ISP技術(shù)與Internet結(jié)合的應(yīng)用研究

    在系統(tǒng)編程技術(shù)(In-System Programming，簡(jiǎn)稱ISP技術(shù))是Lattice半導(dǎo)體公司首先提出的一種使產(chǎn)品在設(shè)計(jì)、制造過程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，甚至在賣給最終用戶以后，具有對(duì)其器件、電路板或整個(gè)電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時(shí)進(jìn)行組態(tài)或重組能力的最新技術(shù)。ISP技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設(shè)計(jì)、制造與編程。ISP硬件靈活且易于軟件修改，便于設(shè)計(jì)開發(fā)。由于ISP器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板PCB上處理，因此編程ISP器件不需要專門編程器和較復(fù)雜的流程。在實(shí)際應(yīng)用中，有許多產(chǎn)品需要大批量的生產(chǎn)及現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)升級(jí)，利用嵌入系統(tǒng)開發(fā)的ISP應(yīng)用程序可以方便用戶進(jìn)行批量生產(chǎn)和系統(tǒng)升級(jí)。本文以對(duì)Phlilips LPC213x系列MCU進(jìn)行軟件升級(jí)為例，研究如何利用ISP技術(shù)與Internet結(jié)合，解決從串口進(jìn)行軟件升級(jí)的問題。

1 LPC213x Flash Bootloader介紹
    LPC213x Bootloader(啟動(dòng)裝載程序)控制復(fù)位后的初始化操作，并提供Flash ISP編程接口。它駐留在Flash的上8KB，只能讀不能寫。由于Philips公司并沒有提供Boot ROM內(nèi)部是如何實(shí)現(xiàn)ISP功能的，因此必須根據(jù)Philips公司提供的流程和協(xié)議來編寫上位機(jī)程序。

1．1 通信協(xié)議
    所有的ISP命令都由上位機(jī)通過串口以單個(gè)ASCII字符串的形式發(fā)送。字符串應(yīng)當(dāng)以回車(CR)和／或換行(LF)控制字符作為結(jié)束，多余的將被忽略。所有ISP的響應(yīng)都以“<CR><LF>”結(jié)束的字符串形式發(fā)送。數(shù)據(jù)以UU編碼(將3字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4字節(jié)可打印的ASCII字符集)的格式發(fā)送和接收。發(fā)送器發(fā)送20個(gè)UU編碼行之后發(fā)進(jìn)校驗(yàn)和，任何UU編碼行的長(zhǎng)度都不應(yīng)超過61字節(jié)。接收器將該校驗(yàn)和與接收數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和相比較，若匹配，則接收器響應(yīng)“0K<CR><LF>”，并等待下一次發(fā)送；若不匹配，則接收器響應(yīng)“RESEND<CR><LF>”，發(fā)送器應(yīng)當(dāng)將字節(jié)重新發(fā)送。

1.2 ISP命令
    ISP命令處理程序所接受的常用命令如表1所列。

    每個(gè)命令有具體的狀態(tài)代碼，只有當(dāng)接收到的命令執(zhí)行完畢后，處理程序才通過串口發(fā)送CMD_SUCCESS；這時(shí)上位機(jī)才能發(fā)送新的ISP命令，但“設(shè)置波特率”、“寫RAM”、“讀存儲(chǔ)器”和“運(yùn)行”命令除外。上位機(jī)就是通過串口發(fā)送這些相關(guān)的ISP命令以及程序的UU編碼，完成程序的下載。

2 上位機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)
2．1 應(yīng)用程序的網(wǎng)上下載
    要實(shí)現(xiàn)軟件自動(dòng)升級(jí)，首先必須將MCU應(yīng)用程序從網(wǎng)上下載到PC機(jī)，然后再利用ISP通過串口把程序下載到MCU中。程序的下載可以采用HTTP方式，也可以采用FTP方式。在此是利用：MFC提供的FTP應(yīng)用程序接口實(shí)現(xiàn)程序下載，并把程序保存在指定位置。為避免每次升級(jí)程序時(shí)，都要從網(wǎng)上下載，引入了計(jì)數(shù)器計(jì)算下載次數(shù)；只在第～次升級(jí)時(shí)，才從網(wǎng)上下載保存。

2．2 ISP的實(shí)現(xiàn)
    LPC213x要調(diào)用Boot ROM中的ISP應(yīng)用程序接口，必須進(jìn)入ISP模式。這要求在系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，PO．14引腳為低電平。實(shí)際應(yīng)用中可以采用兩種方法使系統(tǒng)進(jìn)入ISP模式：一是通過開關(guān)控制P0．14引腳為低電平；二是通過串口的控制引腳控制晶體管的導(dǎo)通和截止，從而設(shè)置PO．14為低電平。第二種方法具有通用性，有些MCU進(jìn)入ISP模式要求的可能是引腳的不同脈沖序列，即必須滿足一定的脈沖時(shí)序要求(如MSP430系列的MCU)。在此采用的是第二種方法：把串口的DTR引腳連接到P0.14，串口的RTS引腳連接到LPC213x的復(fù)位引腳；通過在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)控制RTS引腳發(fā)出復(fù)位脈沖，DTR的引腳設(shè)置為低電平，控制晶體管的導(dǎo)通和截止，使系統(tǒng)強(qiáng)制進(jìn)入ISP模式；進(jìn)入ISP模式后，根據(jù)上位機(jī)傳來的ISP命令，調(diào)用Boot ROM固件中相應(yīng)的子程序自動(dòng)完成必要的操作。圖l描述了LPC2132從復(fù)位進(jìn)入ISP模式的流程。

    具體上位機(jī)要實(shí)現(xiàn)該程序下載，須完成如下工作：
    ①將從網(wǎng)上下載的Intel HEX格式的應(yīng)用程序打開，從文件中解析出要下載的程序文件，并把它轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制格式。
    ②向下位機(jī)發(fā)送同步驗(yàn)證字符“?”(0x3F)，供自動(dòng)確定波特率，并等待響應(yīng)。自動(dòng)波特率程序根據(jù)自身頻率測(cè)量接收到的同步字符的位時(shí)間，并對(duì)串口波特率發(fā)生器進(jìn)行編程；它還向下位機(jī)發(fā)送一個(gè)ASCII字符串(Synchro-nized<CR><LF>)。作為響應(yīng)，下位機(jī)應(yīng)發(fā)送接收到的ASCII字符串(Synchrtmized<CR><LF>)；上位機(jī)通過觀察接收到的字符來驗(yàn)證是否同步。如果同步驗(yàn)證沒有通過，則上位機(jī)重新發(fā)送同步驗(yàn)證字符“?”，再一次進(jìn)行同步驗(yàn)證。通過驗(yàn)證后，向下位機(jī)發(fā)送“OK<CR><LF>”；下位機(jī)通過發(fā)送正在運(yùn)行部分的晶振頻率(單位為kHz)作為響應(yīng)；在接收到晶振頻率后再向下位機(jī)發(fā)送“OK<CR><LF>”，最終完成同步驗(yàn)證。
    ③向下位機(jī)發(fā)送讀器件ID命令“J<CR><LF>”，接收響應(yīng)信息，并提取出芯片的ID編號(hào)；根據(jù)芯片的ID，設(shè)置相關(guān)數(shù)據(jù)(Flash和RAM大小)。
    ④向下位機(jī)發(fā)送擦除命令將Flash ROM分段擦除。
    ⑤向下位機(jī)發(fā)送寫命令“W<起始地址><字節(jié)數(shù)><CR><LF>”。
    ⑥對(duì)轉(zhuǎn)換后的二進(jìn)制程序進(jìn)行UU編碼，并計(jì)算校驗(yàn)和，每發(fā)送20行發(fā)送一次校驗(yàn)和；然后向下位機(jī)發(fā)送準(zhǔn)備寫操作扇區(qū)的命令“P<起始扇區(qū)><結(jié)束扇區(qū)><CR><LF>”和“C<Flash地址><RAM地址><CR><LF>”命令，下位機(jī)接收到命令后進(jìn)行程序的寫入。
    ⑦關(guān)閉串口，釋放系統(tǒng)資源，以便進(jìn)行下一次系統(tǒng)升級(jí)。

結(jié)語
   通過本設(shè)計(jì)構(gòu)成的阿絡(luò)在線下載系統(tǒng)，已在人民幣防偽鑒別儀的生產(chǎn)和售后維護(hù)中得到了實(shí)際應(yīng)用。只需一臺(tái)能夠上網(wǎng)的電腦和一條下載線，就能對(duì)目標(biāo)板里單片機(jī)的程序進(jìn)行修改，大大方便了工程技術(shù)人員，提高了工作效率，降低了成本。