Minpro I CH552G ile SPI ve I2C Bellek Programlayıcı

CH552G ile SPI ve I2C Bellek Programlayıcı Minpro I V1.3. CH552G tabanlı Minpro I V1.3 programlayıcı, 24xx I2C EEPROM ve 25xx SPI Flash bellekleri okumak, yazmak ve yedeklemek için kullanılan düşük maliyetli bir USB programlayıcıdır. Özellikle anakart tamiri, BIOS flash işlemleri, küçük EEPROM kopyalama işleri ve atölye tipi bellek kurtarma uygulamaları için pratik bir çözümdür.

CH552G tabanlı Minpro I V1.3 SPI I2C bellek programlayıcı

Minpro I V1.3 Programlayıcı Ne İşe Yarar?

24xx serisi EEPROM bellekler ve 25xx serisi SPI Flash bellekler, televizyon anakartlarından modemlere, otomotiv modüllerinden bilgisayar BIOS devrelerine kadar birçok cihazda ayar, firmware veya kalibrasyon verisi saklamak için kullanılır.

Bu tip belleklerin arızalı olup olmadığını anlamak, içeriğini yedeklemek veya yeni veri yazmak için harici bir programlayıcı gerekir.

Minpro I V1.3, USB üzerinden bilgisayara bağlanır ve CH552G mikrodenetleyicisi üzerinden bellek entegreleriyle haberleşir.

25xx SPI Flash tarafında donanımsal SPI hattı kullanıldığı için işlem hızı basit bit-bang çözümlerine göre daha iyi olabilir.

24xx I2C EEPROM tarafında ise CH55x ailesinde donanımsal I2C bloğu bulunmadığından haberleşme yazılım üzerinden yürütülür.

Benzer amaçlı çözümler için daha önce kullanılan CH341A programlayıcı araçları da aynı iş grubuna girer. Ancak Minpro I kartında CH552G kullanılması, özellikle firmware güncelleme ve farklı yazılım denemeleri açısından ayrı bir inceleme konusu oluşturur.

Desteklenen Bellek Türleri

Programlayıcının temel hedefi iki ana bellek ailesidir:

• 24xx serisi I2C EEPROM bellekler
• 25xx serisi SPI Flash bellekler

24C02, 24C04, 24C08, 24C16, 24C32, 24C64, 24C256 ve 24C512 gibi EEPROM entegreleri küçük ayar verilerini saklamak için yaygındır.

25Q32, 25Q64, 25Q128 gibi SPI Flash bellekler ise BIOS, modem firmware’i, LCD TV yazılımı veya gömülü sistem boot verileri için kullanılabilir.

Program listesinde AMIC, Atmel, EON, GigaDevice, MXIC, PMC, SST, ST, Winbond, Microchip, ROHM, NXP ve benzeri üreticilere ait çok sayıda model yer alabilir.

Yine de pratikte yalnızca yazılım listesindeki model adına güvenmek yeterli değildir. Entegre üzerindeki tam kod, besleme gerilimi ve pin dizilimi mutlaka datasheet ile karşılaştırılmalıdır.

SPI, I2C ve EEPROM odaklı farklı programlayıcı örnekleri için I2C, SPI ve NVM EEPROM programlayıcı devresi gibi eski projeler de karşılaştırma açısından faydalı olabilir.

25 SPI FLASH

24 EEPROM

Donanım Yapısı

Minpro I V1.3 kartı fazla karmaşık bir donanıma sahip değildir.

Ana yapı CH552G mikrodenetleyici, USB bağlantısı, ZIF soket, SOIC adaptör bağlantıları, birkaç pasif komponent ve bellek beslemesini yöneten hatlardan oluşur.

Basit görünmesine rağmen özellikle lojik seviye konusu dikkat ister.

CH552G Mikrodenetleyici

CH552G, USB bağlantısını ve bellek programlama işlemlerini yöneten ana denetleyicidir. Kart bilgisayara takıldığında yazılım ile haberleşen taraf bu entegredir.

SPI Flash programlama sırasında bellek entegresi CH552G’nin SPI hatlarına bağlanır.

Bu nedenle 25xx belleklerde işlem hızı, tamamen yazılımsal yöntemlere göre daha avantajlı olabilir.

I2C EEPROM tarafında durum farklıdır. CH55x denetleyicilerinde donanımsal I2C arayüz bloğu bulunmadığı için SDA ve SCL hatları yazılım ile sürülür.

Bu yöntem çalışır, fakat donanımsal I2C kadar hızlı olması beklenmemelidir. EEPROM entegrelerinde kapasite genellikle küçük olduğu için bu hız farkı çoğu uygulamada ciddi sorun oluşturmaz.

ZIF Soket ve Adaptör Kartı

Programlayıcı üzerinde bellek entegresini yerleştirmek için ZIF soket bulunur.

Kaynak devrede her iki bellek türü için ZIF soketin yalnızca belirli kısmı kullanılır.

Bu yüzden entegreyi sokete yerleştirirken kart üzerindeki işaretlemeye ve yazılımdaki pin dizilimine dikkat edilmelidir.

SOIC kılıflı bellekler için adaptör kartı kullanılır.

En sağlıklı yöntem, entegreyi uygun SOIC adaptöre lehimlemek veya kaliteli bir SOIC test klipsi kullanmaktır.

Mandal, kağıt kıskacı veya geçici baskı yöntemleri kısa testlerde işe yarayabilir; fakat temas direnci yükselirse okuma hatası, doğrulama hatası veya yarım yazma problemi oluşabilir.

Adaptör kartı üzerinde programlama kablosu veya test klipsi bağlantısı için kullanılan ek konnektör alanı da bulunur.

Bu bağlantı özellikle entegreyi kart üzerinden sökmeden okumak isteyenler için yararlı olabilir; ancak kart üzerinde programlama yapılırken hedef devrenin besleme durumu mutlaka kontrol edilmelidir.

Atölyede daha evrensel bir çözüm aranıyorsa Atmel, Microchip, SPI ve I2C EEPROM destekli evrensel programcı gibi çoklu protokol destekleyen devreler de incelenebilir.

5V ve 3.3V Lojik Seviye Konusu

Kartın en önemli teknik noktalarından biri CH552G güç yapısıdır. Kaynak devrede CH552G’nin dahili regülatör girişine, yani VCC tarafına USB hattından 5V uygulanır.

V33 çıkışı ise kondansatörle filtrelenir. Bu yapı CH55x datasheet mantığına uygundur; fakat bellek entegrelerine giden lojik seviyeler açısından ayrıca düşünülmelidir.

CH552G’nin I/O katları 5V tarafına bağlı çalıştığında, bellek girişlerinde yaklaşık 5V’a yakın sinyal seviyeleri oluşabilir.

Bazı 24xx ve 25xx bellekler 5V toleranslı girişlere sahip olduğu için bu durum sorun çıkarmayabilir.

Ancak özellikle modern 3.3V SPI Flash veya 1.8V Flash belleklerde doğrudan bağlantı risklidir.

CH552G için datasheet tarafında giriş/çıkış seviyelerini 3.3V seviyesine çekmenin yolu, 15 numaralı VCC pini ile 16 numaralı V33 pinini uygun şekilde kullanıp harici 3.3V regülatörden besleme sağlamaktır.

Fakat bu değişiklik firmware güncelleme tarafını etkileyebilir; çünkü denetleyicinin programlama moduna girmesi için bazı durumlarda VCC hattında 5V gereksinimi vardır.

Bu yüzden kart modifiye edilecekse yalnızca bellek okuma-yazma tarafı değil, DFU ve firmware güncelleme tarafı da birlikte düşünülmelidir.

1.8V Flash Bellek Kullanımı

1.8V SPI Flash bellekler özellikle yeni nesil anakartlarda, dizüstü bilgisayarlarda ve bazı düşük güç tüketimli cihazlarda karşımıza çıkar.

Bu entegreler 3.3V veya 5V sinyalleri tolere etmeyebilir. Minpro I gibi basit programlayıcılarda 1.8V bellekle çalışmak için ayrı bir 1.8V adaptör kullanmak gerekir.

1.8V adaptör yalnızca besleme gerilimini düşürmek için değil, aynı zamanda SPI hatlarının lojik seviyesini de bellek entegresinin güvenli aralığına taşımak için kullanılır.

Adaptör yoksa geçici bağlantı yapıp “bir kere okuyayım” yaklaşımı risklidir.

Yanlış gerilim, belleğin tamamen bozulmasına veya içeriğin okunamaz hale gelmesine yol açabilir.

Bazı adaptörlerde 1.8V regülatör giriş ve çıkışı jumper ile köprülenerek 3.3V seviyeye uygun hale getirilebilir.

Böyle bir kullanım yapılacaksa adaptör devresi gözle incelenmeli, jumper’ın gerçekten hangi hattı kısa devre ettiği ölçü aletiyle doğrulanmalıdır.

Yazılım ve Sürücü Kurulumu

Minpro I V1.3 programlayıcının bilgisayar tarafında çalışması için sürücü ve programlama yazılımı gerekir.

Kaynak içerikte yazılımın “Minpro I USB High Programmer” adıyla geçtiği görülür. Kurulumda temel sıra şu şekildedir:

• Program arşivi bilgisayara çıkarılır.
• Programlayıcı USB bağlantı noktasına takılır.
• Aygıt yöneticisinde sürücüsü eksik “MinPro” benzeri bir cihaz görünür.
• Sürücü güncelleme ekranından program klasörü manuel olarak gösterilir.
• Sürücü yüklendiğinde cihaz libusb-win32 aygıtları altında görünür.
• MinproI.exe çalıştırılarak program arayüzü açılır.

İlk açılışta arayüz Çince gelebilir. Menü üzerinden İngilizce arayüze geçmek mümkündür.

Programlayıcı doğru tanındığında yazılımın durum penceresinde bağlantı bilgisi görünür.

Sürücü tarafında dikkat edilmesi gereken nokta, bazı paketlerde dijital imzanın bulunmamasıdır.

Windows sürümüne bağlı olarak imzasız sürücü uyarısı alınabilir. Böyle bir durumda sürücünün kaynağına dikkat edilmeli, bilinmeyen arşivlerden rastgele sürücü kurulumu yapılmamalıdır.

Benzer USB tabanlı programlayıcı mantığı için USB PIC, Atmel, I2C ve SPI EEPROM programlayıcı yazısı da konuya yakın bir örnektir.

SPI Flash Okuma ve Yazma Sırasında Dikkat Edilecekler

SPI Flash belleklerde yanlış işlem yapmak yalnızca belleği değil, bağlı olduğu cihazı da çalışmaz hale getirebilir.

Özellikle BIOS veya cihaz firmware’i okunuyorsa ilk işlem her zaman yedek almak olmalıdır.

• Önce belleği okuyun ve dosyayı kaydedin.
• Aynı belleği ikinci kez okuyup ilk dosya ile karşılaştırın.
• Okunan iki dosya aynı değilse yazma işlemine geçmeyin.
• Yazma işleminden sonra mutlaka verify doğrulaması yapın.
• WP ve HOLD pinlerinin doğru seviyede olduğundan emin olun.
• Kart üzerinde programlama yapılacaksa hedef devrenin besleme hattını kontrol edin.

Kart üzerindeyken programlama yapılacaksa programlayıcı ile hedef cihaz aynı anda besleme vermemelidir.

Aksi halde programlayıcıdan gelen 3.3V veya 5V, cihazın başka hatlarını ters yönden besleyebilir. Bu durum hem programlayıcıya hem de hedef karta zarar verebilir.

I2C EEPROM Programlamada Karşılaşılan Sorunlar

24xx EEPROM entegreleri basit görünür; fakat adresleme ve kapasite farkları nedeniyle yanlış model seçimi sık görülen bir hatadır.

Örneğin 24C02 ile 24C16 aynı aileden olsa da adresleme yapısı ve bellek organizasyonu farklıdır.

Programda yanlış model seçildiğinde okuma işlemi boş, tekrar eden veya hatalı veri gibi görünebilir.

I2C EEPROM programlamada dikkat edilecek noktalar:

• SDA ve SCL hatları doğru bağlanmalı
• GND hattı sağlam temas etmeli
• A0, A1, A2 adres pinleri kart üzerindeki bağlantıya göre değerlendirilmelidir
• WP pini yazma işlemi için uygun seviyede olmalıdır
• Okuma sonrası dosya boyutu seçilen EEPROM kapasitesiyle uyumlu olmalıdır

EEPROM entegresi devre üzerindeyken okunuyorsa bağlı olduğu mikrodenetleyici veya başka çevre elemanları SDA/SCL hatlarını etkileyebilir.

Bu durumda entegreyi sökerek okumak daha güvenilir sonuç verir.

Firmware Güncelleme ve DFU Modu

CH552G denetleyicili kartlarda firmware güncelleme için DFU modu kullanılır.

Kaynak bilgide DFU moduna geçiş için V33 pini ile UDP pini arasına 10k ile 22k aralığında bir direnç bağlanabildiği belirtilir.

Bu direnç, güç verildiği anda mikrodenetleyicinin özel boot moduna geçmesini sağlar.

Kart üzerinde bu pinlere ZIF soketin kullanılmayan kısmından ulaşılabiliyorsa işlem kolaylaşır.

Ancak bağlantı yapılmadan önce pin numaraları mutlaka doğrulanmalıdır.

Yanlış pine direnç bağlamak USB hattını, regülatör çıkışını veya mikrodenetleyiciyi zorlayabilir.

DFU modunda bilgisayar tarafında farklı bir USB aygıtı görünebilir. Kaynak örnekte VID 4348 ve PID 55E0 bilgisi geçmektedir.

WCHISPTool yardımcı programı CH55x ailesi için firmware yükleme amacıyla kullanılır.

WCHISPTool kurulduktan sonra gerekli CH375 sürücüsünün ayrıca kurulması gerekebilir.

Firmware güncelleme işleminde en güvenli yaklaşım, önce mevcut firmware’in yedeğini alma imkanını araştırmak ve yalnızca doğrulanmış dosyaları yüklemektir.

Standart bootloader her zaman flash okuma imkanı vermeyebilir. Üçüncü taraf dumper araçları ile okuma yapılabilse bile bu işlem normal kullanıcı için rutin bir adım değildir ve yanlış kullanımda kartı çalışmaz hale getirebilir.

CH341A ve EZP Programlayıcılarla Karşılaştırma

CH341A, düşük maliyetli EEPROM ve SPI Flash işlemlerinde en yaygın kullanılan programlayıcılardan biridir.

Minpro I V1.3 ise CH552G tabanlı yapısıyla farklı bir seçenek sunar. Kaynak içerikte SPI Flash tarafında Minpro I’nin CH341A’ya göre daha hızlı olabileceği, I2C EEPROM tarafında ise hız avantajının beklenmemesi gerektiği belirtilir.

EZP2019 ve EZP2020 gibi bazı programlayıcılarda da CH552G kullanılır. EZP serisinin daha uzun geliştirme geçmişi olduğu için desteklenen bellek listesi daha geniş olabilir.

İnternette MinproI.Dat dosyasının düzenlenmesi veya EZP tarafındaki bellek tanımlarının aktarılması gibi yöntemlerden bahsedilir; ancak bu tür değişiklikler doğrudan önerilecek kadar risksiz değildir.

Yanlış bellek tanımı, hatalı algoritma veya uyumsuz sayfa yazma süresi veri bozulmasına neden olabilir.

Kullanıcı yalnızca yaygın Winbond, MXIC, GD25 veya AT24C serisi belleklerle çalışacaksa Minpro I iş görebilir.

Daha geniş cihaz listesi, daha iyi yazılım desteği ve sürekli güncelleme isteniyorsa profesyonel programlayıcılar veya daha gelişmiş evrensel modeller tercih edilmelidir.

Atölye Kullanımı İçin Pratik Kontrol Listesi

Programlayıcıyı kullanmadan önce birkaç basit kontrol, zaman kaybını ve bellek hasarını azaltır:

• Bellek üzerindeki tam kodu büyüteçle okuyun.
• Besleme gerilimini datasheet ile kontrol edin.
• SOIC klips kullanılıyorsa pin 1 yönünü tekrar kontrol edin.
• Okuma işlemini en az iki kez yapıp dosyaları karşılaştırın.
• Yazmadan önce orijinal dump dosyasını ayrı klasörde saklayın.
• Programlayıcı yazılımında doğru üretici ve model seçin.
• Kart üzerindeyken programlama yapılıyorsa hedef kartın enerjisiz olduğundan emin olun.

Bellek programlama işlerinde en sık yapılan hata, ilk okunan dosyayı doğrulamadan yeni veri yazmaktır.

Özellikle BIOS ve firmware onarımlarında sağlam yedek yoksa geri dönüş zorlaşır. Bu nedenle okuma, karşılaştırma ve verify adımları atlanmamalıdır.

Teknik Özet

Kimler İçin Uygun?

Minpro I V1.3, düşük maliyetli bir bellek programlayıcı arayan, 24xx EEPROM ve 25xx SPI Flash entegreleriyle zaman zaman çalışan kullanıcılar için uygundur.

Televizyon, modem, anakart, kontrol kartı ve küçük gömülü sistemlerdeki bellekleri yedeklemek veya yeniden yazmak için kullanılabilir.

Daha profesyonel çalışma düzeninde ise soket kalitesi, yazılım desteği, desteklenen entegre listesi ve lojik seviye güvenliği daha önemli hale gelir.

Sürekli BIOS onarımı, otomotiv EEPROM işlemleri veya çok farklı bellek aileleriyle çalışma yapılacaksa daha gelişmiş programlayıcılar tercih edilmelidir.

Mikrodenetleyici programlama tarafıyla ilgilenenler için Atmel AVR USB programlayıcı gibi farklı USB programlayıcı projeleri de yararlı karşılaştırma sağlar.

Bellek programlama ile mikrodenetleyici programlama aynı şey değildir; ancak USB sürücü, firmware, hedef gerilimi ve pin bağlantısı gibi temel dikkat noktaları benzerdir.

Minpro I V1.3 için en kritik kullanım notu, bellek entegresinin çalışma gerilimini hafife almamaktır.

5V toleranslı eski EEPROM’larda sorun çıkmayan bağlantı, modern 3.3V veya 1.8V SPI Flash entegrelerde risk oluşturabilir.

Doğru adaptör, doğru model seçimi ve doğrulamalı okuma-yazma sırası uygulandığında CH552G tabanlı bu kart, hobi ve tamir atölyesi için kullanışlı bir yardımcı olabilir.

Kaynak: we.easyelectronics.ru/part/programmator-spi-i-i2c-mikroshem-pamyati-minpro-i-v13-na-ch552g.html (kapalı)

CH372 driver, MinPro_I.bin, MinproI V1.1.3, WCHISPTool Setup dosyaları;