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 Tprog
Tman 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，https://www.sodocs.net/doc/438480720.html,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。