編寫STC單片機(jī)的ISP協(xié)議的方法介紹

STC單片機(jī)包含兩個(gè)Flash塊,在一塊Flash中運(yùn)行的程序可對另一塊Flash進(jìn)行擦除和重新編程.一般都將ISP程序存放在容量較小的一塊Flash中(Block1),而將用戶代碼存放在容量較大的一塊Flash中(Block0).Block1中的ISP程序?qū)lock0中的用戶代碼進(jìn)行擦除和重新編程. 在做STC單片機(jī)解密或是使用的朋友都知道，在STC單片機(jī)的程序存儲區(qū)后，還有一段大約3K的代碼，這段代碼就是STC單片機(jī)的ISP程序，在STC單片機(jī)的數(shù)據(jù)手冊里有關(guān)于對于ISP的生機(jī)資料，既然這段代碼是可以升級的，那么我們就可以肯定這個(gè)區(qū)域是可以改寫的，呵呵，這些涉及到了對STC單片機(jī)軟解密的技術(shù)，我不多提了，大家可以動用自己的智慧。

     下面為大家提供一些自己設(shè)計(jì)STC ISP協(xié)議的資料。許多應(yīng)用系統(tǒng)中都需要進(jìn)行程序代碼升級,如果程序代碼在外部Flash存儲器中,實(shí)現(xiàn)程序代碼升級可以對外部Flash直接操作.但對于在單片機(jī)內(nèi)部的一些系統(tǒng)程序代碼,就要求此單片機(jī)支持IAP(In-Application-Programming)功能.本文即介紹此情況下的ISP(In-System-Programming)程序設(shè)計(jì)方法,以及在SST和STC單片機(jī)上的具體實(shí)現(xiàn).
      1  ISP實(shí)現(xiàn)基本結(jié)構(gòu)
        ISP的實(shí)現(xiàn)方式有很多種,但大致都遵循圖1所示流程.
          

      圖1
        其中,判斷用戶ISP選擇,一般有以下幾種方式.
      (1)  連接計(jì)算機(jī)系統(tǒng),由系統(tǒng)的命令選擇
        進(jìn)入用戶ISP選擇判斷時(shí),先由單片機(jī)發(fā)送特定特征數(shù)據(jù),然后等待命令數(shù)據(jù),如果在一定的時(shí)間內(nèi),接收到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)發(fā)出的選擇命令則進(jìn)入用戶代碼升級,否則直接跳轉(zhuǎn)到用戶代碼執(zhí)行.
      (2)  由用戶板上的跳線選擇
        一般利用單片機(jī)空余的端口,設(shè)計(jì)一個(gè)代碼升級選擇跳線.進(jìn)入用戶ISP選擇判斷時(shí),單片機(jī)可以直接根據(jù)此端口的狀態(tài)判斷進(jìn)入用戶代碼升級還是直接跳轉(zhuǎn)到用戶代碼執(zhí)行.
      (3)  由用戶板操作功能選擇
        在用戶板的功能菜單或功能組合中,允許用戶選擇代碼升級功能,同時(shí),在外部存儲器中存放相應(yīng)的標(biāo)志.當(dāng)選擇代碼升級功能時(shí),在外部存儲器中寫入特定數(shù)據(jù),然后程序復(fù)位.進(jìn)入用戶ISP選擇判斷時(shí),判斷外部存儲器中的數(shù)據(jù),如果符合條件則進(jìn)入用戶代碼升級,否則直接跳轉(zhuǎn)到用戶代碼執(zhí)行.
      2  IAP程序設(shè)計(jì)
        目前,許多單片機(jī)都支持IAP功能,一般這些單片機(jī)內(nèi)部都包含兩個(gè)Flash塊,在一塊Flash中運(yùn)行的程序可對另一塊Flash進(jìn)行擦除和重新編程.一般都將ISP程序存放在容量較小的一塊Flash中(Block1),而將用戶代碼存放在容量較大的一塊Flash中(Block0).Block1中的ISP程序?qū)lock0中的用戶代碼進(jìn)行擦除和重新編程. 
        下面以兩種51系列兼容的Flash單片機(jī)為例,介紹IAP的程序設(shè)計(jì).一種是SST89C54,另一種是STC89C516RD.
      (1)  SST89C54相關(guān)特性
        SST89C54內(nèi)部有20KB(16KB+4KB)程序存儲器,統(tǒng)一編址.Block0為0000H~3FFFH;Block1為F000H~FFFFH.Block1可以選擇映射到0000H地址開始的1KB/2KB/4KB程序區(qū).
      (2)  STC89C516RD相關(guān)特性
        SST89C516RD內(nèi)部有72KB(64KB+8KB)程序存儲器.Block0為0000H~FFFFH,Block1可以選擇映射到0000H地址開始的8KB程序區(qū)(上電復(fù)位缺省為地址映射).
        SST與STC單片機(jī)的IAP操作幾乎完全相同,本刊網(wǎng)站(www.dpj.com.cn)中給出了IAP函數(shù)的C程序源代碼IAP.C.要特別注意的是,Block0_erase函數(shù)中對于block0的選擇,兩種單片機(jī)是不同的(正好相反).
      3  ISP程序到用戶代碼的切換
        在設(shè)計(jì)中一般都將ISP程序設(shè)計(jì)為上電復(fù)位后運(yùn)行的程序,如果不需要用戶代碼升級或升級完成后,就要將程序切換到用戶代碼執(zhí)行.ISP程序到用戶代碼的切換,不同的單片機(jī)各不相同.
      (1)  SST89C54程序區(qū)Block1到Block0的切換實(shí)現(xiàn)
        SST89C54單片機(jī)在燒錄時(shí),將ISP程序?qū)懙紹lock1,并且燒錄映射選擇位RB0/RB1(RE-MAP[1:0]).這樣程序上電復(fù)位時(shí),自動將Block1映射到0000H地址開始的4KB程序區(qū),進(jìn)入ISP程序執(zhí)行.由于Block1同時(shí)還分配在地址F000H~FFFFH,因此,編譯生成ISP程序代碼時(shí),設(shè)定所有的地址范圍都在F000H~FFFFH.需要切換到用戶代碼(Block0)運(yùn)行時(shí),修改SFCF[7]控制位VIS,將Block1的0000H地址映射取消,然后程序跳轉(zhuǎn)到地址0000H執(zhí)行,則開始運(yùn)行Block0中的用戶代碼程序.
        本刊網(wǎng)站中給出了ISP的C程序源代碼ISP.C.需要注意的是,此程序在Keil-C中要建立工程文件,包含
      IAP.C函數(shù)以及STARTUP.A51,并且在IAP.C和ISP.C中都要去掉STC的定義.為了將地址范圍設(shè)定到F000H~FFFFH,要將STARTUP.A51中程序入口地址由0改為0F000H,如下:
      CSEG AT 0F000H
      ?C_STARTUP: LJMP STARTUP1
         還要修改編譯選項(xiàng)設(shè)置Target選項(xiàng)卡中Off-chip Code memory:Start
      =0xF000;Size=0x1000;還要設(shè)置C51選項(xiàng)卡中Interrupt Vectors at address:0xF000.
      (2)  STC89C516RD程序區(qū)Block1到Block0的切換實(shí)現(xiàn)
        STC89C516RD單片機(jī)在燒錄時(shí),將ISP程序?qū)懙紹lock1.(注意:并不燒錄SC0/SC1位).單片機(jī)上電復(fù)位時(shí),缺省的Block1映射到0000H地址開始的8KB程序區(qū),進(jìn)入ISP程序執(zhí)行.需要切換到用戶代碼(Block0)運(yùn)行時(shí),ISP修改SFCF[1]控制位SWR,產(chǎn)生一個(gè)軟復(fù)位(Software
      Reset).由于SC0和SC1都未燒錄,程序軟復(fù)位后,Block1將不再映射到0000H地址映,則開始運(yùn)行Block0中的用戶代碼程序.
        本刊網(wǎng)站中給出了ISP的C程序源代碼ISP.C.要注意的是:此程序在Keil-C中要建立工程文件,包含IAP.C函數(shù),并且在IAP.C和ISP.C中都要保留STC的定義. 
4  與計(jì)算機(jī)的通信協(xié)議
        升級用戶代碼時(shí),需要與計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信,一般采用RS232串行通信,數(shù)據(jù)協(xié)議采用簡單協(xié)議.此協(xié)議參考了ADuC812單片機(jī)的ISP數(shù)據(jù)協(xié)議.(ADuC812單片機(jī)硬件內(nèi)置ISP程序).
      (1)  復(fù)位命令(計(jì)算機(jī)→單片機(jī))
        計(jì)算機(jī)發(fā)送4字節(jié)復(fù)位命令:21H,5AH,00H,A6H,單片機(jī)返回復(fù)位信息.
      (2)  復(fù)位信息(單片機(jī)→計(jì)算機(jī))
        復(fù)位信息為25字節(jié),前3字節(jié)為單片機(jī)公司特征字符(如:“ADI”“SST”“STC”),最后1字節(jié)為校驗(yàn)和.
      (3)  數(shù)據(jù)包格式(計(jì)算機(jī)→單片機(jī))
        計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包格式:07H、0EH、長度、數(shù)據(jù)、校驗(yàn)和(長度與數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和).
      (4)  擦除命令
        計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)只有1字節(jié),內(nèi)容為:字符“A”或“C”.單片機(jī)擦除用戶程序區(qū)后返回1字節(jié)06H表示成功;05H表示失敗.
      (5)  編程命令
        計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)內(nèi)容:“W”,00H,地址高字節(jié),地址低字節(jié),程序數(shù)據(jù).單片機(jī)返回1字節(jié)06H表示成功;05H表示失敗.
      (6)  運(yùn)行用戶程序
        計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)只有1字節(jié),內(nèi)容為:字符“U”.單片機(jī)返回1字節(jié)06H表示成功,然后跳轉(zhuǎn)到用戶程序運(yùn)行.
        本刊網(wǎng)站提供了計(jì)算機(jī)下載軟件的C程序源代碼Download.C.
      結(jié)語
        根據(jù)以上ISP程序設(shè)計(jì)思路和實(shí)例,大家可以修改ISP初始代碼,或者豐富它的ISP功能(讀功能、口令控制等),嘗試設(shè)計(jì)自己的ISP程序,定能為自己的系統(tǒng)增色不少.