AT89S系列單片機(jī)ISP下載線設(shè)計(jì)

李祖明，唐 輝

（清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

AT89S系列單片機(jī)ISP下載線設(shè)計(jì)

李祖明，唐 輝

（清遠(yuǎn)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，廣東 清遠(yuǎn) 511500）

目前，單片機(jī)技術(shù)廣泛應(yīng)用于弱電控制領(lǐng)域，從事單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的技術(shù)人員也越來越多。然而，單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)的前提需要建立系統(tǒng)開發(fā)平臺，包括仿真器、編程器、相關(guān)編譯軟件等。市場上的仿真器、編程器大多價(jià)格較高，這給技術(shù)人員進(jìn)入單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)行業(yè)提高了門檻，同時(shí)也提高了從事單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)的研發(fā)成本。基于這種情況，文章提出了一種能取代傳統(tǒng)編程器、仿真器的ISP下載線設(shè)計(jì)方案，根據(jù)該方案設(shè)計(jì)的下載線基于USB接口，能對AT89S系列單片機(jī)進(jìn)行在線系統(tǒng)編程。文章對設(shè)計(jì)方案的工作原理進(jìn)行了充分論述，對其實(shí)現(xiàn)的方法進(jìn)行了詳細(xì)說明。該下載線設(shè)計(jì)具有成本低、性能穩(wěn)定、使用方便等特點(diǎn)。

單片機(jī)；ISP；USB；下載線；編程器

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（In System Programming）即在線系統(tǒng)編程，該技術(shù)允許用戶對電路板上的單片機(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，且使用戶能在線對單片機(jī)進(jìn)行軟件升級。

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)逐漸被市場淘汰，現(xiàn)在的許多筆記本電腦和臺式機(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USB串口協(xié)議進(jìn)行軟件模擬，結(jié)合電腦端的驅(qū)動程序和目標(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。

圖3 ISP端口定義

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：

（1）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ATMEGA8配置熔絲，即對圖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)動程序即可正常使用，若需要相關(guān)驅(qū)動軟件包可與筆者聯(lián)系。

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ATS系列單片機(jī)進(jìn)行有效的編程操作，若對固件進(jìn)行升級，還能對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)，具有一定的市場價(jià)值。

圖5 寫入固件軟件操作示意圖

[1] 楊欣，王玉鳳，等.51單片機(jī)應(yīng)用從零開始[M].北京：清華大學(xué)出版社，2008.

[2] 馬潮，詹衛(wèi)前，耿德根.ATmega 8原理及應(yīng)用手冊[M].北京：清華大學(xué)出版社，2003.

[3] 楊曉. S51下載線的制作——單片機(jī)實(shí)用技術(shù)探討[J].電子制作，2007.

[4] ATmega8官方中文使用手冊[EB/OL]. http∶//www.doc88.com/p-90851736919.html.

[5] 胡煉.自制89S系列單片機(jī)ISP下載線[J].無線電，2006.

The Design of ISP Download-line for AT89S Series Single-chip

LI Zu-ming, TANG Hui
（Qingyuan Polytechnic College,Mechanical&Electrical Engineering College,Qingyuan511500,China）

At present,the single-chip technology is widely used in ELV control field,and more an more technicians engaged in single-chip system development.However,the premise of single-chip system development is establishing the system development platform, including simulators,programmer,compiled software etc.The simulators and programmer are mostly higher prices on market, it raise the threshold for technicians enter the single-chip system development industry,it also improves the cost of enterprises engaged in the single-chip system development.Comprehensive above content,this paper proposes a design scheme for ISP download-line,it can replace special programmer.The download line according to the design scheme is bases on USB interface, can program online system to AT89S series single-chip.The working principle is fully discussed,and the realization method is detailed explained.The download-line bases on the paper with lower cost, performance stability, convenient use, etc.

single-chip; ISP; USB; download-line; programmer

TP368

A

1681-1070（2011）08-0022-03

2011-06-01

李祖明（1980—），男，廣東連山壯族瑤族自治縣人，工程碩士，講師，研究方向?yàn)樽詣訙y控技術(shù)，畢業(yè)于華南理工大學(xué)；

唐 輝（1981—），男，廣東連州市人，學(xué)士，助理實(shí)驗(yàn)師，研究方向?yàn)樽詣踊刂啤?/p>