フラッシュ書き込み

フラッシュ書き込みの基本的事項を教えてください。

[1] 概要
マイコン内蔵のフラッシュの書き込みには大きく
・チップ単体での書き込み
・ターゲット・システム上のデバイスの書き込み
の2つがあります。

この2つの方法はターゲット・デバイスがどのような状態にあるかの違いだけで、 基本的な書き込み方法は共通です。
これ以外に、一部のデバイスでは自分自身で書き込みを行うセルフ書き込みをサポートしていますが、 ここでは触れません。

チップ単体での書き込みでは、ライタに加えて、 ターゲット・デバイスをセットするためのソケット・アダプタが必要になります。
通常はこの部分は (株)内藤電誠町田製作所のアダプタ (FAシリーズ)を用いるのが簡単です。
ターゲット・システム上のデバイスの書き込み (オンボード書き込みと呼びます)では、 電源の供給されたターゲット・システムとライタの間で必要な信号をやりとりするだけです。

[2] 必要なもの
書き込みに必要なものは以下の通りです。
・ライタ (例 NECエレクトロニクス:PG-FP4、内藤電誠町田製作所:FL-PR4)
・パラメータ・ファイル (開発ツール・ダウンロードよりダウンロード)
・制御するためのPC
・必要な配線の施された FAアダプタ (チップ単体書き込みの場合)
(オンボード書き込みではターゲット・システム)

[3] デバイスとライタのインタフェース
書き込むためにはデバイスとライタの間で信号をやりとりを行います。
基本的には、大きく
・電源/制御関係 (VDD, VPP, RESET)
・シリアル信号
・動作クロック (必要な場合)
の3種類の信号を用います。
電源/制御関係信号の中で VPP は書き込みの電源として使用する他に、 デバイスとライタの間のシリアル通信にどの方法を使用するかを指定するためにも用います。
また、VDD については、チップ単体での書き込みの場合にはライタ側から供給する事ができますが、 オンボード書き込みの場合にはボード全体を駆動するだけの容量はありませんので、 別途電源が必要です。

シリアル信号としては実際に使用する通信方法に合わせて信号を選択してください。
オンボード書き込みでは空いているシリアル・ポートのどれかを使用することになります (ターゲット・デバイスによってサポートされている通信方法は異なりますので、 個々のデバイスに合わせて選択してください)。
なお、最も書き込み時間を短くできるのはハンドシェイク付きの3線式シリアル通信です。
ただし、これは FL-PR2 ではサポートされておりません。

動作クロックは、デバイス単体での書き込みでデバイス側にクロック発生機能を持たせない場合にはライタ側から供給することができます。 ただし、周波数はある程度制限されますので注意が必要です。
オンボード書き込みでは、基本的にクロックはターゲット・システムで発生しますので、 ライタ側からは供給する必要はありません。

[4] デバイスとライタの基本的なやりとり (初期化)
書き込みを行う場合に、ライタは先ず、デバイスに VDD を供給します。
電源の立ち上がり時間の後に VPP を供給し、立ち上がり時間を待った後で RESET を解除します。
その後、クロック発振安定時間待ちを行います。

デバイスは RESET解除とクロック供給 (発振) によりフラッシュ書き込みモードとなります。
この後、ライタは VPP をパルス状に変化させることによりどのようなインタフェースで通信を行うかをデバイスに通知します。
この処理は限られた時間以内に行わないといけないため、ライタが RESET を解除してから、 実際にデバイスの RESET が解除されるまでの時間を大きく遅延させるような回路が入らないようにしてください。

インタフェース条件の設定が完了すると、ライタはシリアル信号を使って、デバイスに初期化コマンドを最大16回送信します。
16回以内にデバイスから ACK信号が戻ればデバイスの通信準備ができたことになります。
(ここまでが正しくできなかった場合にはエラー・メッセージとして

Target initialize error

が表示されます。)

[5] 書き込みとベリファイ
通常、書き込みの場合には EPV コマンドを使用しますが、 この場合V (ベリファイ) 処理はデバイス内部でのベリファイ処理であり、 個々のデータのベリファイは行いません。
書き込みデータそのものをより確実に確認するには書き込み後に単独のベリファイ・コマンドを実行してください。
なお、フラッシュの書き込みデータはプログラム保護の観点から外部に読み出すことはできません。
また同じ観点から、ベリファイはアドレスを指定して行うこともできません。

[6] パラメータ・ファイル
パラメータ・ファイルは個々のデバイス毎に準備されています。
また、場合によってはデバイスのバージョンや使用するクロックやインタフェース条件により異なることがありますので、 書き込みたいデバイスに合ったものをご使用ください。

高価なプログラマを購入しないで、フラッシュ・メモリにプログラミングをする方法はありませんか。オンボード書き込みならできますか。

書き込み制御が対象デバイスによって異なり、容易にはできないため、専用のプログラマやプログラミング機能付きオンチップ・ディバグ・エミュレータMINICUBE2のご利用をお勧めします。これは、オンボード書き込みでも同様です。また、マイコンのセルフプログラミング機能では、その機能を実現するための最初の書き込みにプログラマが必要となるので、やはりプログラマが不可欠です。



なお、小ピンマイコンの78K0S/KA1+については、サンハヤト社から簡易ライタ・パーツ・セットが発売されています。

(2008/02)

エミュレータ上で動作するロード・モジュール・ファイルと同時に生成された HEXファイルをフラッシュに焼き込むと、 全く動作しません(リセット解除しても全く何も動作せず)。

同じオブジェクトがエミュレータでは動作して、フラッシュで動作しない場合に、 フラッシュの書き込みが問題なければ、以下の点に問題があることが考えられます。

1) 初期値有りの変数が正しく初期化されていない。
(ROM化が正しく行われていない)
2) クロックが正しく発振していない。
3) パワーオン・リセットがおかしい(時間が短すぎる)。
4) 本来デバイスに無いようなリソースまで使用している
5) 電源の容量に問題がある。
(エミュレータでは電源は監視するだけで、ターゲットの電源は使用してはいない)。

これに加えて、フラッシュの場合には

6) フラッシュに正しく書き込まれていない。
7) Vpp端子が正しく処理されていない。
(マスク品の場合には IC端子が正しく処理されていない。)

2,3番目の項目のハードウエアに関してはエミュレータでは評価できない項目です。
ハードとしてはこれらの点をご確認ください。
簡単なプログラムが動作したのであれば、まずは問題の可能性は少ないかと思います。
4番目の項目はエミュレータの設定にも関係しますが、プログラムの大きさがデバイス以上になっており、 エミュレータではエミュレーション・メモリが割り当てられているような事はないでしょうか。

uPD78F0058について、フラッシュ・メモリ・ライタとの接続に関する資料はありますか?

基本的な書き込み方法として、デバイス単体での書き込みとターゲット上でのオンボード書き込みの2種類があります。

単体での書き込みではライタとアダプタ FA-80GCかFA-80GK ((株)内藤電誠町田製作所) を使って必要な配線を行う事になります。 書き込みに必要な信号は uPD780058サブシリーズの UM第26章に記載された 3種のインタフェースのどれかを選択します。
この信号以外にはクロックを正常に供給してください。
なお、その他の端子は書き込み時には未使用となりますので、未使用端子の処理を行ってください。

参考資料は(株)内藤電誠町田製作所の上記の ASMISホームページ内にターゲット作成マニュアルがございますのでご参照ください。

オンボード書き込みの際には書き込みで使用する端子と内部で信号の衝突が起きないようにしてください。 具体的には、書き込みで使用するシリアル信号はシステムとしては未使用にするか、切り替えられるようにしてください。 リセットはライタからもかけられるようにしてください。
また、Vpp端子は通常使用では Vssに接続し、書き込み時のみライタからの Vppが加えられるようにスイッチまたはジャンパを準備してください。

uPD78F0058に、オンボードで書き込むための接続について教えてください。

回路構成として以下のようにしてください。

Vpp	スイッチまたはジャンパで書き込み時にはライタと接続、 通常動作時にはグランドに接続できるようにする。
RESET	ボード上のリセットとライタ側のどちらからでもリセットがかけられるようにする。 または、書き込み時にはライタ側通常動作時にはボード上の回路に切り替えられるようにする。
X1,X2	ボード上のクロックが使える状態のままにしておく(何もしない)。
シリアル	書き込みに使用するシリアル・チャネルをライタと接続できるようにする。
Vdd、Vss	ライタと接続できるようにする。

その他の信号は通常使用状態そのままで結構です。

オンボードでフラッシュ書き込み中、書き込み関係以外のポート状態はどうなっていますか?

フラッシュ書き込みに使用しないポートは、リセット後の状態、すなわち入力ポートとなっております。

フラッシュへの書き込みの際、シリアルなどのポート設定は必要ありますか?

設定は必要ありません。
フラッシュ書き込みモードにすると、内蔵のファームウエアが書き込みに必要な設定を行いますので、 書き込みに使用する信号をライタと結線するだけでOKです。

uPD78F0034Bでデータ転送方法には、3線シリアルと、UARTによる方法がありますが、 マイコン側はどういう方法でデータ転送方法を判断するのでしょうか?

フラッシュ書き込みモードの最初で Vppのパルス数で指定しています。
詳細はデータ・シートの「6 .フラッシュ・メモリ・プログラミング」に記載されておりますので、 そちらを参照ください。

ターゲット・システムのオンボードに水晶振動子が実装された状態 (X1,X2に接続)で、 フラッシュ・ライタから書き込みができますか?

できます。
この場合には水晶があるかないかを気にする必要はありません。
このFAQはALL Flash以前のマイコンを対象にしたものです。All Flashマイコンの小ピン・マイコンには適用できません。

フラッシュを書き込む際にシリアル・クロック周波数を 1MHz から 2MHzにしましたが、 書き込みの時間はほとんど変わりませんでした。

クロックはデータ転送時間についてのみ変化しますが、書き込み時間を決定する要因としては、 ほかに、内部の処理速度やパラメータ・ファイルで設定された書き込み条件が関係します。
シリアル・クロックを倍にしても半分の書き込み時間にはなりません。

uPD78F9116Bの UARTによる書き込みが 4.19MHzではうまくゆきません。 5MHzにすると書き込めます。

ライタ側からの 00のデータ送信信号のパルス幅を測定してボー・レートの設定に必要なパラメータを決定しています。
この時に CPUはファームで時間測定を行い、ボー・レートのパラメータを BRGCレジスタに設定することになります。
このときに設定する値に対してボー・レートと BRGCの設定値と、各クロックでの誤差は以下のようになります。

ボー・レート BRGC  5.0MHz  4.9152MHz 4.1943MHz
  9600  40H   1.73%    0    -14.6%
  19200  30H   1.73%    0    -14.6%

つまり、4.1943MHzのクロックでは誤差が大きくて使えないのです。

uPD78F0058のデータ・シート p.23〜p.24に CLK → X1 の接続が記載されていますが、 水晶振動子による発振の場合はこの接続は不要でしょうか?

不要です。
これは単に、ライタ側からクロックを供給する場合の例を示しています。
従って通常の使い方で、デバイス自身がクロックを発振する場合はこの結線は不要です。

通常動作時、Vpp端子は Vssに直接接続でなく抵抗で接続することは可能でしょうか。

フラッシュ版の場合、ライタのドライブ能力と、デバイスのノイズ耐性の両方を考慮すると、 10kΩ程度の抵抗で Vssにプルダウンすることは可能です。
ただし実装時のノイズ耐性が問題ないかどうか評価が必要です。

マスク版の場合、Vppに相当する端子はテスト端子となっているため、Vppは必ず Vssに直接接続 する必要があります。
直接接続しない場合には動作保証はできません。

FL-PR3((株)内藤電誠町田製作所)を使用した uPD78F9488のオンボード書き込みで、イニシャライズ・エラーが発生します。

イニシャライズ・エラーはデバイスとライタが全く通信できない状態であることを示しています。
これは通常、結線に問題がある場合やデバイスが動作してない場合に発生します。
以下の点をご確認ください。

ユーザーズ・マニュアルの p.281の結線は通常の書き込みの時の信号の結線を示したものです。
オンボードで書き込みには、電源やクロックはボード上で供給し、ライタからのクロックは配線しません。
また、この時 FL-PR3の TARGET VDD SWITCH は IN 側に設定してください。

そのほか、デバイスの VPPや リセットは書き込み時には FL-PR3に切り替えるようにしておいてください。
この状態で、CLK以外の信号がマニュアルの記述のように結線してあり、 クロックの発振に問題なければ、書き込めるはずです。

FlashProIII((株)内藤電誠町田製作所)を使用した uPD78F4216Aの書き込みで Target SIGNATURE Error が出る。

パラメータ・ファイルは正しいものをお使いでしょうか?
uPD78F4216と uPD78F4216A (さらには規格によって) では書き込みの方法が異なり、必要なパラメータ・ファイルが異なります。
デバイス及び書き込み方法に合ったパラメータ・ファイルをご使用ください。

パラメータ・ファイルは、マイコン・ツールのバージョンアップのページで、78K4を選び、78F4216Aのパラメータ・ファイルの中から、コメントを参照して、目的に合ったものをダウンロードしてご使用ください。

フラッシュ版の uPD78F9177Yを使って開発し、マスクROM版への置換え時に、 プログラム上、修正が必要な点はありますか?

特に修正が必要な所はありません。
アセンブルなどを行う場合は uPD789177Yのデバイス・ファイルを使用して作成し、 それをフラッシュ版で動作確認を行ってください。

フラッシュ版マイコンのデータ・シートで、書き換え回数が MAX 20回 になっていますが、 ディバッグ段階でも 20回以上の書き換えはできないのでしょうか?

いいえ、違います。「20回」は書き込み後10年間のデータ保持を保証できる回数です。
ディバッグ段階など、このような保証が必要ない場合には20回を越えて書き込んでも問題ありません。

uPD78F0034Bに FlashPro((株)内藤電誠町田製作所)で 書き込み(EPV)を行う場合、 書き込みが行われなかった領域のデータはすべてどうなりますか?

0xFFとなります。

内蔵フラッシュROMに書き込まれたデータを読み出す方法はありますか?

ライタを使って、内蔵フラッシュに書かれた内容を読み出すことはできません。
これは書き込まれたプログラムを保護するためにこのようになっております。

uPD78F0058の内蔵フラッシュ・メモリにソフトウエアから書き込みはできるのでしょうか。

残念ながら、自分自身のプログラムでのフラッシュの書き換えはサポートいたしておりません。
ファームウエアの書き換えに関しては、 外部にライタ(フラッシュプロ)をシリアルで接続してライタから書き換えを行うようにしてください。

書き込み時間とベリファイ時間を教えてください。

以下に概略時間を示します。

EPV: 消去→書き込み→ベリファイ
V: ベリファイのみ

V850シリーズ

品種	EPV	V	条件
uPD70F3003A	20〜30秒	5〜6秒	ハンドシェイク付き3線式
uPD70F3017A	30秒		1MHz, HSモード使用, fxx=20MHz、
uPD70F3025A	2分半	30秒	3線式
uPD70F3040	30秒	14秒	ハンドシェイク付き3線式 2MHz

78Kシリーズ

品種	EPV	V	条件
uPD78F0818	51秒	25秒	fx=8MHz, SIO 1MHz
	78秒	51秒	fx=8MHz. UART 76.8kbps
uPD78F0833Y	1分半	20秒	3線式シリアル
uPD78F4938A	1分半	10秒	ハンドシェイクモード 1Mbps
	3分半	30秒	通常モード 1Mbps
	3分	30秒	ハンドシェイク付き3線式 1Mbps
uPD78F9046	30秒	約15秒	3線式シリアル
uPD78F9136	30秒	15秒	3線式シリアル
uPD78F9177Y	40秒	10秒	3線式シリアル
uPD78F9850	16秒	8秒	SIO 1.25MHz, fxx=8.00MHz
	22秒	15秒	UART 76kbps