一种针对JTAG编程型OTP配置芯片的编程器的制作方法

本技术涉及半导体，尤其是一种针对jtag编程型otp配置芯片的编程器。

背景技术：

1、伴随着人类对外太空的探索，各种飞行器越来越多的活动在广袤的宇宙中，飞行器的精密动作是各种芯片相互作用的结果，其中，存储类芯片作为众多芯片中的一种，起着举足轻重的作用。

2、然而，由于宇宙空间中存在大剂量辐射，这些辐射作用在芯片上，会严重影响芯片功能，甚至造成器件失效，产生不可估量的损失。反熔丝配置芯片具有优秀的抗辐射能力，在宇宙空间中的稳定性极高，因此其在航空航天领域扮演了不可替代的角色。在反熔丝配置芯片的研究过程中，编程器的设计尤为重要，目前主要使用通用型编程器来完成各类反熔丝配置芯片的编程工作，但是由于不同的反熔丝配置芯片有不同的特点和编程需求，使用通用型编程器具有一定的局限性，稳定性和高效性都不够理想。

技术实现思路

1、本技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种针对jtag编程型otp配置芯片的编程器，本技术的技术方案如下：

2、一种针对jtag编程型otp配置芯片的编程器，该编程器包括fpga主控模块、电平转换电路、供电模块和电压控制模块；

3、fpga主控模块的io口通过电平转换电路连接编程器的jtag编程接口，供电模块中的多个供电单元通过电压控制模块连接编程器的第一供电接口和第二供电接口，fpga主控模块连接并控制电压控制模块；

4、编程器的jtag编程接口连接待编程配置芯片的jtag编程接口，编程器的第一供电接口连接待编程配置芯片的pen编程高压管脚，编程器的第二供电接口连接待编程配置芯片的vdd电源管脚，待编程配置芯片为jtag编程型otp配置芯片；

5、编程器对待编程配置芯片进行编程的方法包括：fpga主控模块将一组待编程数据通过编程器的jtag编程接口写入待编程配置芯片内部的寄存器，且fpga主控模块控制电压控制模块，通过供电模块内部不同的供电单元利用编程器的第一供电接口和第二供电接口向待编程配置芯片提供不同编程阶段所需的供电电压，其中，一组待编程数据包括地址信号和数据信号。

6、其进一步的技术方案为，供电模块包括第一供电单元、第二供电单元、第三供电单元和第四供电单元，第一供电单元和第二供电单元通过电压控制模块连接编程器的第一供电接口，第三供电单元和第四供电单元通过电压控制模块连接编程器的第二供电接口；

7、其中，第一供电单元提供的电压为v1，第二供电单元提供的电压为v2，第三供电单元提供的电压为v3，第四供电单元提供的电压为v4，且v1>v2>v4，v2＝v3。

8、其进一步的技术方案为，fpga主控模块控制电压控制模块的方法包括：

9、在信号写入阶段，fpga主控模块控制电压控制模块，以使得通过第二供电单元利用第一供电接口向待编程配置芯片的pen编程高压管脚提供v2电压，以及通过第三供电单元利用第二供电接口向待编程配置芯片的vdd电源管脚提供v3电压；

10、在预充电阶段，fpga主控模块控制电压控制模块，以使得切换至通过第一供电单元利用第一供电接口向待编程配置芯片的pen编程高压管脚提供v1电压，以及保持通过第三供电单元利用第二供电接口向待编程配置芯片的vdd电源管脚提供v3电压；

11、在高压烧写阶段，fpga主控模块控制电压控制模块，保持通过第一供电单元利用第一供电接口向待编程配置芯片的pen编程高压管脚提供v1电压，以及保持通过第三供电单元利用第二供电接口向待编程配置芯片的vdd电源管脚提供v3电压；

12、在冷却阶段，fpga主控模块控制电压控制模块，以使得第一供电单元和第二供电单元均与第一供电接口断开，以及通过第四供电单元利用第二供电接口向待编程配置芯片的vdd电源管脚提供v4电压。

13、其进一步的技术方案为，编程器对待编程配置芯片进行编程的方法还包括：

14、在冷却阶段，fpga主控模块通过编程器的jtag编程接口从待编程配置芯片对待编程数据进行回读验证；

15、当回读验证不通过时，编程器切换至利用第一供电接口向待编程配置芯片的pen编程高压管脚提供v1电压，以及利用第二供电接口向待编程配置芯片的vdd电源管脚提供v3电压，重新通过预充电阶段和高压烧写阶段对待编程配置芯片重新编程当前的一组编程数据；

16、当回读验证通过时，编程器继续对待编程配置芯片编程下一组编程数据。

17、其进一步的技术方案为，电压控制模块包括驱动电路、第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管；

18、第一供电单元的输出端连接第一mos管的源极，第二供电单元的输出端连接第二mos管的源极，第一mos管的漏极和第二mos管的漏极均连接编程器的第一供电接口；

19、第三供电单元的输出端连接第三mos管的源极，第四供电单元的输出端连接第四mos管的源极，第三mos管的漏极和第四mos管的漏极均连接编程器的第二供电接口；

20、驱动电路连接第一mos管的栅极、第二mos管的栅极、第三mos管的栅极和第四mos管的栅极，fpga主控模块通过驱动电路控制第一mos管、第二mos管、第三mos管和第四mos管的通断，以改变编程器的第一供电接口和第二供电接口输出的电压。

21、其进一步的技术方案为，fpga主控模块通过驱动电路对四个mos管的控制方法包括：

22、在信号写入阶段，控制第二mos管和第三mos管导通，控制第一mos管和第四mos管关断；

23、在预充电阶段和高压烧写阶段，控制第一mos管和第三mos管导通，控制第二mos管和第四mos管关断；

24、在冷却阶段，控制第四mos管导通，控制第一mos管、第二mos管和第三mos管关断。

25、其进一步的技术方案为，供电模块中的四个供电单元提供的电压包括：v1＝9v，v2＝v3＝5v，v4＝3.3v。

26、其进一步的技术方案为，电平转换电路包括第一电平转换芯片、第二电平转换芯片、第三电平转换芯片和第四电平转换芯片：

27、第一电平转换芯片的输入端连接fpga主控模块的一个io口、输出端连接编程器的jtag编程接口中的tms管脚；

28、第二电平转换芯片的输入端连接fpga主控模块的一个io口、输出端连接编程器的jtag编程接口中的tck管脚；

29、第三电平转换芯片的输入端连接fpga主控模块的一个io口、输出端连接编程器的jtag编程接口中的tdi管脚；

30、第四电平转换芯片的输入端连接编程器的jtag编程接口中的tdo管脚、输出端连接fpga主控模块的一个io口。

31、其进一步的技术方案为，编程器还包括与fpga主控模块连接的fpga配置芯片；fpga主控模块连接上位机并从上位机获取待编程数据，fpga配置芯片以主串方式为fpga主控模块提供加载程序。

32、其进一步的技术方案为，编程器还包括usb转jtag芯片，usb转jtag芯片的输入端连接编程器的usb接口，usb转jtag芯片的输出端连接fpga主控模块的io口，编程器通过usb接口连接上位机。

33、本技术的有益技术效果是：

34、本技术公开了一种针对jtag编程型otp配置芯片的编程器，该编程器针对jtag编程型otp配置芯片的特性设计，通过内部的fpga主控模块与电压控制模块的配合，实现了对jtag编程型otp配置芯片进行编程烧写过程中，jtag编程指令与pen、vdd管脚烧写电压时序的一致性，可以完成对jtag编程型otp配置芯片的高效、稳定的编程，具有重要的理论意义和工程实践应用价值。