STC15F104E的STC單片機(jī)自動(dòng)下載系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　引言

　??? STC單片機(jī)下載程序不需要編程器燒寫(xiě)，可以通過(guò)串口下載。美中不足的是，STC單片機(jī)下載時(shí)必須進(jìn)行冷啟動(dòng)，即下載信號(hào)加到單片機(jī)串口以后必須對(duì)單片機(jī)斷電再上電，這給用戶(hù)帶來(lái)了一些不便。尤其是反復(fù)調(diào)試程序需要多次下載時(shí)，顯得更加繁瑣。

　　為了解決這一問(wèn)題，有必要研制一種STC單片機(jī)專(zhuān)用的自動(dòng)下載系統(tǒng)，使系統(tǒng)接收到上位機(jī)發(fā)往單片機(jī)的下載信號(hào)后，自動(dòng)冷啟動(dòng)STC單片機(jī)，完成下載任務(wù)。

　　1 原理分析

　　STC單片機(jī)下載時(shí)，需要使用宏晶公司提供的STCISP軟件。下載開(kāi)始時(shí)，上位機(jī)軟件首先向單片機(jī)發(fā)出下載命令。自動(dòng)下載系統(tǒng)收到上位機(jī)對(duì)單片機(jī)發(fā)出的下載命令后，實(shí)現(xiàn)對(duì)單片機(jī)的斷電、上電冷啟動(dòng)操作。單片機(jī)經(jīng)冷啟動(dòng)后，收到命令數(shù)據(jù)流后作出回應(yīng)，開(kāi)始下載程序。需要注意的是，單片機(jī)在正常工作中，串口有可能接收數(shù)據(jù)，由于自動(dòng)下載系統(tǒng)與單片機(jī)串口連接，因而系統(tǒng)必須具有自動(dòng)判斷接收的數(shù)據(jù)流是否為下載命令的能力，保證及時(shí)冷啟動(dòng)目標(biāo)單片機(jī)。

　　為了檢測(cè)下載程序的命令數(shù)據(jù)流，可以采用如下方法：從PC的串口引出連接線(xiàn)，接至PC的另一個(gè)串口，用串口調(diào)試助手打開(kāi);用STC-ISP軟件發(fā)送下載命令，可以檢測(cè)到在波特率為9 600 bps的情況下，該軟件持續(xù)向單片機(jī)發(fā)送十六進(jìn)制的0x80;當(dāng)自動(dòng)下載系統(tǒng)連續(xù)接收到足夠數(shù)量的0x80時(shí)，即可判定接收到了下載命令數(shù)據(jù)流，從而進(jìn)入冷啟動(dòng)程序。

　　2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

　　2.1 主控芯片STC15F104E簡(jiǎn)介

　　自動(dòng)下載系統(tǒng)需要接收上位機(jī)發(fā)往目標(biāo)單片機(jī)的下載命令程序流，并對(duì)目標(biāo)單片機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)。STC15F104E是宏晶公司研發(fā)的一款單片機(jī)，具有省去一些外部電路而功能較全面的優(yōu)點(diǎn)。

　　該單片機(jī)的特點(diǎn)有：

　　◆內(nèi)部集成了可靠復(fù)位，省去了外部復(fù)位電路。

　　◆內(nèi)部集成了R/C時(shí)鐘(在常溫下僅有5‰溫漂)，省去了外部晶振。

　　◆內(nèi)部集成了2個(gè)16位可重裝載定時(shí)器，與普通8051單片機(jī)兼容。

　　◆為DIP8/SOP8封裝，體積較小，功耗較低。

　　◆增強(qiáng)型8051內(nèi)核，單時(shí)鐘周期，信號(hào)處理速度快，實(shí)時(shí)性較好。

　　由于STC15F104E可以省去傳統(tǒng)單片機(jī)的復(fù)位電路、外部晶振電路，且采用貼片封裝，因此占用電路板面積非常小，適合集成在電路板上，因而作為本系統(tǒng)的主控芯片。

　　2.2 主控電路

　　如圖1所示，整個(gè)系統(tǒng)以STC15F104E為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)。STC15F104E的P3.0腳與目標(biāo)單片機(jī)STC89C52RC的串口接收端相連，即將發(fā)往目標(biāo)單片機(jī)的信號(hào)連接到自動(dòng)下載系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的獲取和處理。由丁自動(dòng)下載系統(tǒng)不需要發(fā)出任何信息，STC15F104E的P3.1引腳懸空，不與目標(biāo)單片機(jī)相連。

　　對(duì)目標(biāo)單片機(jī)進(jìn)行冷啟動(dòng)，實(shí)現(xiàn)斷電、再上電，可以用三極管作為電子開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)。必須注意到的是，三極管的最大可通過(guò)電流不要小于單片機(jī)電路的所需電流。如果三極管僅作為單片機(jī)供電的開(kāi)關(guān)，由于STC89系列單片機(jī)的正常丁作模式功耗為2～7 mA，90系列三極管通常情況下可以滿(mǎn)足需求。但在某些情況下，單片機(jī)的串口上電后會(huì)給單片機(jī)供電，使單片機(jī)各引腳電平處于不確定的狀態(tài)，因而必須對(duì)目標(biāo)電路板整體進(jìn)行冷啟動(dòng)，三極管必須滿(mǎn)足目標(biāo)電路板的總電流需求。由于三極管8550的最大可通過(guò)電流為1.5 A，可以滿(mǎn)足絕大多數(shù)電路的供電需求。所以選擇三極管8550連接到目標(biāo)單片機(jī)STC89C52RC的VCC腳，作為對(duì)其冷啟動(dòng)的開(kāi)關(guān)。

　　如圖1所示，D1為指示燈，其亮滅可以通過(guò)STC15F104E的P3.3腳控制。在程序中加入相應(yīng)的語(yǔ)句即可實(shí)現(xiàn)燈的亮滅與閃爍，以顯示系統(tǒng)的狀態(tài)。

　　3 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　STC單片機(jī)自動(dòng)下載系統(tǒng)軟件流程如圖2所示。在初始化后，系統(tǒng)循環(huán)檢測(cè)是否接收到下載信號(hào);經(jīng)過(guò)判斷證實(shí)接收到下載信號(hào)后，就切斷目標(biāo)單片機(jī)電源;等待適當(dāng)?shù)臅r(shí)間后，再給目標(biāo)單片機(jī)上電。單片機(jī)正常工作期間，系統(tǒng)接收到發(fā)往目標(biāo)單片機(jī)串口的非下載命令程序，經(jīng)自動(dòng)判斷后不作任何動(dòng)作。