PIC18F2XXX/4XXX系列閃存微控制器編程規(guī)范解析

一、引言

今天我們來深入探討PIC18F2XXX/4XXX系列閃存微控制器的編程規(guī)范。這個系列包含了眾多型號的設(shè)備，這些設(shè)備廣泛應(yīng)用于各種電子系統(tǒng)中。了解其編程規(guī)范，對于電子工程師來說至關(guān)重要，有助于我們更好地進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)。

文件下載：PIC18F4321T-I/ML.pdf

二、設(shè)備概述

該文檔涵蓋了一系列PIC18F2XXX/4XXX系列的設(shè)備，例如PIC18F2221、PIC18F4221等眾多型號。這些設(shè)備在不同的應(yīng)用場景中發(fā)揮著重要作用。

三、編程概述

3.1 編程方法

PIC18F2XXX/4XXX系列設(shè)備可以使用高壓在線串行編程（High - voltage In - Circuit Serial Programming?，ICSP?）方法或低壓ICSP方法進(jìn)行編程。這兩種方法都可以在用戶系統(tǒng)中對設(shè)備進(jìn)行操作。低壓ICSP方法與高壓方法略有不同，在適用的地方會特別說明。

3.2 硬件要求

3.2.1 高壓ICSP模式

在高壓ICSP模式下，PIC18F2XXX/4XXX系列設(shè)備需要兩個可編程電源，一個用于VDD，一個用于MCLR/VPP/RE3。這兩個電源的最小分辨率應(yīng)為0.25V。更多硬件參數(shù)可參考第6.0節(jié)“編程/驗(yàn)證測試模式的交/直流特性時序要求”。

3.2.2 低壓ICSP編程

在低壓ICSP模式下，PIC18F2XXX/4XXX系列設(shè)備可以使用工作范圍內(nèi)的VDD源進(jìn)行編程。MCLR/VPP/RE3不需要設(shè)置為不同的電壓，可保持正常工作電壓。同樣，更多硬件參數(shù)可參考第6.0節(jié)。

3.3 引腳圖

文檔中給出了PIC18F2XXX/4XXX系列不同封裝類型（如28引腳SPDIP、PDIP、SOIC、SSOP、QFN，40引腳PDIP，44引腳TQFP、QFN）的引腳圖。不同封裝類型的引腳排列有所不同，在進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)時，需要根據(jù)具體的設(shè)備封裝來正確連接引腳。例如，在28引腳SPDIP封裝中，MCLR/VPP/RE3位于第1引腳，RB7/PGD位于第2引腳等。

3.4 內(nèi)存映射

不同型號的PIC18F2XXX/4XXX系列設(shè)備的代碼內(nèi)存空間大小和布局有所不同。

• PIC18FX6X0設(shè)備的代碼內(nèi)存空間從0000h到0FFFFh（64 Kbytes），分為四個16 - Kbyte塊。
• PIC18FX5X5設(shè)備的代碼內(nèi)存空間從0000h到0BFFFFh（48 Kbytes），分為三個16 - Kbyte塊。
• 對于PIC18F2685/4685設(shè)備，代碼內(nèi)存空間從0000h到017FFFh（96 Kbytes），分為五個16 - Kbyte塊；PIC18F2682/4682設(shè)備的代碼內(nèi)存空間從0000h到0013FFFh（80 Kbytes），分為四個16 - Kbyte塊。
• 其他型號如PIC18FX5X0/X5X3、PIC18FX4X5/X4X8、PIC18FX4X0/X4X3、PIC18F2480/4480、PIC18F2580/4580、PIC18F2221/4221、PIC18F2321/4321等也都有各自特定的代碼內(nèi)存空間布局。

此外，還有三個可通過表讀取和表寫入訪問的塊，包括用于存儲識別信息的ID寄存器（地址為200000h - 200007h）、用于配置位的地址（300000h - 30000Dh）以及用于設(shè)備ID位的地址（3FFFFEh和3FFFFFh）。這些信息即使在代碼保護(hù)應(yīng)用后也能正常讀出。

3.5 編程過程概述

編程過程的高級概述如下：首先進(jìn)行整體擦除（Bulk Erase），然后對代碼內(nèi)存、ID位置和數(shù)據(jù)EEPROM（部分設(shè)備支持，詳見第3.3節(jié)“數(shù)據(jù)EEPROM編程”）進(jìn)行編程，接著驗(yàn)證這些內(nèi)存以確保編程成功。如果沒有檢測到錯誤，再對配置位進(jìn)行編程和驗(yàn)證。

3.6 進(jìn)入和退出編程驗(yàn)證模式

3.6.1 高壓ICSP編程/驗(yàn)證模式

進(jìn)入高壓ICSP編程/驗(yàn)證模式時，需將PGC和PGD保持低電平，然后將MCLR/VPP/RE3升高到VIHH（高電壓）。進(jìn)入該模式后，可以串行訪問和編程代碼內(nèi)存、數(shù)據(jù)EEPROM（部分設(shè)備）、ID位置和配置位。退出該模式有相應(yīng)的序列。進(jìn)入該模式時，所有未使用的I/O會處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。

3.6.2 低壓ICSP編程/驗(yàn)證模式

當(dāng)LVP配置位為‘1’時，低壓ICSP模式啟用。進(jìn)入低壓ICSP編程/驗(yàn)證模式時，需將PGC和PGD保持低電平，PGM置為邏輯高電平，然后將MCLR/VPP/RE3升高到VIH。在該模式下，RB5/PGM引腳專門用于編程功能，不再是通用I/O引腳。退出該模式也有對應(yīng)的序列，進(jìn)入模式時同樣會使所有未使用的I/O處于高阻抗?fàn)顟B(tài)。

3.7 串行編程/驗(yàn)證操作

3.7.1 4位命令

3.7.2 核心指令

核心指令將一個16位指令傳遞給CPU核心執(zhí)行，這對于為其他命令設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫魇潜匾摹?/p>

3.8 專用ICSP/ICD端口（僅44引腳TQFP）

PIC18F4455/4458/4550/4553的44引腳TQFP設(shè)備支持一個備用編程輸入：專用ICSP/ICD端口。該端口的主要目的是提供備用的在線調(diào)試（ICD）選項(xiàng)，并釋放通常用于調(diào)試應(yīng)用程序的引腳（RB6、RB7和MCLR）。設(shè)置ICPRT配置位可啟用該專用端口，它的功能與默認(rèn)的ICSP/ICD端口相同，但使用的是備用引腳。

四、設(shè)備編程

4.1 ICSP擦除

4.1.1 高壓ICSP整體擦除

4.1.2 低壓ICSP整體擦除

使用低壓ICSP時，如果要執(zhí)行整體擦除，部件必須由參數(shù)D111指定的電壓供電。其他整體擦除細(xì)節(jié)與高壓ICSP整體擦除相同。如果需要在低于整體擦除限制的電源電壓下進(jìn)行程序內(nèi)存擦除，可參考第3.1.3節(jié)“ICSP行擦除”和第3.2.1節(jié)“修改代碼內(nèi)存”的擦除方法；如果需要在低于整體擦除限制的電源電壓下進(jìn)行數(shù)據(jù)EEPROM擦除（部分設(shè)備），可遵循第3.3節(jié)“數(shù)據(jù)EEPROM編程”的方法并向數(shù)組寫入‘1’。

4.1.3 ICSP行擦除

無論使用高壓還是低壓ICSP，只要塊未被代碼或?qū)懕Ｗo(hù)，就可以擦除一行（64字節(jié)的數(shù)據(jù)）。行位于靜態(tài)邊界，從程序內(nèi)存地址000000h開始，延伸到內(nèi)部程序內(nèi)存限制。行擦除持續(xù)時間由外部定時，由PGC控制。在設(shè)置EECON1中的WR位后，發(fā)出一個NOP指令，其中第4個PGC在編程時間P9內(nèi)保持高電平。PGC拉低后，編程序列終止。PGC必須在參數(shù)P10指定的時間內(nèi)保持低電平，以允許內(nèi)存陣列的高壓放電。

五、總結(jié)

PIC18F2XXX/4XXX系列閃存微控制器的編程規(guī)范涵蓋了設(shè)備的各個方面，包括編程方法、硬件要求、引腳圖、內(nèi)存映射、編程過程、進(jìn)入和退出模式以及擦除操作等。電子工程師在使用這些設(shè)備進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)和開發(fā)時，需要仔細(xì)研究這些規(guī)范，確保正確地對設(shè)備進(jìn)行編程和操作。大家在實(shí)際應(yīng)用中遇到過哪些與編程規(guī)范相關(guān)的問題呢？歡迎在評論區(qū)分享交流。