PIC编程器自制.docx

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PIC编程器自制

D1,5.6V稳压管，可以替换成5.1V稳压管（常用）

hi.baidu./zzz1367/blog

自製PIC燒錄器

林茂榮

第209期

前言

最近許多單晶片已經藉由消費性電子產品這一管道，默默地滲透到一般人的日常生活裡頭，因此單晶片與人類生活之間的關係已經密不可分。

也因為有利可圖，所以許多商業活動就大量涉入到單晶片領域，像是國內的義隆電子等，都以單晶片為主要的業務活動，加上因為單晶片製程技藝發達，成本也相對地降低，這更助長了單晶片的應用領域，例如有一項資料顯示，目前出廠的私家車輛中，平均會使用約25只單晶片，只是這些應用，恐怕連使用者都不得而知，也弄不清楚。

早期的單晶片微電腦與現今者有很大的差異，先期開發出來的單晶片少部分現今依然被沿用著，有的甚至逐漸被改良或說整合成像是有完整功能的電腦，而目前應用在消費性電子產品上的單晶片還是以8爻單晶片系列為主，而且最近發展的趨勢是，這些單晶片都有FLASH的程式記憶體，也就是說主導這些單晶片運作的程式，有必要時可以隨時更新。

筆者從早期在大學時期開始接觸電腦，到目前以業餘的方式接觸單晶片，一路走來已經二十餘年，這期間沒有間斷過與電腦的關係，從宏碁的小教授、頻果APPLEII、286、到如今動輒2G的CPU。

唯現今電腦使用者與電子線路之間的關係好像鬆垮無力，除了自己裝組電腦的DIY外，好像很少聽到有人利用電腦結合一般的電子創作，這實在是很可惜的一件事。

從目前筆者接觸單晶片的經驗，覺得PIC系列非常棒，這是以一個業餘愛好者的角度而言，因為可以利用組合語言或C語言寫PIC程式，而MICROCHIP公司可以提供免費的編譯程式，同時就PIC的發展，目前完全走向FLASH化，使得程式的開發相當方便，更棒的是，網路上的相關資源非常豐富，網路上可以搜尋得到的，從基本的PIC入門資訊，到可以完全自己動手的燒錄器一應具全。

基於這些理由，筆者鼓勵業餘愛好者，不彷從PIC開始，這真是一個很好的管道。

本文的主要目的，就是要提出一個PIC的燒錄器製作，而要自己燒錄單晶片，重要的關鍵因素還包括有燒錄軟體，因此除燒錄器製作外，同時也要介紹幾種可以用來燒錄PIC的免費軟體。

這些燒錄軟體搭配燒錄器可以用來燒錄具有代表性的FLASHPIC，如12F675、12F629、16F84、16F628、16F72、及16F73等，同時也可以燒錄一些常用的串列EEPROM。

為什麼會選擇這幾只PIC呢？

那是因為這些單晶片都是FLASH製程，從功能上看也具有代表性，因此很適合業餘者選擇使用，而且熟悉這些單晶片的運作後，也就相當於瞭解整個PIC系列的單晶片。

燒錄器原理與硬體線路

照理講，因為單晶片裡頭的程式記憶體做燒錄時的要求相當嚴謹，自然也要採用通過原廠認證的燒錄器才好，這是因為認證程序過程中會有一套嚴謹的品質管制，當然這是以商業生產活動的角度來看，至於以一般業餘的眼光，雖說把關的要求有時用業餘的角度做衡量也不見得會輸給專業，但是就少了把關的管控程序。

因為這裡是以業餘的角度做PIC燒錄器，雖然不能聲稱絕對可以和經過認證的商業方法相融，但是以實用角度而言，可以相融是毫無問題的。

由於採用了某些無法控制的方式（例如因為業餘因素，不採用外接電源等），也因此而無法堂而皇之地說它是正式的PIC燒錄，但是從個人、業餘、與實用的角度做衡量標準，充作個人使用，這是一個再適合不過的PIC燒錄器。

PIC程式燒錄原理

為了要了解PIC的程式燒錄過程，我們必須要先弄懂PIC的程式燒錄原理。

注意雖然此處所談的燒錄原理也許也適用於其它單晶片，但這裡專指PIC單晶片。

不論是哪一類的PIC，是一次燒錄（OTP）IC，開玻璃窗的紫外燈光抹除（EPROM）IC，或者是最近流行的FLASH電子抹除（EEPROM）IC，它們都有個可以直通到IC內部程式記憶體的路徑，假如要做燒錄器，需要蒐集的資料，就是包括弄清楚這些燒錄用的相關腳位，然後正確地把它們接到燒錄器的接座上。

基本上，要把程式內容傳送到IC裡頭的程式記憶體內，是採用串列的方式來進行，這有一點類似I2C的方式，所以這就必須要包括有時脈訊號（CLOCK）與串列資料（DATA）訊號。

除此之外還必須要有個控制腳，這在PIC系列，通常是指MCLR這一隻腳，既然是電子抹除與書寫，就免不了要有電源，因此要做PIC燒錄，就必須要找到5隻腳，分別是電源、接地、控制腳、時脈訊號、與串列資料。

所以，凡是燒錄器就必須要具備上述幾個腳位。

針對電腦常用的RS232串列阜，要對應到控制腳、時脈訊號、與串列資料自然是不成問題，關於電源那就要動一點腦筋。

由於RS232串列阜的定義，有一些腳位作為握手對應用，因此使用時可以讓它保持在高電位，這高電位對於RS232的定義來說，就是+12伏特，雖然這些腳位都只是訊號規模，但由於RS232的應用牽涉到連線的距離，因此這些訊號規模的腳位，也大多能提供高達10毫安培的電流。

這對於PIC的燒錄是足夠的，也因此單獨靠著RS232介面，不需要額外的電源供應線路，就能做PIC的燒錄器。

基本上，可以把RS232串列阜視為電流工作，其實早期在中等距離的資料傳輸，RS232串列阜還提供有所謂的電流環（CURRENTLOOP）模式，也就是以電流的有無來做1與0的區別，而不是使用電壓，這在患有嚴重雜訊干擾的區域特別管用，在某種程度上，可以把RS232串列阜視為電流工作型，自然要提供數毫安培電源是毫無問題的。

燒錄器線路

參看圖1，就是這個足以應付常用的PICIC燒錄器線路，RS232的第3腳就是控制訊號，它被接到MCLR，由於做燒錄時MCLR一定先要維持在高電位，這一隻腳高電位時會是+12V，而且它可以提供高達10毫安培的電流，所以此腳同時也接上以簡單的電阻串聯然納二極體的方式，來取得+5V電源。

為了確保極性的穩定，所以然納二極體是使用5.6V，經過1N4148之後，就可以提供相當穩定且具有極性保護的+5V電源。

時脈訊號由第7腳提供，而串列資料則接第8及第4腳，它分別對應到RS232串列阜的資料輸出與輸入腳，這是因為串列資料為雙向，也就是燒錄時會做寫入的動作，而程式燒錄之後要確認時，就必須要做讀出。

而不論寫入或讀出，都是經由串列資料腳，也就是說對PIC而言，它以單腳做輸入及輸出，而RS232串列阜的輸出入腳分別是第8及第4腳，這也就是為什麼第8及第4腳要同時接到DATA腳。

針對圖1來說，雖然只列出了12F675、12F629、16F84、16F628、16F72、及16F73等，但是要追加任何的PICIC，甚至是EEPROM，只要把相對應的接腳找出來就可以了，例如16C71其實只要燒錄程式支援它，就可以把它放在16F84的燒錄IC上做燒錄；又例如要燒錄16C72A，雖然這裡沒有這只IC的編號，其實把它放在16C72上也是可以做燒錄的。

相同的道理，許許多多PIC編號的IC，只要腳位數相同，而燒錄程式有支援它，把它插到同腳位數的IC座上，也都可以做燒錄。

軟體支援IC的詳細情況，可以參看表1。

筆者熟知要做燒錄當然要有適合的燒錄程式做配合才行，因此筆者是先從網路上找到免費的PIC燒錄軟體，先研究這些軟體支援哪一些燒錄器硬體，然後再做燒錄器的設計。

燒錄器製作

完整的線路請參看圖1，整個燒錄器使用的零件非常少，以圖中所列的PICIC為燒錄對象，就只要備妥8隻腳，18隻腳，及28隻腳的DIP型IC座，然後根據圖1的接腳做焊接就可以了。

雖然筆者剛開始是以16F84及16F628燒錄器做設計（參看照片1），之後也曾經想利用轉換器的方式，要把12F629插在16F84的IC座上，但是卻發現這個方法很不理想，最好還是以個別的IC座，把這些接腳以並聯的方式，分別接到不同的IC座的相對應腳上，如圖1所示，這也就是為什麼筆者會做這樣的設計。

請注意，雖然PIC系列也都包含有SMD封裝的IC，但是針對個人以業餘用途來衡量，採用SMD封裝是不合理的，因此這裡就一概不考慮到SMD封裝的IC燒錄，若是有必要，那只好針對自己的需求，去購買SMD與DIP的轉換座。

參看圖1是適用於上述燒錄器使用的硬體線路，製作此線路並沒有嚴格的要求，你可以使用萬用線路板做焊接，倒是放置燒錄PICIC的腳座要特別注意，因為要常做插拔，所以這裡使用的IC座建議採用圓孔（MACHINEHOLE）型，此處分別需要有8PIN、18PIN、及28PIN三個IC座。

參看圖2是針對圖1所做的線路板佈線。

另外，焊接時要特別注意ZD1及D1的極性，還有C1的極性也不要裝錯，DB9焊接時，記得兩旁的腳座焊接要牢靠，否則DB9的訊號接腳容易因受力過大而造成焊接點受創。

還有使用這個燒錄器時，IC的插拔一定要特別注意，最好是使用IC插拔工具（器），否則燒錄的IC，很容易因為插拔動作而使IC接腳受傷，尤其是28PIN的IC。

由於PICIC的接腳除了電源與接地腳之外，其餘接腳可以說都是輸出入腳，因此插拔動作也要特別考慮到靜電破壞的問題，總之，以筆者的經驗來說，在冷氣房內最要注意靜電的破壞，當然一般情況也是要提防才好。

筆者的經驗是，I/O腳一旦遭靜電破壞就會出現不可預期的結果，例如程式動作時LED是要亮燈的，卻偏偏不亮，原來是用來驅動LED做指示的I/O腳受靜電燒毀。

這些情況值得特別注意，那是因為一般FLASH的PICIC，雖然可以多次燒錄，但是IC設計與生產時的考量，可不會把你開發程式時的IC插拔動作列為主要的規格做考慮，因此插拔的動作還是要多加小心。

燒錄軟體

談到PICIC的燒錄，除了燒錄器線路外，最重要的就是搭配燒錄器使用的軟體，雖然MICROCHIP提供了燒錄軟體，但是必須要搭配專用的燒錄器，還好網路上有許多現成的PIC燒錄軟體，於是筆者透過網際網路，搜尋了一些適用的燒錄軟體。

這些軟體都是免費的，當然除了在此處列出來介紹以外，也還有不少的燒錄軟體，但是因為這些我所看到的其它燒錄軟體，在功能及實用性上都比較單薄，而且相對地功能也都較不齊全，在功能上也都能夠被這裡所介紹的三種軟體所包括，因此就只取這三種軟體做介紹。

參看表1所示，分別是這三種軟體的基本資料，更具體的用法與說明，則分別以獨立的章節做介紹。

ICPROG105燒錄程式說明

參看照片2是ICPROG105的程式執行畫面，它已經完全是視窗操作環境，由於ICON的設計佳，讓操作非常方便，基本上它把視窗切成上下兩半，上面是程式內容，下方則是EEPROM資料記憶體內容，同時可以看到這樣的區塊共有5組，分別是BUFFER1到BUFFER5，它們很像活頁紙旁的標籤，只要滑鼠在標籤上點選，就可以在這5組緩衝器之間快速切換。

筆者發現，這對於要做比對程式內容相當方便，程式也提供了這5個區塊之間的內容比對，且比對結果會逐行用顏色來標示出相異處。

同時，參看程式畫面的右手邊小型直立的長方塊內，有包括振盪器的選擇（OSCILLATOR），保險絲燒錄（FUSES）的設定，程式核對碼（CHECKSUM）的顯示，以及程式ID碼的內容設定及顯示。

而上述幾項的設定就成為所謂的組織碼（CONFIGWORD），它的內容顯示在這長方塊的正下方。

另外，這個燒錄程式也有反組譯的功能，只要以滑鼠在ICON的A處點一下，就可以得到反組譯的程式內容，參看照片3。

值得一提的是，此燒錄程式雖然主要是做PIC的燒錄，但是也支援其它單晶片及EEPROM記憶體的燒錄，因此假如你需要其它的IC燒錄，不彷在設定（SETTINGS）的DEVICE內找尋，或者是直接在畫面的右上方一個藍色的小窗口內直接以滑鼠選擇▼下拉，就可以看到能夠燒錄的所有IC編號。

另外，這個程式可以搭配許多不同的硬體線路使用，因此執行後先要把你所使用的硬體介面設定好，使用圖1線路所示的燒錄器，可以選擇JDMPROGRAMMER，要設定硬體介面可以從選單上的SETTINGS內的HARDWARE進入，也可以利用快速鍵F3進入。

PIX燒錄程式說明

PIX是筆者接觸PIC時所認識的第一個燒錄程式，到目前為止的PIX113版本，雖然還是無法完全進入視窗的操作環境，處處都有DOS的影子，不過操作上還算相當方便，雖然沒有滑鼠的點選方便，但是在螢幕上，只要是設定的項目上，都有紅色的第一個大寫字母，只要依照這些指示做按鍵動作，很方便可以完成必要的設定。

例如螢幕左上角的FOWPC分別就是進入燒錄條件做設定，參看照片4。

而螢幕底邊的功能鍵操作也相當方便，從F1到F10都對應到常用的功能，另外搭配了ALT鍵及CTRL鍵，又把F1到F10對應到另外的20種功能（目前有些功能鍵是空白閒置），這種貼心創新的設計，使得雖然是DOS式的操作，但也算相當方便。

這個程式有個組織檔（CONFIG），它存放了程式的基本設定，包括硬體介面等，所以第一次執行此程式時，必須先要設定好組織檔，一旦順利執行，往後開啟程式時，這個執行檔會於執行程式時被採用，也就是毋須再做設定。

通常以圖1線路做燒錄時，執行PIX程式燒錄，必須要把硬體設定為LUDI，至於是採用哪一個COM阜，就由你自行決定。

另外此程式也具有反組譯的功能，把程式HEX檔讀進來之後，只要按D鍵，就可以執行反組譯的工作。

WINPICPR燒錄程式說明

基本上，這程式具備了有條不紊的操作安排，進入程式之後畫面很簡潔，第一眼看到的是很像活頁簿的目錄，可以發現總共有6頁可以翻纜，參看照片5，分別是CODE，DATA，DEVICE&CONFIG，OPTIONS，INTERFACE，及MESSAGES。

CODE及DATA就是分別代表程式資料碼與EEPROM資料，DEVICE&CONFIG可以選擇不同的PIC編號，以及設定燒錄條件，OPTIONS可以做一些次要的條件設定。

而INTERFACE是用來設定燒錄器的，假如你採用的是如圖1所示的燒錄器線路，則要選擇COM84PROGRAMMERFORSERIALPORT，在這裡還提供了燒錄器的測試功能，以滑鼠在INITIALIZE方塊上點一下，可以看到螢幕下方會出現INITIALINGPIC-PROGRAMMER:

SUCCESS，就表示燒錄器介面大致上沒問題，參看照片6。

至於MESSAGES就是操作時的流水帳紀錄，任何的操作程序，例如燒錄動作等，這裡都會以流水帳的方式詳細地做紀錄。

PIC燒錄注意事項

第一次使用PIC燒錄器時，大家最常碰到的問題就是燒錄條件的設定，一般說來，假如採用MICROCHIP免費提供的MPASM做組譯，大多數書寫程式者都會把燒錄條件寫在程式上，如此程式編譯之後，程式碼內容就會包含有燒錄條件，此時只要把程式碼載入燒錄程式內，就不必再去設定燒錄條件。

有些燒錄條件的設定不會影響程式本身，但有些條件設定不當，就會使程式無常運作。

這裡就針對PIC常用的一些設定做說明。

這包括有CODEPROTECTION，POWER-UPTIMER，WATCHDOGTIMER，OSCILLATOR，FUSE，及ID等。

燒錄時若把CODEPROTECTION打開（ON），就會讓燒錄後的程式碼無常讀出，也因為如此，所以燒錄時若把這個功能打開，之後要進行燒錄後驗證（VERIFY）時，就會出現錯誤訊息，這是因為燒錄後的讀出內容與原來燒錄的內容有異之故。

這功能通常運用於商業生產時，為了保護程式不輕易外流，於程式燒錄時，可以把這個功能打開。

值得一提的是，雖然它可以保護程式不能被讀取，但是依然有一些偏方，可以讀得到有保護功能的燒錄程式內容。

WATCHDOGTIMER則是內附看門狗計時的開關，此項條件務必要符合程式的運作，否則誤用此項條件，往往會嚴重影響程式的運作，輕則使動作異常，重則造成程式完全無法運作。

POWER-UPTIMER是插電啟動程式時的一個延遲線路，這是一個內附的硬體線路，有了這個功能，就可以避免使用外接的啟動IC，通常有些運用單晶片的產品，會要求插拔電源的測試，若沒有這個功能，電源插拔幾次之後，可能會造成程式無常啟動的現象，一般採用單晶片時，會採用外加的啟動線路來確保這個功能。

OSCILLATOR則是用來選擇適合的振盪線路，它實際上就是一個硬體振盪線路的路徑選擇或說增益控制，這可以確保不同振盪線路都可以維持最佳的運作狀態，例如一般石英晶體選擇XT，而如果工作頻率高於10MHz，也許燒錄時就應該試著選擇HS。

另外。

還包括有使用電阻電容振盪線路的RC設定，以及低功率情況下使用的LP等。

至於FUSE，實際上它是針對上述4項條件的設定總開關，也就是說你可以直接設定FUSE的值來完成上述的4種設定，但是因為它是個數值，所以不容易掌握，寫程式時也可以直接設定FUSE值，不過一般以CONFIG虛擬指令來設定會比較好。

至於ID，它是提供運用時的一個方便標示，例如你可以把生產的序號放在這上面，日後有維修或需要追蹤時，只要讀出這個ID碼就可以做生產序號的確認。

一般編寫程式時應該要把這些條件帶進程式裡頭，但是有些程式語言（例如C語言）或者是程式編譯器沒有這個功能，因此不得不把這些設定關掉，下面是組合語言對這些燒錄條件的設定例子：

__config（_CP_ON&_PWRTE_ON&_WDT_OFF&_XT_OSC）

從上述的程式敘述很容易可以看出來這些設定，但是偶而也可以看到某些程式就直接把FUSES值設定好，例如針對16F84而言，上述燒錄條件設定的FUSES值是3FF1，因此在程式中把FUSES值設定為3FF1，也就等於設定了上述的燒錄條件設定。

燒錄時，碰到內含有EEPROM的IC，這些資料都可以選擇與程式碼分開或一起做燒錄，同時有些燒錄程式還可以允許你單獨載入EEPROM的燒錄資料，也可以把這些EEPROM資料單獨存成檔案，這對於某些程式的燒錄也算是相當好的功能。

例如有個程式把對照表資料就放在EEPROM內，假如你把這些資料放在程式內，而這些對照表資料需要有好幾個版本，那就必須要編譯好幾次程式，要是你把程式與EEPROM分開，那麼載入程式後，只要載入不同版本的EEPROM資料檔，就可以有好幾個版本，同時萬一這對照表需要修改，或是程式開發階段需要做一些TRYANDERROR的測試，那麼就更加方便在這方面的作業了。

牛刀小試

做完了上述的燒錄器製作與燒錄程式介紹之後，當然也要實地演練一番才好，這裡筆者就拿一個程式的開發過程做燒錄時，所碰到的實況做演練說明。

這是一個以LED做顯示的1.2GHz計頻儀，程式名稱叫做GLEDKOTF，這是我的F版本，先使用文書處理把程式編妥後，存成附檔名為ASM的檔案，先以MICROCHIP免費提供的MPLAB編譯軟體做組譯的工作，參看照片7及照片8，經過成功組譯之後，你可以得到許多檔案，包含有LIST檔及ERROR檔等。

其中附檔名是HEX的檔案最重要，這也就是燒錄程式時要使用的檔案，例如上述我就可以得到GLEDKOT.hex的檔案，有了程式檔之後，接下來就是執行PIX燒錄程式，此時要先把燒錄器的硬體接妥，假設你是接在個人電腦的COM1上，接著如照片9所示，就是PIX燒錄程式的執行畫面，這是按了M鍵之後的介面設定，這裡因為是採用圖1線路的燒錄器且接在COM1使用，因此選擇了LUDI及COM1，這就完成了硬體的設定，注意這是初次使用時才必須要做的設定，往後就不必這樣做了，除非燒錄硬體線路有異動。

接著就要載入程式，參看照片10及照片11，分別是要載入程式的動作，按下F3鍵來做程式的載入動作後，就得到了照片11的畫面，假如你還有資料檔要載入，同樣是按F3鍵，但是要先按住ALT鍵，找到你要載入的資料檔，資料載入之後就如照片12所示。

此時，因為所有燒錄條件都已經包含在程式檔內，所以也就不必逐一去設定燒錄條件，而且要載入EEPROM的資料也已經就緒，此時按下F9鍵做燒錄，螢幕下方的橫狀小長框內會有位址的變動顯示，這表示燒錄進行中，完成之後就如照片13。

結論

筆者年輕時，不論是一般的電子材料行，或者是電子街上的商店，總是很容易可以買到新奇實用的電子套件，而且彷間的電子雜誌，也不時可以發現有趣實用的製作文章，如今這些似乎已不復存在。

為什麼呢？

原因當然是錯綜複雜的，客觀的條件下，有些新奇的電子線路已經不那麼容易讓人自己動手了，例如動輒上百隻腳的SMD封裝IC，要如何焊接？

更何況這些IC的功能，通常就像是黑盒子般，而且通常是你要的腳沒長出來，你不需要的腳伸出來一大堆，長久以往，就漸漸疏遠，導致現在電子套件沒有生存空間。

加上，工業生產規模以量大講求效率為重心，造成套件敵不過一般的完成商品，生存空間自然也就岌岌可危，如果以影射到生物圈，那麼電子套件可以算是瀕臨絕種。

能夠挽救嗎？

筆者一直希望有個契機出現，現今的PIC單晶片，盼望可以是挽救這瀕臨絕種【電子套件】的一絲希望，因為它已經讓人有可以揮舞的空間，這些單晶片的靈巧功能與廣泛的應用，真希望這可以給套件注入一些生命力，希望本文對於期望能自己動手的朋友有實質上的助益，製作愉快。

有任何問題，作者的EMAIL是：

，歡迎指教。