een betaalbare EPROM-programmer

ByteWriter een betaalbare EPROM-programmer Voor veel hobbyisten vormt een EPROM-programmer een handig hulpmiddel. In dit artikel beschrijven we een programmer die in het kader van onze software-wedstrijd in de zomer van 1996 werd ingezonden en tot de bekroonde inzendingen behoorde. Inmiddels is bij de schakeling een passende print ontwikkeld en de software samen met de auteur nog eens onder de loep genomen. Het resultaat is een schakeling die wordt aangesloten op de printerpoort van een moderne PC en waarmee alle gangbare EPROM'S van het type 27(C)64, 27(C)128, 27(C)256 en 27(C)512 in een DILbehuizing kunnen worden geprogrammeerd. ontwerp: A. RIJfkogel Technische gegevens EPROM's worden ook heden ten dage nog veelvuldig toegepast in computeren microprocessorsystemen. In dit type semi-permanent geheugen kan software voor een langere periode (tenminste Hl jaar) worden opgeslagen. Na het programmeren kan het geheugen worden uitgelezen alsof het een maskergeprogrammeerde ROM betreft. Is de code verouderd of behoeft hij enige aanpassing om nieuwe features toe te voegen, dan kan met behulp van een zonnebad onder een UV-lamp de informatie bin- ByteWriter programmeert EPROM's 2764, 27128, 27256 en 27512 EPROM's kunnen ook worden uitgelezen en inhoud kan worden vergeleken met databestanden of andere EPROM's eenvoudige voeding via netadapter bediening via PC besturing geschiedt via EPP-printerpoort van computer besturingsprogramma draait onder Windows 3.1/95 data kunnen worden veranderd m. b. veen ingebouwde HEX- en ASCII-editor. nen een half uurtje weer worden ge\.vist. Opnieuw programmeren is vervolgens mogelijk. Speciaal voor het programmeren van EPROM's zijn complete programmeersystemen in de handel. Deze bevatten naast de programmeer-hardware vaak ook een editor waarmee de inhoud van de EPROM kan worden ilangepast. Voor gebruik in kleine bedrijven of door particulieren is zo'n kant en klare programmer vaak te duur. Gelukkig is een andere aanpak ook mogelijk. Met behulp van de schakeling die we hier voorstellen, is voor weinig geld een alternatief systeem te bouwen. Iedere moderne PC beschikt over een geavanceerde bidirectionele printerpoort die als EPP (Enhanced Parallel Port) of ECP (Enhanced Communication Port) geschakeld kan worden. Dankzi] deze verbeterde printerpoort die de laatste jaren standaard op PC's wordt geleverd en een bidirectionele communicatie mogelijk maakt, kan een PC eenvoudig en efficiënt externe hardware aansturen. De voor de pro!,,'rammer ontwikkelde software 38 Etektuur 3/97

1 AODRESS "lh Voe v.. V" VCc ÖË V," vu V," Voe maakt gebruikt van een EPI' en werkt onder Windows 3.1, Windows 3.1 I of Windows 95. Ze bevat naast de gebruikte programmeeralgoritmes ook een editor voor zowel tekst als data. OVER EPROM's GESPROKEN Onder EPROM's (Erasable Programmabie Rcad Only Memory) wordt verstaan een geheugencomponent waarin met behulp van een programmeeralgoritme en een hulpspanning digitale informatie semi-permanent kan worden opgeslagen. In figuur 1 is een tijdvolgordediagram geschetst dat de opzet van een intelligente programmeerroutine duidelijk maakt. Eerst wordt het gewenste adres op de adresbus gezet en de hulpspanning (V pp) van 12,5V ingeschakeld. Vervolgens worden de te programmeren data op de databus gezet. Het programmeren start met het zetten van een impuls van 1 ms op de E-ingang van de EPROM. Vervolgens worden de data uit de EPROM teruggelezen (OE en E actief) en vergeleken met de te programmeren data. Komen deze niet overeen, dan wordt er opnieuw een impuls van 1 ms gegeven. Deze procedure wordt maximaal 20 keer herhaald. Zijn de data goed door de EPROM overgenomen, dan wordt er voor de zekerheid nog eenzelfde aantal programmeerpulsen als tot dat moment gebruikt is achteraan gegeven (zie ook het stroomdiagram van figuur 2). Het belangrijkste verschil met conventionele algoritmes is de lengte van de programmeerpuls. Bij oude EPROM's werd een puls met een vaste lengte van 50 rns opgewekt en daarmee was het zeker dat de data in de chip werden opgeslagen. Later, toen de EPROM's een grotere capaciteit kre- Figuur t, Bonnstaand tl/ddlagram laat zien In _Ike volgorde nrschillende signalen en spanningen op de EPROM moeten worden gezet om er data In te programmeren. gen, hebben intelligente algoritmes hun intrede gedaan. Hierdoor kon de programmeertijd aanzienlijk worden verkort. Er komen op deze manier van programmeren verschillende varianten voor. Sommige fabrikanten gebruiken bijvoorbeeld een voedingsspanning van 5 in plaats van 6 V. Andere programmeren maximaal 25 keer 1 ms. Ook zijn er varianten die een programmeerpuls inzetten met een lengte van 0,1 ms. In de praktijk blijkt het algoritme gelukkig minder kritisch te zijn, hoewel de fabrikanten een goede werking van hun componenten alleen garanderen indien hun variant van het programmeerproces wordt gebruikt. Zoals al eerder opgemerkt, valt in de praktijk alles best mee. Zelfs de oudere 50-ms-typen blijken met pulsen van I ms te programmeren te zijn. Kapot gaan ze er in ieder geval niet van! OP NAAR DE SCHAKELING Figuur 3 toont de opzet van de Byte- Writer. Nieuw voor Elektuur-begrippen is het gebruik van de 8243, een zogenaamde input/ou tput-expander die ontworpen is voor de MCS48-familie van microcontrollers. De chip, waarvan de interne structuur in figuur 4 te vinden is, heeft de beschikking over vier -l-bits lio-poorten. Ten behoeve van de aansturing van deze poorten staan vier 2 bits brede commando's (read, write, ORLD en ANLD) ter beschikking. In tabel I is te Figuur 2. Dit stroomdiagram toont een algoritme waarmee EPROMs Intelligent geprogrammeerd kunnen worden. zien hol' dl' commando's en de adressen worden gecodeerd wllarop ze Vc111 toepassing zijn. Ornda I 1'23 met massa is verbonden, kan alleen gelezen en geschreven worden naar de registers van IC1. Logische commando's (ORLD en ANLD) worden niet gebruikt. De I:-.JIT-lijn van de entronics-bus bepaalt of gele/.en dan wel geschr"\'t'n wordt, strobe en autofe..d Lijn verantwoordelijk voor het selecteren van e..n register. De poortingangen 1'20...1'23 hebben een dubbele functie. Welke wordt gekozen, hangt af van het niv..au op de PROG-ingang. De instructiecode en het poortadres worden in de chip opgeslagen wanneer op de PROG-ingang een hoog-naarlaag-overgang optreedt. Een laagnaar-haag-overgang op deze pen zorgt voor de overname van de data die op de pennen P20... P23 wordt aangeboden. Bij een leesinstructie wordt de opdracht die op de pennen P20..P23 staat, intern opgeslagen en uitgevoerd. De gekozen uitgangspoort (1'4, PS, 1'6 of 1'7) wordt hoogohmig en leest de data die op de pennen staat. Deze data 2 PROGRAMMING FLOW CHAAT Vcc SV.02SV V.I2VS T. 'mi. SO..,!Xm."!i...) G START AOOOESS N STOP AOORESS X COUNTER YALUE IoI"X,UUM Um"'BYTE MINIMUM 1 gomt/eyte HO" NOGD O \1 FAIL Elektuur 3/97 39

3..::OlJl 5V + ' r;;-r-05v DBá Î;" /O--lf!'!-S"'OB!:!' -, I 2 3 :T5",_-:';'::'_---, 4 : AUTOFf.ED DO '-+-H-...,.I'-IP20 0 15 ER '----+-t--<-''''l0 P21, 0',_+- --'-19P22 o-+''''-"'",,rr-----i'lf----'i P13, '" DO 10-1!..., 0' IC1 '" a '" l...- '", '" s '", PS, PS, '" " 20 YPPI '60 PO' '62 'Ol " VPPZ... IC9 LM311 12V5 + VPPZ.... @,@ 'C3 T.,,"'C4 10 10 loon 74HCT245 " 5V + OB' OB' OB3 5V + 12V5 I.. I" 12 AC Cl' 10...:.:..T 0...:..: IC6b :f _ O!... R ra + J. ';' " P1!'18;"'n BC27_40 + SV c:::::::::j r!!- Rl7 RI6 c:::::::::j 27 A'4 ::... r:"-: -'=:-:-,-fi--' r- -+=-'..'lic7c 5 4 IC1b J =:J 12 081 1 1 A'C4 DO 2 10 I> V 19 All 0' a 'I A9 D2.. 17 AIO 03 5 16 Al' 15 AU D5 7 fe r----1 74HCT57J c:::::::::j,1,'2 2 = ICS " 74HCTOe IC6 '" 74HCT4538 IC7.. 7400 c= 13 DBl 12V5 15 OSJ 5V + = c:::::::j 17 085 = 18 086 = [=:l 1'9 11 c:::::::::j 22 OENPP 1N". ra.,+r'" ""fb 414" ::" IC71 1""""_1--' 1" BC327.40 + :" 5V 1 '- --+ iî '.-'lic17d,["." verschijnen weer op de pennen P20...P23 die als uitgang (en niet meer als ingang) staan geschakeld zolang PROC laag wordt gehouden. Met een laag-naar-hoog-overgang op de PROC-ingang wordt de leesopdracht afgesloten. Van de vier poorten p t PS, pc, en P7 worden steeds maar drie bits gebruikt Deze poortuitgangen vervullen verschillende taken bij het besturen van de diverse functies die de schakeling rijk is. Hierover later meer. De buffers IC2, IC3 en IC4 zijn via de data-ingangen met de printerpoort Figuur 3. Het schema van de ByteWrtte" een "exibele EPROM-programmer die op een Epp-prlnterpoort van een moderne PC kan worden aangesloten. 40 verbonden. Omdat het omschakelen van de richting van IC2 soms met enige vertraging kan plaatsvinden en na het inschakelen van de voeding niet is gegmandcerd, zijn 8 weerstand jes van 100 Q in serie met de A-pennen van dit IC geschakeld. De data-ingangen zijn voorzien van pull-up-weerstanden. De adresbuffers IC3 en IC-l worden gebruikt om het EPROMadres op te slaan. [e2 buffert de uitwisseling van de 8-bit brede data. De uitgangen van deze buffers zijn direct met de te programmeren EPROM verbonden. Het opslaan van de adres- informatie gebeurt op commando van de stuursignalen van de poortpennen P70 en P71, het omschakelen van de richting van IC2 is een taak van 1/0 uitgang 1'40. Het vrijgeven van IC2 komt voor rekening van P4L Overigens zorgt P40 ook voor het schakelen van het OE-signaal (lezen/schrijven) van de EPROM. Voor het opwekken van de programmeerpuls van 1 rns is IC6a, een geïntegreerde monostabiele multivibrator, ingezet. Het IC is zo ingesteld dat het nict-hertriggerbaar is (0 verbonden met- T) en de monotijd 1 rus bedraagt Via de ACK-pen controleert de computer of de monotijd al verstreken is. De startpuls die zorgt voor het Elekluur 3/97

opwekken van de programmeerimpuls, is afkomstig van pen P62 van IC 1. De twee andere uitgangen van poort 6, P60 en P61, bepa len wel ke spanning (GND, V,,_of 12,5 V) op pen 1 (2764, 2712i!, 27256) of pen 22 (27512) van de EPROM worden gezet. Het feitelijke omschakelen komt voor rekening van de open-collectorbuffers uit IC7, de transistoren Tl en T2 alsmede een aantal weerstanden. Het laatste stukje van de schakeling is de voeding. Uitgangspunt is een J2-Vlichtnetadapter die in de praktijk een gelijkspanning van 15 V kan leveren. Diode 03 fungeert als ornpoolbcvciliging waarna IC9 (een LM317) de spanning stabiliseert op 12,5 V ICS op zijn beurt zorgt voor de voedingsspanning van 5 V U DE PRAKTIJK In figuur 5 is de printlayout te zien van de dubbelzijdige doorgemetalli- Nieuwe lljogelijkheden Het is de eerste keer dat in Elektuur een project wordt gepubliceerd waarbij gebruik wordt gemaakt van de zogenaamde EPP-mode van de parallelle printerpoort van de PG. De conventionele printeraansluiting, beter bekend als de Gen tronies-poort, maakt gebruik van 8 unidirectionele data-lijnen en een aantal stuursignalen. In theorie kunnen de data-lijnen bij deze poort ook nog als open-collector-uitgangen worden uitgevoerd. Voor geavanceerde besturingsfuncties is dit geen ideale opzet. Omdat steeds vaker de parallelle poort ook gebruikt wordt als universele (snelle) communicatiepoort, hebben de computerfabrikanten de laatste jaren extra functionaliteit in deze interface gestopt. +0 SPP/EPP W standaard SPP-poort l +1 SPP/EPP R leest de niveaus van de status lijnen EPP address port +3 EPP RIW EPP data port +4 EPP RIW +2 SPP/EPP W stelt de uitgangsstuurl'ïnen in wekt interlocked lees/schrijfpuls voor adres op wekt interlocked lees/schrijfpuls voor data op op verschillende manieren toege- Not Defined +5... +7 EPP past. Ook voor 16- en 32-bits 110 beschikbaar. De klassieke printerpoort (SPP of Standard Parallel Port) bevat drie registers. Het basis adres (register 1) wordt gebruik om 8 bits aan data naar buiten te schrijven, via basisadres + 1 (register 2) kunnen 5 bits aan data worden ingelezen, terwijl op basisadres+2 (register 3) de mogelijkheid aanwezig is om 4 bits aan data naar buiten te schrijven. De nieuwe generatie printerpoorten ondersteunt deze opzet, maar is daarnaast ook nog uitgebreid met extra functionaliteit. De ontwikkeling van dit concept is gedaan door gerenommeerde fabrikanten zoals Intel, Xircom en Zenith Data Systems. Het was de inzet van de ontwikkelaars om een geavanceerd ontwerp te introduceren dat de bestaande printerpoort kon vervangen. Intel heeft op basis van dit concept een interface-chip ontwikkeld (de 82360) en inmiddels heeft het IEEE-1284-comité de standaardisatie voor zijn rekening genomen. Omdat we in dit project maar heel beperkt gebruik maken van de nieuwe mogelijkheden, gaat het te ver om het brede scala aan mogelijkheden helemaal te belichten. Wie meer wil weten over EGP en EPP verwijzen we naar de Internet-pagina's op het adres http://www.fapo.com. Op deze locatie wordt de IEEE 1284-standaard uitvoerig beschreven. Beperkt toegepast Wat doen we in dit project met de geavanceerde printerpoort? In principe wordt alleen de bidirectionele communicatiemogelijkheid ingezet. Hiertoe wordt in het derde register het vijfde bit geactiveerd. Dit bit, PGD genaamd, bepaalt de richting van de data-stroom. Voordat het echter zover is, moet de poort verteld worden of we hem in SPP- of in EPP-mode willen gebruiken. Daartoe moet vooraf een code (l00x xxxx voor EPP; OOOx xxxx voor SPP) worden geschreven in een configuratieregister (EGR) dat zich bevindt op het adres dat een offset heeft van 402H ten opzichte van het IlO-adres van de poort. Bij oude computers is dit adresgebied niet in gebruik, er gebeuren dus geen vreemde dingen als de software in deze systemen naar dit adres schrijft. Figuur 4. De Interne structuur van de 8243 Input/output expander Tabel 1. Commando- en adres codering bij de 8243, P21 P20 adrescode 0 0 Port 4 0 1 Port 5 1 0 Port 6 1 1 Port 7 P23 P22 Instructiecode 0 0 read 0 write 1 0 ORLD ANLD secrele print waarop de schakeling wordt ondergebracht. De afmetingen zijn zo gekozen dat de hele schakeling kan worden ondergebracht in een kunststof Pactcc-kastje type HP-Be. Nu we het toch over het kastje hebben: de vier busjes in de uithoeken van deze behuizing dienen bijna helemaal verwijderd te worden, zodat de print mooi in de behuizing kan vcrzinken. Een klein stukje van het busje moet blijven zitten omdat het schroefgat anders te groot wordt, waardoor dl' schroef waarmee de behuizing wordt gesloten dan geen aangrijpingspunt meer heeft. Connector Kl, de Centronies-aansluiting, komt door het lager plaatsen van de print keurig in het midden van de zijkant te zitten. Monteer nu de connector en de kroonsteen (K2) op de print en breng de juiste uitsparingen in de kast aan. Voor K I is dat een sleuf waardoor de connector uitsteekt, voor K2 twee kleine gaatjes waardoor de aansluitkabels van de voeding worden gestoken. Bouw de print verder helemaal op, Elekluur 3/97 41

5 O nderdelenlijst Weerstan den : R 1... R8,R 1 0, R1 2 = 10 x 10 0 52 R9,R25 = 2 x 4k7 R11 = t x12k R 13, R 1 8 = 2 x 1 k R 1 4, R 75, R1 9, R20 = 4 x 10 k R 1 6, R22 = 2 x 2 k 2 R 17, R21 = 2 x 68 Q Fi23 = 1 x 220 52 R24 = 1 x 1 k9 8 Condensatoren : C1...C6,C8 = 7 x 100 n C7,C9 = 2 x 10 µ/63 V, radiaal C10 = 1 x 100p125 V, radiaal Halfgel eid ers : Ot, D2 = 2 x 1 N4148 D3 = 1 x 1N4001 T 1, T2 = 2 x BC3 27-40 ]Cl = 1 x 8 2( C)43 1C2 = 1 x 7 4HCT245 1C3,1C4 = 2 x 74HCT573 I C5 = 1 x 74HCT0 8 I C 6 = 1 x HC (T) 4538 1C7 = 1 x 74(LS)06 IC8 = 1 x 780 5 1C9 = 1 x L M317T Componentenzijde (Layouts afgedrukt op 75% van ware grootte) J Soldeerzijde Diversen : K1 = 1 x D25 -c o nn ector voor p r intmontage, male, haaks K2 = 1 x 2-polige printkroonsteen, st eek 5 m m Pl = 1 x 28- polig e Z I F-voet (Gri es) 1 pri nt EP S 9 7 001 0-1 Software : deze is te vinden in de NLd irect ory op d e CDRO M "elektronica so ftware '9 5 ' 96 " m et al le inz en d ing en van d e softwa re-wedstrij d d i e Elektu ur in 19 96 organiseerde. H et b estel num mer van de ze C D ROM is EPS 976003-1. I _ o Q 00 Figuur 5. De koper-layout van beide printzijden en de bijbehorende componentenopstelling. Centraal op de print zit de ZIFvoetje waarin de te programmeren EPROM wordt gestoken. 10 0 maar plaats behoudens de stabilisatoren ICS en 1C9 géén IC's op de print. Sluit de netadapter nu aan en controleer of over C10 een spanning van tenminste 15 V staat. Meet vervolgens de spanning over C9 (deze moet 12,5 V zijn) en de spanning over C7 (5 V). De twee laatste spanningen mogen niet meer dan 0,25 volt afwijken. Indien nodig kan de spanning van 12,5 V worden aangepast door R24 een beetje te variëren. Kloppen de spanningen, dan kunnen alle IC's, met uitzondering van een te programmeren EPROM, op de print worden gezet. Sluit de programmer via een Centronics-verlengkabel (1 x D25 male en 1 x D25 female ) 42 A Ele kt uur 3/97

6 OEC 00000 00016 00032 000...8 00064 00080 00096 00112 00128 001..14 00160 001 "16 0019'2 00'208 OO?:U 002..10 HEX soooo 11 )0 )0 II ]9-16 JO JO 34 JJ 34..I] H 46 ).,& $0010 J) J4 4'2 )2 30 )J 32 13 )1 J2 46 J) Jl )J 31 32 $0020.16 J) 39 lj 36 1.& ou lj ]1 41 32 00 <la.la 31 JO $0030 JO J] H.&6 JO JO H 11 ],I.a5 ].j 34 ].,I Jl ],i ]1 $0040 32 JO 32 JO 32 Jl H H J4 39 J..I ou 15 )J ]4 )." $0050 J4]1 H 17 32 JO 36 38 00 na la JO 32 JO lj 47 $0060 46 JO JO J2 JO ]'2 ]1.a6-12 00 OA JA Jl JO JO )0 $00 '0 30.. 30 ]0 o&j 32 38.a3 36 31 36 41 J1 U Ja J:I $0080 ]8.1J J1,u 41 U 31.&4.u.a6 11.al 31.al II )0 $0090 J1.J.& J1 42 11 H OD na JA 11 JO JO JO Jl 45 JO SOOAO 30.u 46 )2 ou.. 6 HU'" )] 4] 46 4J 36-13 11 $0090.1II]8.u 11 45]835 Jl 45 38 41 36 as 31.a.& 38 $OOCO.aJ U H 00 UA JA ]1 )0 JO ]0 ]2.a5 ]0 JO.u 32 $0000 30.0 4:1 3l )1 31.al )J 39 J.J JO 46 J') JO JO ].I $OOEO JO 15 31 J7 J8 JO J2 44 J7 J:i 31 )7 JO 30 H 39 $OOf'O 00 UA la 11 JO JO JO ]J.15 ]0 3045 ]5 )1 ]843 81dhlnlonal mode Ceuent Type: 2164 ASCII 100J9FOO..lJ..aC.JF.J )482032312F31)12 Fl9l64041A?OO:10 OJAFOO..ll..1E..I..I..a1..a1 202021..a4..a9..aE)..a..l 4141706800:070J8 F002021F600: 1000 OEOUC28C81HA1E8 8CtOAEtDAF1E7CIO 7Dt87DOC:l000tEO OEf2DFOEEJCFC8Cl D8DIE851E8A651D8 CE..aOO: 100011:00D2 6CE517CJ9..aOF500..a O17602075170059 OD:I000JEOOE5t8C Data s.lze: 3018 teerd, dan verschijnt het bericht "no hardware". Als alles klopt, verschijnt de melding "bidirectional mode". Dit is het teken dat de schakeling klaar is voor gebruik. De opmerking "bidirectional rnode" komt voort uit het feit dat de software ook geschikt is voor een unidirectionele versie met afwijkende hardware. Het schema van deze uitvoering, alsmede de koper-iayout van de print die daarbij hoort, zijn eveneens op de CD-ROM met de wedstrijdsoftware te vinden. \')7(10W, Figuur 6. Een schermdump van de Windows-applicatie die bij dit project wordt gebruikt. De software werkt onder zowel Windows 3.1, Windows 3.11 als Windows 95. aan op LPTI, de eerste Centtonicspoort van de computer. Voor de goede orde: LPT I is de printerpoort met als basisadres 37BH. Het programma kan nu worden gestart. Het programma dat bij dit project hoort, is te vinden op de CD-ROM "electronica software '95- '96". Dit programma (prornmer.exe) staat in directory Ol die onderdeel is van de directory NL. Figuur 7. Het opgebouwde protofyjhj. Mede dankzij de gekozen behuizing Is het een keurig atgewerkt geheel geworden. DE BIJBEHORENDE SOFTWARE Voordat de schakeling kan worden gebruikt, is het belangrijk om te controleren of de printerpoort van de computer in de juiste mode staat. Na het starten moet de 1310S van de I'C melden dat voor de parallelle poort dl' SPP/EI'P- of de EI'P-mode is gcsclecteerd. Zo niet, pas de instelling dan aan met het setup-programma van de computer (deze instelling is gewoonlijk niet aanwezig op oudere computers; u dient dan l'en aparte EPP-printerpoort-insteekkaart te kopen). Kopieer vervolgens het programm prommer.exe van de CDROM naar een geschikte locatie op dl' harde schijf en start het op de gebruikelijke wijze. Als eerste wordt door de software getest of de hardware aanwezig is. Om te controleren of de interface daadwerkelijk op de computer is aangesloten en naar behoren functioneert, zorgt de software er voor dat via lci (de B2-13)en weerstand RiO een korte puls op de Centrunics-poort wordt gezet. Wordt de print niet gcdctcc- 8 Figuur 8. De pen-iayout van de 27(C)64, de 27(C)128, de 27(C)256 en de 27(C)512_ Ne.".a AI.. Af."." OE Oe AIO.,. Cs Cs AO 07 ar 06 00 01 oe DO 02 04 04 03 03