线编程技术 STC单片机的下载线设计

电子工程师 2018-04-20 4108

控制/MCU

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描述

本文首先介绍了在线编程技术，然后给出了基于STC单片机两种下载线设计电路，最后阐述了ISP下载线的性能特点。实践表明：本设计具有低成本、高灵活性，对单片机爱好者，尤其是初学者，具有很强的实用价值。

一．ISP技术

在单片机的实际应用中，往往要求系统能够脱机运行，这就要求必须将用户程序代码固化到非易失性的程序存储器中。把用户程序代码固化到程序存储器的过程称为编程。传统对程序存储器的编程是通过编程器完成的，用户需要将单片机从目标板上取下来放到编程器上，然后通过烧写软件将程序代码固化到程序存储器中，这种编程方式通常称为脱机烧写（也叫离线编程）。但随着芯片制造工艺的不断提高，贴片式封装得到快速发展，这就使得单片机不可能轻易取下来放到编程器上。目前普遍采用ISP技术，这种编程方式不用费劲把单片机从目标板上取下来，而是通过单片机上的相关接口就可以直接将编好的程序代码固化到程序存储器中，对于STC单片机，用的是它的UART接口，也就是串行口：对于AT89S51单片机，用的是它的SPI接口，接口标准不同，涉及的引脚和下载电路也就不同。本文介绍STC单片机的ISP下载电路。

二．串口ISP下载线设计

STC单片机是宏晶公司生产的新一代、增强型51单片机，具有较快的运行速度和丰富的片上资源，尤其是该系列单片机支持ISP下载，用户利用STC单片机自带的串行口（即P3.0和P3.1引脚），再配合简单的外围电路即可实现在系统编程，且片内Flash的擦写次数可达10万次以上，完全能够满足用户需求，下图即为串口ISP下载线电路原理图。

sic单片机

上图电路仅用了1个MA×232芯片、4个容量为104的去耦电容和一个9针的“D”型连接器，其中MA×232芯片用于RS232电平和TTL电平之间转换以及电气隔离，104电容主要用于滤除高频噪声，“D”型连接器是单片机和电脑进行RS232接口标准通信的物理接口。按照上述电路焊接完毕后，再到宏晶公司网站免费下载一个烧写软件（名称是“STC单片机PC端ISP下载控制软件”），最后用一条标准的RS-232数据线连接目标板和电脑即可完成程序代码的在线烧写。

三．USB口ISP下载线设计

随着计算机的发展，现在的笔记本电脑甚至一些台式计算机上面均不再配置RS232接口，取而代之的是USB接口，但在一些制作或设备中RS232接口仍很常见，因此有必要设计一个USB转串口电路。目前用于USB转串口的专用芯片很多，综合成本、性能和电路简单程度，笔者介绍由美国SILICon公司生产的高集成度USB转UART芯片CP2102。该芯片符合USB规范2.0，全速12Mbps，片内集成USB收发器，无须外部电阻，内部集成时钟，无需外部振荡器，因此其最重要的特点是单片集成转换器所需的全部电路，可以在不使用任何分离元件情况下独立实现接口转换功能。下图即为利用CP2102芯片设计的USB口ISP下载线电路原理图。

sic单片机

制作和使用该电路时应注意两点：一是CP2101的UART总线上的信号是TTL电平，能够被单片机直接识别，若目标板上使用的是RS232电平，应在本电路后面增加TTL电平转RS232电平电路；二是在使用该电路前应先安装CP2101的驱动程序，以后的使用方法与串口ISP下载方法基本相同，在此不再赘述。

四．结束语

随着可编程微处理器向贴片方向发展，ISP技术必将得到重视和普及，ISP技术不仅节省了通用编程器及适配器的高额费用，还减少了频繁插拔单片机的麻烦，从而大量节省了系统开发时间，且满足了用户程序在线更新的要求，对单片机爱好者，尤其是初学者，具有很强的实用价值。

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