1  ISP實現(xiàn)基本結構

　　ISP的實現(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)  連接計算機系統(tǒng),由系統(tǒng)的命令選擇

　　進入用戶ISP選擇判斷時,先由單片機發(fā)送特定特征數(shù)據(jù),然后等待命令數(shù)據(jù),如果在一定的時間內,接收到計算機系統(tǒng)發(fā)出的選擇命令則進入用戶代碼升級,否則直接跳轉到用戶代碼執(zhí)行。

(2)  由用戶板上的跳線選擇

　　一般利用單片機空余的端口,設計一個代碼升級選擇跳線。進入用戶ISP選擇判斷時,單片機可以直接根據(jù)此端口的狀態(tài)判斷進入用戶代碼升級還是直接跳轉到用戶代碼執(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,在外部存儲器中存放相應的標志。當選擇代碼升級功能時,在外部存儲器中寫入特定數(shù)據(jù),然后程序復位。進入用戶ISP選擇判斷時,判斷外部存儲器中的數(shù)據(jù),如果符合條件則進入用戶代碼升級,否則直接跳轉到用戶代碼執(zhí)行。

2  IAP程序設計

　　目前,許多單片機都支持IAP功能,一般這些單片機內部都包含兩個Flash塊,在一塊Flash中運行的程序可對另一塊Flash進行擦除和重新編程。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程序對Block0中的用戶代碼進行擦除和重新編程。

　　下面以兩種51系列兼容的Flash單片機為例,介紹IAP的程序設計。一種是SST89C54,另一種是STC89C516RD。

(1)  SST89C54相關特性

　　SST89C54內部有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相關特性

　　SST89C516RD內部有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)(上電復位缺省為地址映射)。

　　SST與STC單片機的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,兩種單片機是不同的(正好相反)。

3  ISP程序到用戶代碼的切換

　　在設計中一般都將ISP程序設計為上電復位后運行的程序,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,不同的單片機各不相同。

(1)  SST89C54程序區(qū)Block1到Block0的切換實現(xiàn)

　　SST89C54單片機在燒錄時,將ISP程序寫到Block1,并且燒錄映射選擇位RB0/RB1(RE-MAP[1:0])。這樣程序上電復位時,自動將Block1映射到0000H地址開始的4KB程序區(qū),進入ISP程序執(zhí)行。由于Block1同時還分配在地址F000H～FFFFH,因此,編譯生成ISP程序代碼時,設定所有的地址范圍都在F000H～FFFFH。需要切換到用戶代碼(Block0)運行時,修改SFCF[7]控制位VIS,將Block1的0000H地址映射取消,然后程序跳轉到地址0000H執(zhí)行,則開始運行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

　　 還要修改編譯選項設置Target選項卡中Off-chip Code memory：Start =0xF000;Size=0x1000;還要設置C51選項卡中Interrupt Vectors at address：0xF000。

(2)  STC89C516RD程序區(qū)Block1到Block0的切換實現(xiàn)

　　STC89C516RD單片機在燒錄時,將ISP程序寫到Block1。(注意：并不燒錄SC0/SC1位)。單片機上電復位時,缺省的Block1映射到0000H地址開始的8KB程序區(qū),進入ISP程序執(zhí)行。需要切換到用戶代碼(Block0)運行時,ISP修改SFCF[1]控制位SWR,產(chǎn)生一個軟復位(Software Reset)。由于SC0和SC1都未燒錄,程序軟復位后,Block1將不再映射到0000H地址映,則開始運行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  與計算機的通信協(xié)議

　　升級用戶代碼時,需要與計算機進行通信,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單片機的ISP數(shù)據(jù)協(xié)議。(ADuC812單片機硬件內置ISP程序)。

(1)  復位命令(計算機→單片機)

　　計算機發(fā)送4字節(jié)復位命令：21H,5AH,00H,A6H,單片機返回復位信息。

(2)  復位信息(單片機→計算機)

　　復位信息為25字節(jié),前3字節(jié)為單片機公司特征字符(如：“ADI”“SST”“STC”),最后1字節(jié)為校驗和。

(3)  數(shù)據(jù)包格式(計算機→單片機)

　　計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包格式：07H、0EH、長度、數(shù)據(jù)、校驗和(長度與數(shù)據(jù)的校驗和)。

(4)  擦除命令

　　計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)只有1字節(jié),內容為：字符“A”或“C”。單片機擦除用戶程序區(qū)后返回1字節(jié)06H表示成功;05H表示失敗。

(5)  編程命令

　　計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)內容：“W”,00H,地址高字節(jié),地址低字節(jié),程序數(shù)據(jù)。單片機返回1字節(jié)06H表示成功;05H表示失敗。

(6)  運行用戶程序

　　計算機發(fā)送數(shù)據(jù)包,其中數(shù)據(jù)只有1字節(jié),內容為：字符“U”。單片機返回1字節(jié)06H表示成功,然后跳轉到用戶程序運行。

　　本刊網(wǎng)站提供了計算機下載軟件的C程序源代碼Download.C。

結語

　　根據(jù)以上ISP程序設計思路和實例,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),嘗試設計自己的ISP程序,定能為自己的系統(tǒng)增色不少。