MCU芯片单线烧录和测试方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911395878.9 (22)申请日 2019.12.30 (71)申请人 无锡矽杰微电子有限公司 地址 214000 江苏省无锡市滨湖区建筑西 路777号A1幢9层 (72)发明人 方马龙 (74)专利代理机构 无锡市汇诚永信专利代理事 务所(普通合伙) 32260 代理人 朱晓林 (51)Int.Cl. G06F 8/61(2018.01) G06F 11/22(2006.01) (54)发明名称 一种MCU芯片单线烧录和测试方法 (57)摘要 本发明涉及MCU芯片烧。

2、录和测试技术领域， 尤其涉及一种MCU芯片单线烧录和测试方法， 具 体为： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧 录， SCK信号由MCU芯片内部振荡器产生， 根据芯 片内部固定频率， SDA输入一个时间间隔相等的 高电平或者低电平信号， 若默认SDA输入信号为 高电平信号， 如果一直到MCU预热结束SDA输入信 号都为高电平或者SDA没有输入正确的模式代 码， 则MCU预热完成进入工作模式， 否则进入相应 烧录或者测试模式， 进入相应模式后， 内部状态 机根据内部时钟输入不同的指令切换状态， 即可 完成MCU烧录或测试； 本发明利用MCU芯片的一个 PIN脚就可实现MCU烧录和测试， 。

3、增加了MCU芯片 的市场竞争力。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 111142890 A 2020.05.12 CN 111142890 A 1.一种MCU芯片单线烧录方法， 具体步骤包括： A.烧录模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯片内 部的振荡器产生， 根据芯片内部固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的高电平或 者低电平信号； B.进入烧录模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯片预 热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式代 码， 则MCU芯片预热完。

4、成进入工作模式， 否则进入相应的烧录模式， 当MCU芯片进入烧录模式 时， MCU芯片内部BURN_MODE信号有效， 变为高电平； C.数据串行输入： 进入烧录模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该 SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0000， MCU芯片 内部则进入数据串行输入状态， 数据脚位SDA在第6个至第13个SCK信号串行输入将要烧录 的数据， 至第14个SCK信号时自动结束数据串行输入状态； D.烧录： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至。

5、第5个SCK信号串行输入0001,MCU芯片内部则进入烧录状态， 直至数 据脚位SDA输入信号变为高电平， 烧录状态结束， 烧录时间根据需求通过控制数据脚位SDA 变为高电平的时机实现； E.读出校验： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信 号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0010， MCU芯片内部则进入数据读状态， 在第5个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输出， MCU芯片根据接下来的时钟输出烧录的数 据， 烧录工具记录读出的数据， 若读出的数据与之前烧录的数据一致， 则烧录成功， 否则烧 录失败， 第14个SCK信号后结束。

6、输出状态， 数据脚位SDA转换为输入； F.地址累加： 当SCK时钟采样到SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据 脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0011， MCU芯片内部则进入PC地址累加状态， 再经 过4个SCK信号之后， MCU芯片内部程序计数器地址PC自动加1， 然后结束地址累加状态， 至此 一个地址的数据烧录结束； G.重复步骤C至F， 直至所有地址的数据烧录校验完成。 2.一种MCU芯片单线测试方法， 具体步骤包括： A.测试模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯片内 部的振荡器产生， 根据MCU芯片内部。

7、固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的高电 平或者低电平信号； B.进入测试模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯片预 热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式代 码， 则MCU预热完成进入工作模式， 否则进入相应的测试模式， 当MCU芯片进入测试模式时， MCU芯片内部TEST_MODE信号有效， 变为高电平； C.低速振荡器频率测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平 后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0100， MCU 芯。

8、片内部则进入低速振荡器频率测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输 出， MCU芯片输出低速振荡器的频率， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的低速振荡器的频 率进行检测， 获得测试结果； 权利要求书 1/2 页 2 CN 111142890 A 2 D.MCU芯片掉电， 重新上电后， 重复步骤B重新进入测试模式； E.内部基准电压测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0101,芯片内 部则进入内部基准电压测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始转换。

9、为输出， MCU芯 片输出内部基准的电压， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的内部基准的电压进行检测， 获 得测试结果。 权利要求书 2/2 页 3 CN 111142890 A 3 一种MCU芯片单线烧录和测试方法 技术领域 0001 本发明涉及MCU烧录和测试技术领域， 尤其涉及一种MCU芯片单线烧录和测试方 法。 背景技术 0002 随着电子产品市场的快速迭代和发展， 大量低成本的PCB设计对MCU的封装设计提 出了更高的要求， 在一些只需完成简单功能或者应用空间有限的应用场合(例如： TWS蓝牙 耳机的应用场合)， 需要MCU采用小脚位封装， 方能满足应用需求。 但是常规的MCU烧录程。

10、序 一般至少需要两个或者三个PIN脚(例如： 时钟脚SCK、 数据脚SDA)进行烧录， 如图1所示， 就 给出了一款SOP8封装形式的MCU， 其中： VDD和GND为电源和地引脚， PB5和PB4为晶振输入输 出引脚， PB3为烧录测试模式数据输入引脚， PB2为PWM脉宽调制输出引脚， PB1为ADC采样输 入引脚， PB0为烧录测试模式时钟输入引脚， 从图1中可以看出， 有两个引脚用于烧录。 然而 当MCU采用SOT23-5、 SOT23-6这类小脚位的封装形式时， 烧录程序就非常不友好， 例如， 如图 2所示， 当MCU采用SOT23-5五脚封装(引脚功能定义参考图1)时， 除去电源和。

11、地所需要的两 个PIN脚之外， 如果需要两个甚至三个PIN脚进行烧录和测试， 则再想要封装出具有其他功 能的管脚就无可能， 限制了MCU的设计方案， 无法满足市场灵活多变的应用需求。 发明内容 0003 针对现有技术中的问题， 本发明提供一种MCU芯片单线烧录和测试方法。 0004 为实现以上技术目的， 本发明的技术方案是： 0005 一种MCU芯片单线烧录方法， 具体步骤包括： 0006 A.烧录模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯 片内部的振荡器产生， 根据芯片内部固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的高电 平或者低电平信号； 0007。

12、 B.进入烧录模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯 片预热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式 代码， 则MCU芯片预热完成进入工作模式， 否则进入相应的烧录模式， 当MCU芯片进入烧录模 式时， MCU芯片内部BURN_MODE信号有效， 变为高电平； 0008 C.数据串行输入： 进入烧录模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0000， MCU芯 片内部则进入数据串行输入状态， 数据脚位SDA在第6个至第13个。

13、SCK信号串行输入将要烧 录的数据， 至第14个SCK信号时自动结束数据串行输入状态； 0009 D.烧录： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信 号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0001,MCU芯片内部则进入烧录状态， 直 至数据脚位SDA输入信号变为高电平， 烧录状态结束， 烧录时间根据需求通过控制数据脚位 SDA变为高电平的时机实现； 说明书 1/5 页 4 CN 111142890 A 4 0010 E.读出校验： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个 SCK信号， 数据脚位SDA在第2个。

14、至第5个SCK信号串行输入0010， MCU芯片内部则进入数据读 状态， 在第5个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输出， MCU芯片根据接下来的时钟输出烧 录的数据， 烧录工具记录读出的数据， 若读出的数据与之前烧录的数据一致， 则烧录成功， 否则烧录失败， 第14个SCK信号后结束输出状态， 数据脚位SDA转换为输入； 0011 F.地址累加： 当SCK时钟采样到SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0011， MCU芯片内部则进入PC地址累加状态， 再经过4个SCK信号之后， MCU芯片内部程序计数器地址PC自动加1，。

15、 然后结束地址累加状态， 至此一个地址的数据烧录结束； 0012 G.重复步骤C至F， 直至所有地址的数据烧录校验完成。 0013 一种MCU芯片单线测试方法， 具体步骤包括： 0014 A.测试模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯 片内部的振荡器产生， 根据MCU芯片内部固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的 高电平或者低电平信号； 0015 B.进入测试模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯 片预热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式 代码， 则MCU预热完成进。

16、入工作模式， 否则进入相应的测试模式， 当MCU芯片进入测试模式 时， MCU芯片内部TEST_MODE信号有效， 变为高电平； 0016 C.低速振荡器频率测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低 电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入 0100， MCU芯片内部则进入低速振荡器频率测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始 转换为输出， MCU芯片输出低速振荡器的频率， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的低速振 荡器的频率进行检测， 获得测试结果； 0017 D.MCU芯片掉电， 重新上电后， 重复步骤。

17、B重新进入测试模式； 0018 E.内部基准电压测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电 平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0101, 芯片内部则进入内部基准电压测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输出， MCU芯片输出内部基准的电压， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的内部基准的电压进行检 测， 获得测试结果。 0019 从以上描述可以看出， 本发明具备以下优点： 0020 本发明利用MCU的一个PIN脚就可以实现MCU的烧录和测试功能， 对于小脚位的封 装结构来说， 可以空出其他脚位用于。

18、其他功能的管脚封装打线， 管脚利用率高， 能够满足现 有市场灵活多变的MCU方案设计， 增加MCU芯片的市场竞争力。 附图说明 0021 图1是现有SOP8封装的MCU结构示意图； 0022 图2是现有SOT23-5封装的MCU结构示意图； 0023 图3是本发明实施例1的时序信号图； 0024 图4是本发明实施例1的时序信号图； 说明书 2/5 页 5 CN 111142890 A 5 0025 图5是本发明实施例1的时序信号图； 0026 图6是本发明实施例1的时序信号图； 0027 图7是本发明实施例1的时序信号图； 0028 图8是本发明实施例2的时序信号图； 0029 图9是本发明实。

19、施例2的时序信号图； 0030 图10是本发明实施例2的时序信号图。 具体实施方式 0031 结合图3-10， 详细说明本发明的实施例， 但不对本发明的权利要求做任何限定。 0032 实施例1 0033 一种MCU芯片单线烧录方法， 具体步骤包括： 0034 A.烧录模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯 片内部的振荡器产生， 根据芯片内部固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的高电 平或者低电平信号； 0035 B.进入烧录模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯 片预热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信。

20、号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式 代码， 则MCU芯片预热完成进入工作模式， 否则进入相应的烧录模式， 当MCU芯片进入烧录模 式时， MCU芯片内部BURN_MODE信号有效， 变为高电平； 0036 时序信号图如图3所示， 图3中： SDA在第3到第10个时钟输入为01010101， MCU则进 入烧录模式， 内部BURN_MODE信号有效变为高电平； 0037 C.数据串行输入： 进入烧录模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0000， MCU芯 片内部则进入数据串行输入状态， 。

21、数据脚位SDA在第6个至第13个SCK信号串行输入将要烧 录的数据， 至第14个SCK信号时自动结束数据串行输入状态； 0038 时序信号图如图4所示， 图4中： SDA在第6至第13个时钟串行输入10101100， 转换为 16进制后为0 xAC， 0 xAC即为将要烧录的数据； 0039 D.烧录： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信 号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0001,MCU芯片内部则进入烧录状态， 直 至数据脚位SDA输入信号变为高电平， 烧录状态结束， 烧录时间根据需求通过控制数据脚位 SDA变为高电平的时机实现。

22、； 0040 时序信号图如图5所示； 0041 E.读出校验： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个 SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0010， MCU芯片内部则进入数据读 状态， 在第5个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输出， MCU芯片根据接下来的时钟输出烧 录的数据， 烧录工具记录读出的数据， 若读出的数据与之前烧录的数据一致， 则烧录成功， 否则烧录失败， 第14个SCK信号后结束输出状态， 数据脚位SDA转换为输入； 0042 时序信号图如图6所示， 图6中： MCU根据接下来的时钟输出烧录的数据10101100， 。

23、转换为16进制后为0 xAC， 与之前烧录的数据一致， 烧录成功； 0043 F.地址累加： 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电平后， 该SCK时钟记为第1个 说明书 3/5 页 6 CN 111142890 A 6 SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0011， MCU芯片内部则进入PC地址 累加状态， 再经过4个SCK信号之后， MCU芯片内部程序计数器地址PC自动加1， 然后结束地址 累加状态， 至此一个地址的数据烧录结束； 0044 时序信号图如图7所示； 0045 G.重复步骤C至F， 直至所有地址的数据烧录校验完成。 0046 实施例2 0047 同。

24、理， 一种MCU芯片单线测试方法， 具体步骤包括： 0048 A.测试模式设计： MCU芯片外部只有一个数据脚位SDA用于烧录， SCK信号由MCU芯 片内部的振荡器产生， 根据MCU芯片内部固定频率， 数据脚位SDA输入一个时间间隔相等的 高电平或者低电平信号； 0049 B.进入测试模式： 若默认数据脚位SDA输入信号为高电平信号， 如果一直到MCU芯 片预热结束， 数据脚位SDA输入信号都为高电平信号或者数据脚位SDA没有输入正确的模式 代码， 则MCU预热完成进入工作模式， 否则进入相应的测试模式， 当MCU芯片进入测试模式 时， MCU芯片内部TEST_MODE信号有效， 变为高电平。

25、； 0050 时序信号图如图8所示， 图8中： SDA在第3到第10个时钟输入为00101101， MCU则进 入测试模式， 内部TEST_MODE信号有效变为高电平； 0051 C.低速振荡器频率测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低 电平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入 0100， MCU芯片内部则进入低速振荡器频率测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始 转换为输出， MCU芯片输出低速振荡器的频率， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的低速振 荡器的频率进行检测， 获得测试结果； 0052 时序。

26、信号图如图9所示， 图9中： SDA在第6个时钟后持续输出内部低速振荡器的频 率； 0053 D.MCU芯片掉电， 重新上电后， 重复步骤B重新进入测试模式； 0054 E.内部基准电压测试： 进入测试模式后， 当SCK时钟采样到数据脚位SDA变为低电 平后， 该SCK时钟记为第1个SCK信号， 数据脚位SDA在第2个至第5个SCK信号串行输入0101, 芯片内部则进入内部基准电压测试状态， 在第6个SCK信号后数据脚位SDA开始转换为输出， MCU芯片输出内部基准的电压， 通过外部的测试机对MCU芯片输出的内部基准的电压进行检 测， 获得测试结果； 0055 时序信号图如图10所示， 图10。

27、中： SDA在第6个时钟后持续输出内部基准电压。 0056 上述测试方法中， 只给出了MCU芯片的几个常规功能指标的测试步骤， 实际应用 时， 还可以完成其他功能指标的测试， 需要特别说明的是： 在测试过程中， 不同测试状态切 换时， MCU芯片必须掉电后重新进入测试模式后再选择其他测试状态。 0057 将上述两种方法同时应用于同一MCU时， 利用MCU内部的振荡器产生时钟信号SCK， 用内部计数器进行定时， 采样烧录测试引脚SDA的信号， 根据采样到不同的数值， 利用芯片 内部的状态机实现烧录模式和测试模式的各种状态切换。 0058 从上述方案可以看出， 本发明通过一个PIN脚就可以完成MC。

28、U的烧录和测试功能， 可以空出其他脚位用于其他功能的管脚封装打线， MCU管脚利用率高。 0059 综上所述， 本发明具有以下优点： 说明书 4/5 页 7 CN 111142890 A 7 0060 本发明利用MCU的一个PIN脚就可以实现MCU的烧录和测试功能， 对于小脚位的封 装结构来说， 可以空出其他脚位用于其他功能的管脚封装打线， 管脚利用率高， 能够满足现 有市场灵活多变的MCU方案设计， 增加MCU芯片的市场竞争力。 0061 可以理解的是， 以上关于本发明的具体描述， 仅用于说明本发明而并非受限于本 发明实施例所描述的技术方案。 本领域的普通技术人员应当理解， 仍然可以对本发明进行 修改或等同替换， 以达到相同的技术效果； 只要满足使用需要， 都在本发明的保护范围之 内。 说明书 5/5 页 8 CN 111142890 A 8 图1 图2 图3 图4 说明书附图 1/3 页 9 CN 111142890 A 9 图5 图6 图7 图8 说明书附图 2/3 页 10 CN 111142890 A 10 图9 图10 说明书附图 3/3 页 11 CN 111142890 A 11 。