AT89S系列單片機(jī)ISP下載線設(shè)計(jì)

1 引言

　　隨著單片機(jī)日益廣泛的應(yīng)用，為了降低單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的成本和難度，許多單片機(jī)生產(chǎn)廠商推出了支持ISP技術(shù)的單片機(jī)，其中就包括主流廠商ATMEL公司生產(chǎn)的AT89S系列單片機(jī)。ISP（InSySTem Programming）即在線系統(tǒng)編程，該技術(shù)允許用戶對(duì)電路板上的單片機(jī)擦除、寫入最終程序代碼，免去了傳統(tǒng)開發(fā)過程中所需的仿真器、編程器等開發(fā)工具，且使用戶能在線對(duì)單片機(jī)進(jìn)行軟件升級(jí)。

　　ISP技術(shù)需要通過ISP下載線及相應(yīng)的程序下載軟件來實(shí)現(xiàn)，目前多數(shù)的下載線為并口下載線，而并口已經(jīng)逐漸被市場(chǎng)淘汰，現(xiàn)在的許多筆記本電腦和臺(tái)式機(jī)都取消了并口配置，因此，USB接口的ISP下載線已成為主流。本文提出了一種基于USB接口的ISP下載線設(shè)計(jì)方案，該方案成本低、電路簡單、易于自制且使用方便。

　　2 設(shè)計(jì)方案說明

　　設(shè)計(jì)方案以ATMEGA8單片機(jī)為核心，具體電路原理圖如圖1所示。

圖1 ISP下載線電路原理圖

　　ATMEGA8單片機(jī)是基于增強(qiáng)的AVR RISC結(jié)構(gòu)的低功耗8位CMOS微控制器，PDIP封裝形式的引腳如圖2所示。

圖2 ATMEGA8引腳圖

圖1中，ATMEGA8單片機(jī)對(duì)USB串口協(xié)議進(jìn)行軟件模擬，結(jié)合電腦端的驅(qū)動(dòng)程序和目標(biāo)程序下載軟件，可實(shí)現(xiàn)與電腦的USB接口連接及對(duì)目標(biāo)器件以ISP方式進(jìn)行代碼的擦除、寫入。電路圖中的ISP端口定義如圖3所示。
3 設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)

　　3.1 硬件焊接

　　按圖1中的標(biāo)示購買元器件，并完成ISP下載線硬件電路板焊接。元器件列表如表1所示。

表1 元器件列表

3.2 寫入固件

　　下載線電路板焊接完成后，需對(duì)電路板上的ATMEGA8寫入U(xiǎn)SB串口模擬協(xié)議及ISP下載模式的底層程序（即寫入固件）。在寫入固件前，要做好三方面的準(zhǔn)備工作：將底層程序編譯成目標(biāo)文件（HEX格式文件），準(zhǔn)備一條并口ISP下載線，在電腦端安裝MCU程序下載軟件（如ISPLAY 1.5）。準(zhǔn)備工作完成后就可以進(jìn)行寫入固件操作了，具體步驟如下：

　?。?）按圖4所示進(jìn)行硬件連接。

圖4 寫入固件硬件連接示意圖

　　值得注意的是，此時(shí)J1、J2、J3均短接。J1是降速跳線，短接時(shí)慢速，寫入固件時(shí)要求在慢速；J2短接是為了向原并口下載線供電；J3是ATMEGA8復(fù)位跳線，寫入固件時(shí)要求在復(fù)位狀態(tài)。

　　（2）運(yùn)行電腦端MCU程序下載軟件，進(jìn)行寫入固件操作。

　　軟件界面如圖5所示，值得注意的是，寫入固件后，應(yīng)對(duì)ATMEGA8配置熔絲，即對(duì)圖5中的SUT0和CKSEL0選項(xiàng)進(jìn)行配置。

　　寫入固件操作完成后，將J1、J2、J3均斷開，第一次使用時(shí)，在電腦端根據(jù)提示安裝USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序即可正常使用，若需要相關(guān)驅(qū)動(dòng)軟件包可與筆者聯(lián)系。

圖5 寫入固件軟件操作示意圖

　　4 總結(jié)

　　根據(jù)上述方案設(shè)計(jì)的USB接口ISP下載線能對(duì)ATS系列單片機(jī)進(jìn)行有效的編程操作，若對(duì)固件進(jìn)行升級(jí)，還能對(duì)AVR系列單片機(jī)進(jìn)行編程操作。另外，由于采用USB接口，故使用方便，且成本低廉、性能穩(wěn)定、易于實(shí)現(xiàn)，大大降低單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的硬件成本，如進(jìn)行批量生產(chǎn)，具有一定的市場(chǎng)價(jià)值。