體實施方式
以下結合附圖，具體說明本實用新型。
本實用新型提供一種一次點擊可以同時下載多片CPLD晶片代碼的下載夾具，所述夾具可以插接多片CPLD晶片，並需要連接裝有軟體編程器的PC連接。利用ByteBlaster並行下載線，應用JTAG模式直接並行離線下載，以克服「採用JTAG模式多器件只能串行下載」的技術偏見。
請參閱圖2，其為本實用新型下載夾具的原理結構示意圖。下載夾具包括JTAG接口12、驅動單元13、若干插座15、TDO處理單元14及向各個單元提供工作電壓的電源16，其中JTAG接口12，其輸出端連接驅動單元13，其輸入端連接TDO處理單元14並且通過下載電纜連接至PC機，用於建立PC機和下載夾具的連接發送TMS信號、TCK信號及TDI信號至所述驅動單元13以及從TDO處理單元15中接收下載反饋信號。PC機的軟體編程器只能接收到下載反饋信號才能確認是否需要發送下一次的代碼；軟體編程器通過上述TMS信號、TCK信號及TDI信號將下載的編程代碼及下載的控制信號發送至下載夾具；驅動單元14，其輸出端分別連接每個插座，用於接收JTAG接口12下發的TMS、TCK、TDI信號，並向各個插座分別發送TMS信號、TCK信號及TDI信號，而且保證輸入插接在插座上的CPLD晶片的TMS、TCK、TDI信號是獨立，使得插接每個插座上的CPLD晶片接收編程代碼；插座15，其輸出端連接TDO處理單元14，每個插座用以插接一個需要下載代碼的CPLD晶片，將CPLD晶片用以反饋下載結果的TDO信號發送至TDO處理單元14。該插座15可以針對晶片不同引腳數與不同封裝來設定。在本實用新型中可以採用靈活的鎖緊夾具插座，比如採用48腳雙列直插式鎖緊插座。當下載其他不同的封裝或引腳數的晶片時，可以通過相應的轉接頭(即適配器)將CPLD晶片連接至插座15上；
TDO處理單元14，用於將接收到的各個TDO信號邏輯處理後反饋至JTAG接口。每一個CPLD晶片都需要將下載結果信息通過一TDO信號反饋至TDO處理單元14。TDO處理單元14將在一預先設定周期內接收到的所有CPLD晶片反饋的TDO信號進行邏輯運算，通過下載反饋信號反饋至JTAG接口12，以便能發送至PC機中，使PC的軟體編程器進行下一次下載操作。
請參閱圖3，其為TDO邏輯處理的流程示意圖。TDO處理單元14依次判斷插接在各個插座上的CPLD晶片反饋的TDO信號是否有效，若有效，則將有效的TDO信號反饋至JTAG接口12，通過JTAG接口12反饋至PC機的軟體編程器，否則判斷下一個插座上的CPLD晶片，若插接在最後一個插座的CPLD晶片反饋的TDO無效，則反饋不可下載的提示至PC機的軟體編程器。
對每個TDO信號的校驗可以通過JTAG接口12反饋至PC機，通過軟體編程器來進行校驗。在本實用新型中，在下載夾具中還可以設置校驗單元11來進行校驗。校驗單元11的輸入端分別連接各個插座的輸出端，用以接收插接在插座上的CPLD反饋的TDO信號，並且輸入端還接收JTAG接口12的TCK信號，，用於對各個CPLD晶片輸出的TDO信號進行校驗。另外，本實用新型還設置一顯示部件17，用以顯示校驗單元11校驗的結果。當然也可以設置一告警部件，通過聲音等其他具有告警作用的部件來直觀表明各個CPLD晶片下載是否成功的下載結果。
以下就以一個具體實施例為例，來說明下載夾具。
請參閱圖4，其為本實用新型下載夾具的一個具體實施結構示意圖。在本實施例中，驅動單元14、校驗單元11及TDO處理單元14是通過可編程邏輯控制晶片EPM3064來實現。並且，本實施例中設置有8個插座，同時至多能夠給8個CPLD晶片下載代碼。
該下載夾具包括EPM3064晶片20、電源16、兩個JTAG接口12及顯示部件17和8個插座(圖中未繪示)。其中電源16外接5V直流電源，為下載夾具的其他單元提供相應的工作電壓。該電源採用TPS57933的直流轉換晶片，用以將5V轉換成3.3直接電源。該下載夾具可以用於內部電源(Vccint)與I/O口電源(Vccio)均為3.3V的CPLD晶片下載。
EPM3066晶片20主要完成驅動單元、TDO處理單元及校驗單元完成的功能，它接收JTAG接口12發送的各個CPLD晶片的TDO信號、TCK信號及TDI信號。
請參閱圖5，JTAG接口12為一IO引腳的接插件，用於ByteBlaster Cable21插接在下載夾具上，進而建立下載夾具與PC機22的連接。
EPM3066晶片20校驗後的校驗結果通過顯示部件17進行顯示。顯示部件17設有八個發光二級管，發光二級管亮，說明對應的插座15上插接的CPLD晶片下載成功，否則，發光二級管暗，說明對應的插座15上插接的CPLD晶片下載失敗或者對應的插座15上未插接有CPLD晶片。
以下說明上述下載夾具的工作原理。將需要下載代碼的CPLD晶片分別插接在插座上或通過適配器插接在插座上，若CPLD晶片的個數超過8個，則可能通過分批方式通過下載夾具完成下載。
PC機的軟體編程器通過JTAG接口向下載夾具輸入TMS(模式選擇)信號、TCK(時鐘)信號、TDI(數據輸入)信號。所述TCK信號為PC輸出的標準時鐘信號，TMS信號為PC輸出至CPLD的模式選擇信號，TDI為PC輸出至CPLD的數據輸入信號。在本實施例中，PC的軟體編程器可以對每塊晶片獨立編程，並將各塊CPLD晶片的代碼分別通過JTAG接口發送至EPM3066晶片20，EPM3066晶片20採用邏輯驅動保證8晶片中24個輸入信號的驅動能力，並將所述信號依次發送至各個插座上以便能發送至插接在插座上的CPLD晶片的TDI信號引腳、TMS信號引腳及TCK信號引腳，各個CPLD晶片接收到下載信號後，將下載結果通過TDO信號引腳反饋至EPM3066晶片20，EPM3066晶片20將其進行邏輯運算，將運算後的數據反饋至JTAG接口，以便反饋至PC機上進行下次下載代碼。另外，EPM3066晶片20還將接收到的各個CPLD晶片反饋的TDO(數據輸出)信號進行校驗，並將校驗結果輸出至顯示部件17，通過判斷顯示部件17中發光二級管亮暗來判斷對應CPLD晶片下載成功是否。
以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但本實用新型並非局限於此，任何本領域的技術人員能思之的變化都應落在本實用新型的保護範圍內。
權利要求1.一種下載夾具，用於若干CPLD晶片從PC機上下載編程代碼，其特徵在於，所述下載夾具包括JTAG接口、驅動單元、若干插座、TDO處理單元及向各個單元提供工作電壓的電源，其中JTAG接口，其輸出端連接驅動單元，其輸入端連接TDO處理單元及通過下載電纜連接至PC機，用於建立PC機和下載夾具的連接發送TMS信號、TCK信號及TDI信號至所述驅動單元以及從TDO處理單元中接收下載反饋信號；驅動單元，其輸出端分別連接每個插座，用於向各個插座分別發送TMS信號、TCK信號及TDI信號，以便各個插接在插座上的CPLD晶片接收所述編程代碼；插座，其輸出端連接TDO處理單元，每個插座用以插接一個需要下載代碼的CPLD晶片，並將所述CPLD晶片反饋下載結果的TDO信號發送至TDO處理單元；TDO處理單元，用於將接收到的各個TDO信號邏輯處理後反饋至JTAG接口。
2.如權利要求1所述的下載夾具，其特徵在於，所述下載夾具還包括校驗單元，其輸入端分別連接JTAG接口以及各個插座的輸出端，用於對各個CPLD晶片輸出的TDO信號進行校驗。
3.如權利要求2所述的下載夾具，其特徵在於，所述驅動單元、TDO處理單元和校驗單元集成在可編程邏輯控制晶片EPM3064中。
4.如權利要求2所述的下載夾具，其特徵在於，所述下載夾具還包括連接校驗單元的顯示部件，所述顯示部件包括若干個發光二級管，並且所述發光二級管的個數與插座的個數相同，以顯示插接在插座上的CPLD下載結果。
5.如權利要求1或4所述的下載夾具，其特徵在於，所述插座的個數為8個，用於插接至多8個CPLD晶片。
6.如權利要求1所述的下載夾具，其特徵在於，所述JTAG接口為有10個引腳用以連接ByteBlaster Cable的接插件。
7.如權利要求1或2所述的下載夾具，其特徵在於，所述插座為鎖緊夾具插座。
8.如權利要求7所述的下載夾具，其特徵在於，所述插座為48腳雙列直插式鎖緊插座，並且所述插座可以通過轉接頭連接不同封裝或引腳數的CPLD晶片。
9.如權利要求1或2所述的下載夾具，其特徵在於，所述電源包括將5V轉換至3.3V的直流轉換晶片。
10.如權利要求9所述的下載夾具，其特徵在於，所述直流轉換晶片為TPS75933。
專利摘要一種下載夾具，包括JTAG接口、驅動單元、若干插座、TDO處理單元及向各個單元提供工作電壓的電源，其中JTAG接口，其輸出端連接驅動單元，其輸入端分別連接PC機和TDO處理單元，用於建立PC機和下載夾具的連接；驅動單元，其輸出端分別連接每個插座，用於向插接在各個插座上的CPLD發送編程代碼；插座，其輸出端連接TDO處理單元，將插接在其插座上的CPLD晶片反饋下載結果的TDO信號發送至TDO處理單元；TDO處理單元，用於將接收到的各個TDO信號邏輯處理後反饋至JTAG接口。本實用新型通過下載夾具達到可以採用離線方式下載CPLD晶片編程，並且克服「採用JTAG模式多器件只能串行下載」的技術偏見，能夠對若干片晶片進行編程，便於生產中量產使用。
文檔編號G06F9/445GK2771929SQ20042012212
公開日2006年4月12日 申請日期2004年12月27日 優先權日2004年12月27日
發明者馬志軍, 龐潼川, 耿靜 申請人:大唐微電子技術有限公司