AT89S系列單片機(jī)ISP解析方案

1 ISP概述

從事單片機(jī)設(shè)計和開發(fā)的技術(shù)人員目前一般采用以下常用的方法開發(fā)單片機(jī)產(chǎn)品：首先利用單片機(jī)仿真設(shè)備進(jìn)行硬件和軟件的仿真調(diào)試，然后將調(diào)試通過的目標(biāo)代碼用程序燒寫器固化到單片機(jī)的程序存儲器中。在這個過程中，程序燒寫器是必不可少的開發(fā)工具。程序燒寫器一般價格較昂貴，對于初學(xué)者來說是一筆不小的開支，并將直接影響到初學(xué)者進(jìn)一步學(xué)習(xí)開發(fā)單片機(jī)的積極性。另外，以后每修改一次源程序就要將單片機(jī)芯片從目標(biāo)板上取出，再將更新后的目標(biāo)代碼重新固化到單片機(jī)芯片中，這樣調(diào)試時就會由于頻繁地插拔單片機(jī)芯片而對芯片和電路板帶來相應(yīng)的物理損壞。借助程序燒寫器進(jìn)行單片機(jī)編程的缺點是燒寫設(shè)備昂貴，燒寫操作麻煩，不便于實現(xiàn)在系統(tǒng)編程(ISP)。為了克服上述缺點和局限性，一些80C51的新型兼容品設(shè)計了串行編程能力，也就是在芯片內(nèi)部設(shè)置了實現(xiàn)“串行編程接口邏輯”硬件功能。

近幾年，ATMEL公司不斷完善和主力推出的AT89S系列單片機(jī)(包括AT89S51，AT89LS51，AT89S52，AT89LS52，AT89S53，AT89LS53，AT89S8252，AT89LS8252.AT89S8253，AT891.58253等型號)已逐漸取代原來的AT89系列和AT89C系列單片機(jī)。AT89S系列單片機(jī)其內(nèi)部都是在標(biāo)準(zhǔn)80C51的基礎(chǔ)上額外設(shè)計了一個實現(xiàn)“串行編程接口邏輯”硬件功能，支持單片機(jī)芯片在系統(tǒng)編程(ISP)。

ISP是系統(tǒng)在線可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼，而不需要從電路板上取下器件，對于已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。ISP的實現(xiàn)比較簡單，通常的做法是芯片內(nèi)部的程序存儲器可以由上位機(jī)的軟件通過同步串行通信接口SPI來進(jìn)行改寫，對于單片機(jī)來說可以通過SPI或其他的串行接口接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并寫入程序存儲器中。ISP技術(shù)的優(yōu)勢是不需要編程器也可以進(jìn)行單片機(jī)的實驗和開發(fā)，既節(jié)省了單片機(jī)開發(fā)的成本，又免去了調(diào)試時頻繁插拔芯片的麻煩。ISP技術(shù)是未來單片機(jī)發(fā)展的方向。

2 AT89S系列單片機(jī)ISP原理

ATMEL公司推出的AT89S系列單片機(jī)支持ISP功能。AT89S系列單片機(jī)中的AT89S52單片機(jī)具有較強(qiáng)的功能和較高的性能價格比，因此本文選用AT89S系列單片機(jī)中的典型芯片AT89S52為例來介紹AT89S系列單片機(jī)的ISP原理。

AT89S52單片機(jī)具有在線編程功能，即在RST引腳處在高電平的情況下，利用P1.5/MOSI(串行數(shù)據(jù)輸入端)，P1.6/MISO(串行數(shù)據(jù)輸出端)，P1.7/SCK(同步時鐘信號輸入端)三個引腳的數(shù)據(jù)設(shè)置或傳送實現(xiàn)程序下載的功能。AT89S52單片機(jī)40引腳雙列直插式封裝(簡稱DIP40)引腳圖如圖1所示，AT89S52單片機(jī)串行編程接口如圖2所示。

圖1 AT89S52 DIP40引腳圖

圖2 AT89S52串行編程接口電路圖