STC系列单片机不断电下载程序应用技术

    随着单片机技术的发展，单片机片内存储器的容量越来越大，可以容纳越来越大的程序。由于程序越来越复杂，在程序调试过程中需要不断进行硬件复位来下载程序，虽然在线下载程序的方法已经普遍应用，但在现实调试实现中还是比较繁琐，因此人们在寻求一种用软件代替硬件的复位方法来调试下载程序，近而在工程实际中更加快捷方便地进行程序实现。因此，文中提出了一种软件复位单片机的方法，即利用STC单片机独有的ISP引导区，用特殊的指令使调试好的程序从ISP引导区执行，避免频繁地硬件复位，而且简单实用。

1 软件复位单片机的工作原理
1．1 STC单片机复位方法简介
    STC单片机的复位方法分为热启动和冷启动两种：冷启动是系统断电后再上电的硬件复位；热启动分为3种：一种是reset引脚复位，一种是内部看门狗复位，一种是ISP引导区复位。热启动中的reset复位是reset引脚接受到复位信号直接从用户区执行，内部看门狗是在外界电磁干扰致使程序跑飞时发出一个复位信号，使程序地址指针移动到00H，产生和reset复位相同的效果，ISP引导区复位是一种只有在系统上电时才执行的程序存储区，当程序执行到ISP引导区时，如果系统没有检测到合法的数据流，则直接执行用户程序区；如果系统检测到合法的数据流，则先下载程序，再执行用户程序区。单片机启动的过程为：先给断电的单片机通电，进行STCISP下载，然后执行用户程序，或者没有检测到合法的数据流，然后直接执行用户程序区。其流程图如图1所示。

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1．2 软件实现不断电下载的工作原理
    STC单片机ISP_CONTR是单片机进行软复位的控制寄存器，其地址为E7H，进行ISP_CONTR定义后，再自定义串口接受的数据流。然后进行串口初始化和定时器初始化，串口初始化的波特率和具体工作方式要与下载软件一致，定时器设置初值任意，在软件中保证1 s即可。串口中断子程序设计，具体过程为：当串口接受数据后，把SBUF中的数据和用户自定义数据进行比较。如果一致，赋值给ISP_CONTR使单片机复位；如果没有接受到合法数据流，则继续执行用户程序。具体流程如图2所示。

2 在线下载接口电路
    图3为STC89C52与RS232串口的连接电路图，RS232为负逻辑电平，所以单片机在与上位机进行通信时需要逻辑转换，图3所使用的转换芯片为MAXIM公司生产的MAX232标准RS-232接口芯片，使用+5 V供电，内部为爽组驱动器／接收器，每个接收器将RS-232电平转换为5 VTTL／CM OS电平。其中，RS-232在现代应用中由标准的25线简化为发送线、接收线、地线三线传输。串口的发送和接收线分别与RS-232的R1IN和T1OUT相连，MAX-232的R1OUT和T1IN分别与单片机的P3.0和P3.1相连，实现上位机、转换芯片、单片机的相互通信。

3 不断电下载程序设计
    在单片机和PC机通讯并实现不断电下载，首先要设置好串口通信协议，例如串口接受与发送数据的波特率，串行口的工作方式，串行口接收与发送的数据帧格式；其次是定义自定义下载命令，并与实际发送命令一致；再次是设置串口发送命令等待时间，这可以通过单片机内部定时器来实现；最后为下位机接收发送自定义指令判断，实现软复位。
3．1 串口通讯协议初始化
    首先设置波特率，根据STC单片机的晶振频率和STC芯片性能，设波特率为9 600 bit·s-1，波特率由定时器的溢出率控制。然后设置串行口的通信协议，如数据位位数、停止位位数以及是否奇偶校验，具体设置如图4所示。

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3．2 定时器的设置
    波特率为9 600 bit·s-1，在串口工作方式2的情况下，根据方式2的波特率=(2SMOD／32)*(T1溢出率)。假设单片机的晶振频率为11．0 59 2 MHz，经12分频后得到计数器记—个数的时间为12／11．059 2 MHz，定时器T1溢出一次的时间为(256-X)×12／11 059 200，所以T1的溢出率为11 059 200／[12×(256-X)]，因为波特率不需要加倍，所以SMOD=0。根据公式得，9 600=(1／32)×11 059 200／[(256-X)×12]，解得X=253，转换成16进制数为0Xfd。减少了程序的冗余性，定时器的工作方式设定为2，定时器自动重装，不必写定时器中断子程序。
3．3 初始化子程序
   
3．4 用户自定义下载命令
    定义语句为：#define seffdecide_download_commond0x8E。0x8E是用户任意定义的下载指令，但最多不能超过0xFF，因为ISP_CONTR寄存器只有8位。接着进行ISP_CONTR的地址定义，通过查STC89C52的用户手册，其语句为sfr ISP_CONTR=0xE7。
3．5 串口接收合法数据程序
    单片机的工作原理是循环扫描，即使不加大循环while语句，用户程序也总是一遍一遍地执行，所以用户程序需要时时刻刻扫描是否是合法数据流的出现。
    串口中断的编号为4，首先要检验中断标志位RI，如果RI置1，说明上位机向单片机的串口发送指令；随后指令内容被传送到单片机的SBUF中，判断SBUF中的命令内容是否和用户自定义的命令一致。如果一致，直接向ISP_CONTR中赋特定的值使程序指针指到ISP引导区，实现程序的软复位；如果不一致，使TI清零，以便下一次中断申请。
3．6 延时子函数
    串口接收数据有1 s的延时时间，所以需要加延时子函数，代码如下：
    Void delayl s()
    {
      Int p，q；
      For(p=1000；p>0；p--)
      For(q=100；q>0；q--)；
    }

4 结束语
    介绍了STC系列单片机不断电下载程序的程序设计思路及方法，运用STC单片机独有的ISP引导区对软件模拟硬件复位实现单片机的不断电下载程序，省去了编程器的频繁插拔件或者频繁的手动复位硬件开关。此方法在大的程序编写调试过程中能节省大量时间，但也降低了串行口的使用效率。本例适合运用在使用串行口较低的情况下，并且在调试的情况下可以省去手动频繁的复位操作，减少工作量。