Bộ lập trình / Bộ nạp chip bán dẫn dành cho người chuyên nghiệp

[Tula]

Xin chào các bạn,
tôi đã vừa mới viết một bài về "Giải pháp kỹ thuật lập trình nạp dữ liệu cho chip bán dẫn (Devices Programmer)" đăng trên trang tin tức www.EMBEonline.com chuyên về mảng điện tử Nhúng của Việt Nam.

Bài viết là một nội dung rất hữu ích với các kỹ sư, vì vậy tôi xin đăng tải lại ở bài viết này để các bạn tham khảo và cho ý kiến. Có thể xem chi tiết thêm các file đính kèm về các nội dung hữu ích liên quan hoặc xem bài viết ở đây http://www.embeonline.com/modules.ph...rder=0&thold=0

---------------------------------------------------------
Giải pháp kỹ thuật lập trình nạp dữ liệu cho chip bán dẫn (Devices Programmer)


HANOI, EMBEonline - Các nhu cầu lập trình nạp chip bán dẫn trong ngành công nghiệp sản xuất chế tạo và gia công lắp ráp các sản phẩm điện tử là rất phổi biến, và bắt buộc phải có trong quá trình sản xuất chế tạo của hầu hết các sản phẩm điện tử có chứa chip nhớ bán dẫn.

Đáp ứng cho nhu cầu đó người ta chế tạo ra các bộ lập trình nạp chip bán dẫn (devices programmer) với hai kỹ thuật chính: lập trình ngoài mạch (off-board) hoặc lập trình liền mạch (on-board hay đôi khi còn gọi là in-system hoặc in-circuit).

Trên thế giới có rất nhiều hãng chuyên chế tạo, cung cấp các bộ lập trình nạp chip và cũng rất đa dạng về chủng loại & chất lượng. Những hãng có sản phẩm đã được thị trường công nghệ điện tử toàn cầu thừa nhận về tính năng, chất lượng và sử dụng nhiều trong các trung tâm nghiên cứu & thiết kế, các nhà máy sản xuất và gia công điện tử điển hình có: HI-LO Systems Inc. (Đài Loan), Minato Electronics Inc. (Nhật Bản), Xeltec Inc. (USA), Advantech Equipment Corp. (Đài Loan), SMH Technologies S.r.l (Italy), Yokogawa Inc. (Nhật Nản)…

Tính năng của sản phẩm:

» Là sản phẩm điện tử chuyên dùng để lập trình nạp dữ liệu (phần mềm nhúng firmware hoặc dữ liệu máy tính khác) cho chip bán dẫn (chip rời đơn hoặc đã gắn lên bo mạch).

» Đơn vị áp dụng: các bộ phận nghiên cứu & phát triển (trung tâm thiết kế và sáng tạo), xưởng sản xuất điện tử (trung tâm sản xuất, chế tạo sản phẩm: cả chế tạo mẫu hoặc sản xuất hàng loạt), các công ty công nghệ điện tử và trung tâm bảo hành, sửa chữa các thiết bị điện tử thông minh có tích hợp các chip bán dẫn có nhớ như các bộ nhớ ROM, FLASH, Microcontroller, CPLD, FPGA...

» Nhận diện nhu cầu: Khi bạn muốn lập trình nạp dữ liệu cho các chip rời đơn (chưa gắn lên bo mạch "off-board", cần lập trình ghi firmware hoặc dữ liệu vào bộ nhớ của thiết bị trước khi gắn lên mạch thành sản phẩm hoàn chỉnh) hoặc các chip liền bo (đã được gắn lên bo mạch rồi "in-system", cần lập trình nạp dữ liệu cho chip để nâng cấp phần mềm cho thiết bị mà kô cần phải thay chip hoặc tháo rời chip ra khỏi bo mạch mà vẫn ghi dữ liệu được cho chip trong mạch) thì hãy luôn nghĩ đến Chúng tôi.

Đặc điểm kỹ thuật:

» Nguồn cấp: Thiết bị được cấp nguồn xoay chiều 220V AC hoặc nguồn một chiều DC thông qua một bộ chuyển đổi nguồn Adapter.

» Giao tiếp truyền thông (thiết bị có thể có các cổng giao tiếp sau): Cổng song song (chuẩn cổng máy in Parallen), cổng nối tiếp (RS-232, USB) hoặc các kiểu chuẩn giao tiếp mới như Jtag...

» Bộ nhớ (lưu trữ dữ liệu cần nạp): thiết bị luôn có một bộ nhớ trong cho yêu cầu lưu trữ dữ liệu cần nạp và đóng vai trò như một bộ nhớ đệm cho dữ liệu trước khi được đẩy nạp/ hoặc đọc ra từ chip nạp. Dung lượng của bộ nhớ này cũng khác nhau tuỳ hãng, tuỳ loại. Ngoài bộ nhớ trong này, thiết bị có thể có bộ nhớ ngoài hoặc khe cắm thẻ nhớ để giao tiếp với bộ nhớ ngoài (bộ nhớ ngoài này sẽ rất ích dụng khi bộ nạp hoạt động ở chế độ nạp độc lập "Standalone").

» Mạch nạp hay bộ nạp: là phần thân chính của thiết bị. Bên trong nó có tích hợp chip xử lý thông minh để làm thực hiện nhiệm vụ điều khiển và truyền tải mọi lệnh của người dùng cần thao tác lên chip nạp. Về cơ bản Bộ nạp này có phần chip xử lý trung tâm và các phần mạch điện tử phụ trợ cho giao tiếp, kích hoạt điện tử giữa máy tính nối với bộ nạp hoặc chính bản thân Bộ nạp này với các chip cần được nạp thông qua phần mạch phụ (bo mạch phụ, các dây cáp hoặc modul phụ trợ làm giá gá đỡ chip nạp và các tiếp điểm nạp chip).

» Vận hành bộ nạp: Thông qua cấp điện thiết bị được khởi động và hoạt động theo chế độ được cài đặt (chế độ giao tiếp với PC hoặc chế độ hoạt động độc lập Standalone). Các trạng thái báo hiệu hoạt động và ngoại vi thiết bị hoạt động tốt. Người sử dụng ra lệnh cho Bộ nạp thực hiện các chức năng đọc/ xoá/ ghi... thông qua màn PC (chế độ giao tiếp PC) hoặc các nút bấm lệnh trên Bộ nạp. Và Bộ xử lý trung tâm của Bộ nạp nhận lệnh trên để thực hiện thao tác nạp tương ứng tác động lên chip nạp. Sau nạp xong Bộ nạp sẽ có báo hiệu trạng thái (đèn báo hoặc có tiếp chuông áp điện báo) về kết quả thực hiện lệnh nạo.

» LƯU Ý:
- Bảo quản và sử dụng thiết bị đúng kỹ thuật.
- Giữ phiếu bảo hành và yêu cầu bảo hành khi thiết bị gặp sự cố bảo hành.
- Thực hiện các cập nhật phần mềm giải thuật mới cho Bộ nạp từ nhà sản xuất.
- Gửi yêu cầu tư vấn, mua bộ nạp tới nhà phân phối thiết bị (đại lý trong nước) kèm theo mô tả ngắn gọn các mã chip hoặc hãng chip cần nạp để có tư vấn lựa chọn đúng model của Bộ nạp hoặc phần đế nạp, bo mạch chuyển đổi của Bộ nạp...

Phân loại sản phẩm:

» Dựa trên quy mô và mức độ đáp ứng yêu cầu lập trình nạp chip của khách hàng thì có thể chia làm ba dòng sản phẩm:

- Dòng sản phẩm lập trình đơn chiếc: Mỗi lần nạp (ra lệnh nạp) chỉ được 01 chip. Thường được dùng trong các nhu cầu ở gi ai đoạn nghiên cứu, thiết kế hoặc sửa chữa, nâng cấp sản phẩm điện tử; các sản phẩm điển hình cho nhu cầu này có bộ lập trình ALL-100 của HI-LO System Inc., 1881UXP của Minato và dòng sản phẩm FlashSerial của SMH Technologies.

- Dòng sản phẩm lập trình đồng thời nhiều chiếc ở quy mô nhỏ: Thực hiện lập trình nạp song song đồng thời nhiều chip một lúc => Mỗi lần nạp được 2, 4, 8, 16, 32, 64... chiếc một lúc. Thường dùng cho các nhu cầu sản xuất ở quy mô nhỏ hoặc dịch vụ gia công đơn chiếc; Các sản phẩm điển hình là ALL-100G của HI-LO Systems Inc., Model 1940 & 1950 của Minato và dòng sản phẩm FlashSerial của SMH Technologies.

- Dòng sản phẩm lập trình quy mô lớn: Nạp được một số lượng lớn các chip một lúc và có thể thực hiện tự động cả công tác đưa khay đựng chip vào và lấy chip ra; Theo cách này không có sự tiếp súc của tay người vào chip nên chất lượng nạp sẽ cao, không làm hỏng chip và an toàn cho bộ nạp. Thường dùng cho các nhà máy sản xuất hàng loạt, quy mô lớn và yêu cầu cao về chất lượng; Các sản phẩm điển hình có AT3-300A/AL của HI-LO Systems Inc., AH-783 & AH-784 của Minato và dòng sản phẩm FlashSerial của SMH Technologies.
» Dựa vào kỹ thuật lập trình nạp chip thì có thể chia làm hai loại:

- Lập trình nạp chip ngoài mạch “Off-board”. Theo cách này, các chip bán dẫn cần nạp đang ở dạng tách rời, chưa được hàn gắn lên bo mạch. Chip cần lập trình sẽ được đặt lên một đế kẹp giữ chip cố định và yêu cầu các chân (pin) của chip tiếp xúc với phần tiếp điểm điện tử của đế kẹp để bộ lập trình thực hiện tạo các xung kích điện từ và áp điện ghi dữ liệu vào bộ nhớ của chip. Ở cách nạp này yêu cầu có các phần đế nạp khác nhau tương ứng với các kiểu chân và số chân của chip cần nạp. Đế nạp này sẽ bị giảm chất lượng theo số lần lập trình nạp chip; tức là sau khoảng 10.000 lần nạp chip thì bạn phải mua đế nạp mới thay thế để đảm bảo tiếp điểm tiếp xúc tốt giữa đế nạp với các chân của chip cần nạp.

- Lập trình liền mạch “On-board” (hay còn gọi là In-system hoặc In-Circuit). Kỹ thuật này thực hiện thao tác với bo mạch đã gắn chip đích cần nạp. Thực hiện nạp dữ liệu cho chip thông qua các dây cáp nối tới phần đầu jắc kết cuối dữ liệu của bo mạch đích hoặc các điểm tiếp điện nối mạch tới các chân chủ đích của chip cần nạp. Như vậy, cách này không yêu cầu phần đế kẹp chip mà chỉ cần các bo mạch phụ chứa cáp dữ liệu kết nối tới bo mạch đích cần nạp; Tuy nhiên, bạn phải lưu ý xem chip của bo mạch ứng dụng này có hỗ trợ cho phép lập trình on-board không và đồng thời có các thiết kế tuỳ chọn sẵn phần mạch cho hỗ trợ nạp on-board. Thêm một lợi điểm đáng quan tâm của giải pháp kỹ thuật lập trình này là chip cần nạp có thể không bị tiếp xúc trực tiếp, và do đó vấn đề tĩnh điện và các nguy cơ gây sai lỗi hoặc ảnh hưởng tới chất lượng nạp sẽ được loại trừ hoàn toàn “một yêu cầu đặc biệt cần thiết đối với các có kích thước nhỏ hoặc yêu cầu độ nhạy áp điện rất cao”.

» Dựa theo hãng chế tạo chip bán dẫn cần nạp có thể chia làm ba loại:

- Lập trình đơn chiếc: là giải pháp chế tạo bo mạch lập trình chỉ đáp ứng cho một chip đích cần nạp. Giải pháp này thường được áp dụng cho nhu cầu nạp các chip hiếm, đặc biệt hoặc yêu cầu tiết kiệm tối đa chi phí.

- Lập trình cho một chủng loại chip cụ thể hoặc các dòng chip của một hãng sản xuất chip bán dẫn được áp dụng. Thí dụ các bộ nạp chip chỉ dùng để nạp các chip của một trong các hãng: Fujitsu, NXP, Atmel, Freescal, Microchip, ST, Renesas…

- Bộ lập trình đa năng (Universal Programmer): cho phép lập trình đa dạng các chủng loại chip phổ biến trên thị trường và liên tục được cập nhật các giải thuật lập trình nạp dữ liệu cho các chip mới xuất hiện. Những bộ lập trình đa năng của các hãng hàng đầu thế giới hiện nay (HI-LO Systems Inc., Minato Electronics Inc., SMH Technologies S.r.l…) sẽ cho phép hỗ trợ lập trình cho tới vài chục ngàn loại chip bán dẫn của hầu hết các hãng sản xuất chip bán dẫn trên toàn cầu; Điều đáng lưu ý với sản phẩm của các hãng này là hàng tuần hoặc theo yêu cầu họ có các phiên bản phần mềm mới cập nhật các giải thuật lập trình cho các chip mới xuất hiện; Và như vậy khi mua chỉ một sản phẩm của họ bạn sẽ không bao giờ phải lo lắng tìm kiếm một công cụ khác cho lập trình nạp dữ liệu cho một chip mới.

Địa chỉ áp dụng

» Đơn vị cung cấp sản phẩm bộ lập trình nạp chip:

- Đơn vị bán hàng trong nước: đáp ứng cho toàn thị trường và tất cả các nhu cầu Bộ lập trình nạp chip “On-Board” hoặc “Off-Board” ở quy mô “Đơn chiếc”, “Đa chiếc” hoặc “Hàng loạt” hiện nay chỉ có duy nhất Công ty TNHH Giải pháp TULA (www.tula.vn).

- Đơn vị bán hàng nước ngoài: các chi nhánh hoặc văn phòng đại diện của các công ty thương mại của Singapore hoặc mua trực tiếp từ nhà phân phối ở nước ngoài.

- Giá thành sản phẩm: các bộ lập trình đa năng mới nhất được dùng phổ biến trên toàn Thế giới như của các hãng HI-LO Systems Inc. (Đài Loan), Minato Inc.(Nhật Bản), SMH Technologies S.r.l (Italy)… đều có giá thấp nhất là gần 1.000 USD/ bộ và giá bán lẻ của nhà phân phối “Công ty TULA Solution” bằng giá bán lẻ của hãng tại nơi sản xuất (chú ý: nếu mua hàng từ nước ngoài về bạn sẽ không nhận được các hỗ trợ và bảo hành ở Việt Nam trong thời gian bảo hành).

- Giao vận và bảo hành: Hàng chính hãng có đầy đủ C/O, CQ của nhà sản xuất và thời gian nhận hàng khoảng 1 tuần sau khi đặt mua hàng. Khách hàng được các hỗ trợ, bảo hành đầy đủ theo tiêu chuẩn của Nhà sản xuất thông qua Nhà phân phối của hãng.

» Đối tượng người dùng và yêu cầu hỗ trợ:

- Các đơn vị nghiên cứu và thiết kế: sản phẩm được dùng phổ biến trong các trung tâm nghiên cứu và phát triển sản phẩm của các doanh nghiệp điện tử, các trung tâm công nghệ quốc gia như các viện nghiên cứu, các trường đại học và dạy nghề, các học viện công nghệ và các trung tâm sáng tạo khác.

- Các đơn vị sản xuất và gia công: Bộ lập trình nạp chip là công cụ bắt buộc phải có đối với mọi nhà máy sản xuất và gia công lắp ráp sản phẩm điện tử. Do yêu cầu khắt khe của chất lượng sản phẩm được sản xuất chế tạo nên các công cụ lập trình nạp chip cho khu vực này cũng phải là những công cụ chuyên nghiệp và đạt tiêu chuẩn quốc tế, đã được dùng phổ biến trên toàn cầu hoặc phải được chứng nhận của một tổ chức độc lập có uy tín Quốc tế.

- Dịch vụ sau bán hàng và hỗ trợ: Sản phẩm Bộ lập trình nạp chip bán dẫn được dùng chủ yếu cho khu vực sáng tạo và sản xuất công nghiệp, do đó ngoài yêu cầu cao về chất lượng của sản phẩm thì yêu cầu bảo hành sản phẩm và hỗ trợ kỹ thuật cho nâng cấp phần mềm hoặc bổ sung thêm mới phụ kiện là rất quan trọng và ảnh hưởng chính tới “quyết định” của người mua hàng.


TULA @ EMBEonline