应用笔记-MCU量产烧录器选择指南

MCU量产烧录器选择指南经过电工们紧张的研发、测试，产品终于批量投入生产了。

这个时候，MCU代码的烧录是生产的一道重要工序。

本应用笔记结合理论与实际，对量产烧录器的选择进行了各方面的探讨。

一、与MCU烧录相关的术语介绍：a)MCU量产烧录的“先烧后装”与“先装后烧”。

“装”指把芯片安装到PCB上，对于封装片，为焊接；对于裸芯片，为邦定：i.先烧后装。

把芯片从包装里取出，放入烧录适配座，用烧录器把MCU代码烧录进芯片，再把烧录好的芯片放入包装，送往生产线安装到PCB上。

ii.先装后烧。

直接把买来的整包装芯片送往生产线，安装到PCB上后，利用具备在线编程能力的烧录器，通过PCB上的在线编程接口，把MCU代码烧录进芯片。

这种方式也称为在线编程。

b)烧录适配座、烧录治具、在线编程接口。

烧录器需要通过这三者之一来连接到MCU芯片，执行烧录动作：i.烧录适配座：由测试用IC插座与适配PCB组成。

测试用IC插座用来安放MCU芯片。

适配PCB把MCU的管脚连接烧录器的相应接口，并有相应的外围器件，如电源滤波电容等等，以增强烧录稳定性。

ii.烧录治具：烧录治具是测试治具的一种，通常由透明压克力材料制成，装有弹簧探针，可以顶到PCB的测试点上。

治具可以方便的放入、夹紧和取出PCB，完成烧录或测试动作。

iii.在线编程接口：PCB上预留的插座，连接到烧录器后，即可对PCB上的MCU 进行编程。

常见的如FreeScale的6脚BDM接口、MicroChip的6脚ICP接口等。

c)一拖多烧录器(Gang Programmer)与“一并多”烧录模式。

常见的有1拖1~1拖8烧录器，一拖多烧录器主要优势在于能充分利用烧录工人，提高烧录生产率。

然而，一拖多烧录器由于用量少，价格远高于一拖一烧录器。

如果一拖一烧录器有清晰明了的指示和智能芯片感知技术，也可以多个同时使用，效果与一拖多烧录器相同，此时称为一并多烧录模式。

后面有专门章节对一拖多烧录器和生产率的关系作深入阐述。

d)在线烧录器(In Circuit Programmer)。

PCB上已经安装了全部元器件后，已经形成了一个系统。

此时仍然可以对MCU进行程序烧录，执行这种烧录工作的叫在线烧录器。

在线烧录器相比非在线烧录器(只能对独立芯片进行烧录的烧录器)，要求更高。

在线烧录器能进行非在线烧录，反之则不行。

e)智能芯片感知技术(Auto Chip Sense)。

烧录器运用软硬件技术，自动感应到新的芯片已经连接到烧录器，自动烧录，并提示操作工人移除已烧录的芯片。

这种技术免除了放置芯片后，按“开始烧录”按键的操作，大大减轻了操作工人的劳动强度。

具备了这种技术的烧录器，一个操作工人可以同时操作多个烧录器，从而实现“一并多”烧录，用一拖一的烧录器灵活组成“一并多”烧录系统，取代价格高企的一拖多烧录器。

f)联机烧录、脱机烧录。

如果烧录器需要连接PC才能工作，称为联机烧录；可脱离PC独立工作的，称为脱机烧录。

联机烧录一般用于研发及小批量产阶段。

脱机烧录用于大批量产。

因为生产线安置PC很占空间，操作不便，也带来管理上的不便。

二、先烧后装，还是先装后烧？a)从单片机发展历史的角度看，早期的单片机一直是先烧录，后装配的。

这是因为早期的单片机程序存储器工艺有紫外擦除电可写存储器、OTP的类型；且编程接口多为并口；封装多为DIP等大脚距封装。

b)先装后烧，是随着单片机技术的发展，“在线编程”的兴起而出现的新生产方式。

主要的推动技术有：i.FLASH成为单片机程序存储器的主流。

紫外擦除电可写存储器已经淘汰，而OTP工艺也将在2年之内淘汰。

ii.新的单片机都具备了串行在线编程能力，只需要1~4条信号线，和电源、地线，就可以进行烧录。

在线编程接口往往还具有在线仿真功能。

iii.单片机封装越来越小，脚距越来越密。

相对应的IC测试插座越趋精密，导致价格越来越高。

小的封装，也导致独立芯片烧录操作难度加大，容易损伤MCU芯片。

c)先烧后装的优点及缺点：i.保密性好，烧录工位与装配生产线分离，有利于知识产权(程序代码)的保密。

ii.烧录直通率高，没有PCB外围元件来干扰烧录。

iii.无须在单片机和PCB设计时考虑在线编程的问题。

iv.对于精密封装，烧录适配器价格贵，易损坏。

v.需拆开芯片包装，烧录后再进行包装，增加工作量和损坏几率。

vi.没有固件升级能力，万一固件有缺陷，无法补救。

d)先装后烧的优点：i.可与PCBA的测试工序整合。

ii.具有固件升级能力。

iii.无须精密的烧录适配器，可共用PCBA测试治具。

iv.需要单片机和PCBA的设计支持在线编程。

v.PCBA制造质量将影响烧录直通率。

vi.烧录工位与装配生产线整合，要求烧录器具有程序代码加密的功能，以保护知识产权。

e)实践中，即使采取先烧后装的生产模式，也可在PCBA中设计在线编程接口，从而提高生产灵活性。

三、一拖多，还是一并多？详细分析烧录生产率。

a)由于传统的烧录，操作工人在安放好芯片后，需要按“开始”按钮开始烧录。

所以同时操作多个烧录器是很困难的。

一拖多烧录器（Gang Programmer）用一个按钮控制多个烧录座的开始动作，能极大地提高烧录生产率。

b)烧录生产率，表示单位时间内一个操作工人可烧录的MCU数量。

下面的图能解释用2个烧录器或一拖二烧录器为何能成倍提高生产率。

Tman 开始Tman Tprog用单个烧录器烧录的情况Tman 开始Tman Tprog用A 、B 二个烧录器同时烧录的情况(同样的时间，烧了2片)Tman 开始Tman Tprog TprogTman Tprog用单个具有“智能芯片感知”烧录器烧录的情况(无需按开始钮，节省时间)Tman Tprog用A 、B 二个具有“智能芯片感知”烧录器同时烧录的情况Tman Tprog Tprog烧录生产率的极限，是由操作工人“移除芯片+安放芯片+按开始钮”的时间(称为Tman)决定的。

当采用足够多的烧录位时，烧录器烧录单个芯片的时间(Tprog)不影响烧录生产率。

具有智能芯片感知技术的烧录器，能消除“按开始钮”的动作时间，从而提高烧录生产率的极限值。

Tman 通常为2~4秒。

根据烧录器烧录单个芯片的时间(Tprog)长短，可以计算出达到极限烧录生产率需要的烧录位数量N 。

此时，操作工人将无须等待烧录器的烧录完成，而持续进行移除、放置芯片、按开始钮等动作。

Tprog 随芯片、程序代码而大幅变化，可为2~100秒。

理论上N可在2~50之间变化，但实际上N大于16以后，工位布置会有困难。

c)烧录器能以“一并多”模式进行操作的几个条件：i.首先，烧录器必须具有“智能芯片感知技术”，这是必要条件。

因为如果要操作工人按多个烧录器上的开始按钮，会“手忙脚乱”，大大提高劳动强度，并影响生产良率。

ii.烧录器要有明确、友好的人机界面，给予操作工人足够多的提示。

iii.烧录器体积要小巧，形状最好是狭长的。

有利于在面积有限的工位上摆放尽量多的烧录器。

d)“一并多”相比于“一拖多”的优点：i.更灵活。

一拖多烧录器的烧录位是固定的，如一拖二、一拖四、一拖八、一拖十六等。

但是达到极限烧录生产率的烧录位数量N是随着Tprog而大幅度变化的。

一拖多的烧录位或者会浪费，或者不足，刚好达到极限烧录生产率的情况是比较少的。

而一并多的模式，可根据实际计算出来的N，在工位摆放N台烧录器，刚好达到极限烧录生产率。

ii.工位更好布置。

一拖多烧录器的烧录位是在烧录器上的，遇到大的PCB工件时，不好布置工位。

而一并多的模式，烧录器可分开摆放。

iii.更可靠。

烧录器总是会有故障率的。

假设一拖多烧录器出现故障，会造成生产的停顿。

而一并多的模式，只要把故障烧录器从工位剔除即可，剩下的烧录器可继续工作。

iv.更经济。

一拖多烧录器由于用量小，生产成本高，价格高企。

同样的烧录位，一并多烧录器由于有批量采购优势，价格总和远低于一拖多烧录器。

四、在线编程技术符合单片机技术的发展趋势，必将成为主流的生产技术，下面介绍一下目前通用脱机在线烧录器的市场供应情况：a)国外厂商：Softtec的FlashRunner(一拖多，价格2万以上)、Xeltek的SuperPro/IS01(一拖一，价格3000以上)、BP micro的ISP Pro(一拖一，价格10000以上)。

注：此处价格信息为从网上获得，仅供参考，作者不对其真实性负任何责任。

b)国内厂商：五、单片机在线编程网的EP868万用在线编程器介绍：a)面对极其昂贵的国外脱机在线烧录器，经过仔细分析市场和技术发展趋势，努力创新，推出了EP868万用在线编程器。

b)EP868具有以下优点：i.具有智能芯片感知技术，128*64汉显大屏和23键键盘组成友好的人机界面，纤细小巧的机身(仅宽)，特别适合“一并多”的生产模式。

ii.强大的32位ARM处理器+2G内存，独创的在线编程接口保护和驱动技术，可靠快速的编程时序，轻松胜任大批量烧录。

iii.价格低，价格1000出头。

批量购买可再打折。

iv.优良的售后服务。

中国本土出品，品牌式经营，零距离服务。