單片機(jī)的ISP在線編程設(shè)計(jì)

時(shí)間：2008-09-18 10:28:00

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引言
隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，封裝日趨小型化，相應(yīng)地對系統(tǒng)板級調(diào)試的困難也在加大。在傳統(tǒng)的調(diào)試方式中，頻繁的調(diào)試和更換程序需要頻繁地插拔芯片，開發(fā)效率極低。AT89S系列單片機(jī)提供的ISP在線編程技術(shù)徹底地改變了傳統(tǒng)的開發(fā)模式，開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)不會(huì)損壞芯片的引腳，加速了產(chǎn)品的上市并降低了研發(fā)成本，縮短了從設(shè)計(jì)、制造到現(xiàn)場調(diào)試的時(shí)間，簡化了生產(chǎn)流程，大大提高了工作效率，因此它是對市場定型產(chǎn)品進(jìn)行現(xiàn)場升級和維護(hù)的經(jīng)濟(jì)、有效的方式，極大地促進(jìn)了PLD產(chǎn)品的發(fā)展。

1 PC機(jī)并行口
1．1 并行口硬件接口簡介
標(biāo)準(zhǔn)并行口有25個(gè)引腳，其中數(shù)據(jù)端口引腳為2～9，狀態(tài)端口引腳為15、10～13，控制端口引腳1、14、16、17用于連接器件，其他引腳18～25是接地引腳GND。25針并行口如圖1所示。

    并行口工作在SPP模式下，PC機(jī)是通過對3個(gè)8位端口寄存器的讀或?qū)憗韺?shí)現(xiàn)對它們的控制。端口寄存器分別是：
    ◆數(shù)據(jù)端口(地址0x378)為D7～D0，對應(yīng)引腳P9～P2；
    ◆狀態(tài)端口(地址0x379)為S7～S3，對應(yīng)引腳P11、P10、P12、P13、P15；
    ◆控制端口(地址0x37A)為C3～C0，對應(yīng)引腳P17、P16、P14、P1。
    注意：S7、CO、C1、C3信號的邏輯狀態(tài)在連接器處是與相應(yīng)寄存器位相反的。對這些位進(jìn)行寫操作時(shí)，寫入的值應(yīng)該與連接器處設(shè)置的值相反；同樣，進(jìn)行讀操作時(shí)，讀取的值也與連接器處設(shè)置的值相反。
1．2 并行口編程簡介
    WindOWS對系統(tǒng)底層操作采取了屏蔽的策略，但是在硬件或系統(tǒng)軟件開發(fā)中只要涉及系統(tǒng)底層的操作，就不得不深人到Windows的內(nèi)核去編寫屬于系統(tǒng)級的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。對并行口的讀／寫操作就是如此。為了繞過WindOWS安全保護(hù)機(jī)制，需要允許32位Windows程序直接對I／O口進(jìn)行操作。這里使用由Yariv Kaplan編寫的WinIo庫中的幾個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)對I／O口的讀／寫。

（1）初始化與終止

對端口讀/寫前后要分別初始化和終止

GetPortVal函數(shù)從指定端口讀取一個(gè)BYTE／WORD／DW0RD類型的值；SetPortVal函數(shù)向指定端口寫入一個(gè)BYTE／WORD／DWORD類型的值；wPortAddr是指定一個(gè)端口地址值；pdwPortVal為指向一雙字節(jié)型變量的指針，該變量存儲(chǔ)從wPortAddr端口讀取的值；dwPortVal為一雙字節(jié)型變量寫到wPortAddr端口中；bSize指定讀取字節(jié)數(shù)，值可以為1、2或4。

2 AT89S5X系列單片機(jī)
2．1 AT89S51簡介
AT89S51是一個(gè)低功耗、高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含4 KB ISP(In-System Programming)的可反復(fù)擦寫1 000次的Flash只讀程序存儲(chǔ)器。該器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)制造，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISP Flash存儲(chǔ)單元。功能強(qiáng)大的AT89S51可為許多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)提供高性價(jià)比的解決方案。
2．2 AT89S51串行編程時(shí)序及指令
2．2．1 串行編程模式下的時(shí)序分析

2．2．2 串行編程指令
串行編程使用4字節(jié)協(xié)議，指令如表1所列。

3 并行口與AT89S5X單片機(jī)的硬件設(shè)計(jì)
通過對并行口和編程時(shí)序的分析，我們制作了AT89S5X單片機(jī)的ISP下載線。下面對并行口與單片機(jī)的連線作一簡單介紹：并行口P2引腳連接單片機(jī)的P1．5引腳(MOSI)；并行口P10引腳連接單片機(jī)的P1．6引腳(MISO)；并行口P1引腳連接單片機(jī)的P1．7引腳(SCK)；并行口P17引腳連接單片機(jī)的RST引腳，如圖2所示。

4 ISP下載線的軟件設(shè)計(jì)
在硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過對ISP時(shí)序和串行編程指令的分析，采用Visual C++ 6．0編寫了下載線程序。其主要關(guān)鍵編程函數(shù)略——編者注。

結(jié) 語
    以下是作者在調(diào)試中獲取的一些參數(shù)，希望對大家有所幫助。
參考資料：
    晶體振蕩器的頻率為33 MHz(MAX)，所以周期T=1／F=1／33 MHz=30 ns(MIN)；SCK正脈沖寬度為8×30 ns=240ns(MIN)；SCK負(fù)脈沖寬度為8×30 ns=240ns(MIN)；MOSI建立到SCK變高時(shí)間為30ns(MIN)；SCK變高后MOSI保持時(shí)間為2×30 ns(MIN)；SCK變低到MISO有效時(shí)間為10 ns(MIN)～32 ns(MAX)(一般取16ns)；芯片檫除指令周期為500 ms；串行字節(jié)寫周期為64×30 ns+400 ns。
實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)：
    晶體震蕩器的頻率為33 MHz(MAX)，所以周期T=1／F=1／33 MHz=30 ns(MIN)；芯片擦除指令周期為200ms；SCK變高后MOSI保持時(shí)間為1 ms(MIN)。