基于STC單片機(jī)的ISP下載線設(shè)計(jì)

　　本文首先介紹了在線編程技術(shù)，然后給出了基于STC單片機(jī)兩種下載線設(shè)計(jì)電路，最后闡述了ISP下載線的性能特點(diǎn)。實(shí)踐表明：本設(shè)計(jì)具有低成本、高靈活性，對(duì)單片機(jī)愛好者，尤其是初學(xué)者，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。

　　一．ISP技術(shù)

　　在單片機(jī)的實(shí)際應(yīng)用中，往往要求系統(tǒng)能夠脫機(jī)運(yùn)行，這就要求必須將用戶程序代碼固化到非易失性的程序存儲(chǔ)器中。把用戶程序代碼固化到程序存儲(chǔ)器的過程稱為編程。傳統(tǒng)對(duì)程序存儲(chǔ)器的編程是通過編程器完成的，用戶需要將單片機(jī)從目標(biāo)板上取下來放到編程器上，然后通過燒寫軟件將程序代碼固化到程序存儲(chǔ)器中，這種編程方式通常稱為脫機(jī)燒寫（也叫離線編程）。但隨著芯片制造工藝的不斷提高，貼片式封裝得到快速發(fā)展，這就使得單片機(jī)不可能輕易取下來放到編程器上。目前普遍采用ISP技術(shù)，這種編程方式不用費(fèi)勁把單片機(jī)從目標(biāo)板上取下來，而是通過單片機(jī)上的相關(guān)接口就可以直接將編好的程序代碼固化到程序存儲(chǔ)器中，對(duì)于STC單片機(jī)，用的是它的UART接口，也就是串行口：對(duì)于AT89S51單片機(jī)，用的是它的SPI接口，接口標(biāo)準(zhǔn)不同，涉及的引腳和下載電路也就不同。本文介紹STC單片機(jī)的ISP下載電路。

　　二．串口ISP下載線設(shè)計(jì)

　　STC單片機(jī)是宏晶公司生產(chǎn)的新一代、增強(qiáng)型51單片機(jī)，具有較快的運(yùn)行速度和豐富的片上資源，尤其是該系列單片機(jī)支持ISP下載，用戶利用STC單片機(jī)自帶的串行口（即P3.0和P3.1引腳），再配合簡(jiǎn)單的外圍電路即可實(shí)現(xiàn)在系統(tǒng)編程，且片內(nèi)Flash的擦寫次數(shù)可達(dá)10萬次以上，完全能夠滿足用戶需求，下圖即為串口ISP下載線電路原理圖。

　　上圖電路僅用了1個(gè)MA×232芯片、4個(gè)容量為104的去耦電容和一個(gè)9針的“D”型連接器，其中MA×232芯片用于RS232電平和TTL電平之間轉(zhuǎn)換以及電氣隔離，104電容主要用于濾除高頻噪聲，“D”型連接器是單片機(jī)和電腦進(jìn)行RS232接口標(biāo)準(zhǔn)通信的物理接口。按照上述電路焊接完畢后，再到宏晶公司網(wǎng)站免費(fèi)下載一個(gè)燒寫軟件（名稱是“STC單片機(jī)PC端ISP下載控制軟件”），最后用一條標(biāo)準(zhǔn)的RS-232數(shù)據(jù)線連接目標(biāo)板和電腦即可完成程序代碼的在線燒寫。

　　三．USB口ISP下載線設(shè)計(jì)

　　隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)展，現(xiàn)在的筆記本電腦甚至一些臺(tái)式計(jì)算機(jī)上面均不再配置RS232接口，取而代之的是USB接口，但在一些制作或設(shè)備中RS232接口仍很常見，因此有必要設(shè)計(jì)一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口電路。目前用于USB轉(zhuǎn)串口的專用芯片很多，綜合成本、性能和電路簡(jiǎn)單程度，筆者介紹由美國SILICon公司生產(chǎn)的高集成度USB轉(zhuǎn)UART芯片CP2102。該芯片符合USB規(guī)范2.0，全速12Mbps，片內(nèi)集成USB收發(fā)器，無須外部電阻，內(nèi)部集成時(shí)鐘，無需外部振蕩器，因此其最重要的特點(diǎn)是單片集成轉(zhuǎn)換器所需的全部電路，可以在不使用任何分離元件情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)接口轉(zhuǎn)換功能。下圖即為利用CP2102芯片設(shè)計(jì)的USB口ISP下載線電路原理圖。

　　制作和使用該電路時(shí)應(yīng)注意兩點(diǎn)：一是CP2101的UART總線上的信號(hào)是TTL電平，能夠被單片機(jī)直接識(shí)別，若目標(biāo)板上使用的是RS232電平，應(yīng)在本電路后面增加TTL電平轉(zhuǎn)RS232電平電路；二是在使用該電路前應(yīng)先安裝CP2101的驅(qū)動(dòng)程序，以后的使用方法與串口ISP下載方法基本相同，在此不再贅述。

　　四．結(jié)束語

　　隨著可編程微處理器向貼片方向發(fā)展，ISP技術(shù)必將得到重視和普及，ISP技術(shù)不僅節(jié)省了通用編程器及適配器的高額費(fèi)用，還減少了頻繁插拔單片機(jī)的麻煩，從而大量節(jié)省了系統(tǒng)開發(fā)時(shí)間，且滿足了用戶程序在線更新的要求，對(duì)單片機(jī)愛好者，尤其是初學(xué)者，具有很強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。