基于MAX16031系統管理器的在線編程設計

1 引言
??? 目前，很多應用系統均采用總線控制方式實時配置各種寄存器，靈活實現其控制功能，從而全程監控各個參數。典型的總線控制設計方案一基于EEPROM的系統監控電路，通過對EEPROM進行在線編程，實時配置系統各個控制參數，進而實時監測各種電路參數及故障。
??? MAX16031就是一種基于EEPROM的系統監控電路，可監測8路電源電壓，提供3路溫度檢測和1路電流監測；每個監測參數與4個不同門限相比較，多路故障指示輸出可配置在不同條件下觸發報警。這里以MAX16031為核心，配以相應的輔助電路和靈活的軟件設計，通過I2C總線來實現基于MAX16031的實時監控在線編程功能。

2 硬件設計
??? MAX16031內置有一個兼容于SMBusTM的I2C接口和一個JTAG接口，這兩個接口均可訪問器件的所有寄存器，可編程設置其內部EEPROM。
2．1 供電電源
??? MAX16031的電源電壓范圍為3～14 V，通常可將VCC連接至12 V中等電壓總線，或連接到3．3 V輔助電源。也可使用外部供電電路對其編程設置，例如使用3．3 V輔助電壓(而無需其他電源)，或施加12 V中等電壓總線，關閉所有下游電源，以避免其他電路施加電源。也可使用常見的雙二極管，由編程連接器供電。當MAX16031由12 V總線供電時，由于二極管會產生壓降，因此該供電效果最佳。
2．2 共用總線
??? 當一器件(非μP)正常工作時需與MAX16031通信，則存在潛在問題。例如，當系統監控μP需要訪問MAX16031的A/D轉換器讀數時，外部供電電路掉電或只是部分供電、且MAX16031正在編程時，掛接在I2C總線的其他器件可能產生干擾。而最簡便解決方法是通過JTAG接口編程MAX16031并監控連接到I2C接口的μP。若μP支持開漏I2C總線I／O(即未連接至VCC的ESD保護二極管的引腳)，同時上拉電阻足夠大，則在編程和正常工作時共用I2C總線是可行的。如果μP的I2C總線不是開漏式，ESD二極管將箝位總線并會干擾編程。如果系統μP不具備真正的開漏I2C總線，可采用圖1所示電路在μP和編程I2C總線之間自動切換。

??? 圖1中，MAX4525復用器在連接到系統μP的I2C和連接到編程測試點上的I2C之間切換。開關由系統μP的VCC控制。如果采用12 V電源供電，而不是VCC，開關將I2C連接至編程測試點。一旦施加VCC電源，開關將I2C連接至系統μP。在編程模式下，連接在測試點的編程硬件電路必須提供適當的I2C上拉電阻。
2．3 編程電路
??? 圖2所示電路通過12 V中等電壓總線向MAX16031供電，通過雙二極管從編程連接器供電。該連接器與MAX16031的I2C總線連接，并與板上具有開漏I2C輸出的系統管理μP共用總線，此時μP并未真正加載到總線上，即便是在上電前。作為外部編程器的替代方案，也可使用系統管理μP在初始上電時，編程設置MAX16031，可在沒有特殊硬件的條件下更新MAX16031的配置。

3 在線編程
3．1 編程算法
??? 利用MAX16031的內置EEPROM，首先確定編程寄存器的鎖定地址；然后加載EEPROM的開始地址；利用寫入命令在EEPROM的開始地址處寫入數據；等待I2C總線編程結束后，進入下一個編程循環，如圖3所示。

3．2 參數設置
??? MAX16031內置EEP-ROM用于儲存器件配置參數。上電后，EEPROM的內容被送入RAM寄存器。RAM和EEPROM均通過JTAG和I2C接口訪問。若要正確編程MAX16031，則所需參數必須設置在EEPROM，圖4為MAX16031的存儲器映射。

3．3 在線編程步驟
??? 在編程MAX16031的EEPROM配置內存時，必須首先確定寄存器r5Fh[0]上的配置鎖定位是否為零；如果不為零，則在該位上寫入“1”將其清零。若要寫入EEPROM，進入EEPROM頁面，加載開始地址(97h)，然后發送一系列塊燒錄命令(I2C)。以下為典型EEPROM編程過程的偽碼：

??? 經上述在線編程后，通過I2C總線即可實時監控各種復雜系統的電壓、電流、溫度和故障等，同時允許用戶自行設置工作范圍、上下限、故障輸出以及工作模式，并存儲相關數據，從而實現更高的靈活性。

4 結束語
??? 該系統設計雖然是針對I2C總線在線編程，但設計方法在總線系統的接口編程設計中具有通用性，對相關的電路設計有一定的參考價值。