一種AT89S52單片機的USB下載線設計

1 引言

隨著單片機技術的不斷發展和更新，支持ISP 或IAP 的單片機芯片日益增加，這類單片機芯片的程序下載采用了下載線的方式。這種串行程序下載方式所用的電平為TTL 電平，對單片機接口來說非常安全。單片機生產廠商推薦使用ISP 程序下載方式，如AT89S5X 芯片支持ISP 功能，并用AT89S5X 芯片取代了AT89C5X 芯片。

另一方面，單片機的程序的寫入也從使用燒寫器寫入演化為使用下載線從計算機中將程序直接寫入。下載線就是將計算機中的單片機程序寫入單片機芯片的連接線。下載線與計算機的連接接口可分為串口下載線、并口下載線和USB 接口的下載線。這種串行程序下載方式所用的電平為TTL 電平，對單片機接口和單片機芯片來說更加安全。同時，采用下載線的程序寫入方式不需要每次將單片機從應用電路中取下，既節省了時間，又完全可靠。

從計算機角度來看，今天計算機技術日新月異，計算機的外部接口也在不斷的改變，其中主要作為計算機外部設備的外部接口有串行接口、并行接口和USB（Universal SerialBus, USB）接口。而通用串行總線（USB）具有高速、使用靈活方便等特點，成為了計算機的標準配置，并在計算機外部接口不斷增多的趨勢。為了適應現代計算機的發展，采用USB 接口的下載線是勢在必行。

但是，不同的單片機有不同的下載線，一般來說，對應有不同的下載軟件和硬件驅動程序。這些軟件和程序隨著功能的完善和操作等原因還有不同的版本。這造成下載線的使用者需要不斷的更新軟件，也讓使用者在更換單片機時不僅更換下載線，還要熟悉新的下載軟件。為此，如果能設計一種不需要下載軟件的下載線或統一操作的下載軟件，則能大大提高單片機程序下載的操作效率。研究和開發一種通用而不需下載軟件的USB 接口的單片機的下載線更為必要。

2 硬件設計

2.1 設計思想

為了能夠使用和兼容傳統的下載線，一種方式是在計算機中連接一個USB 轉并口（或串口）的連接線，然后再連接一根傳統的下載線。在市場上，很多USB 轉并口的線是給打印機專用的，它并不是一個模擬并口，而是模擬了一個USB 打印機，是不能用來連接并口下載線進行程序下載的。USB 轉串口則不一樣，因為它是真正的在電腦上模擬了一個串口，一般的編程軟件都可以對這個串口進行讀寫操作。

另一種方式是單獨開發的USB 編程器，其功能包含了USB 接口和下載線（也有一部分還帶有編程器等功能），一些USB 編程器內部結構是一個USB 轉串口的芯片轉成串口后再接后續編程電路，這樣的方式與單獨的USB 轉串口加下載線的原理和連接是相同的。

不管是哪一種下載線，都需要對應的驅動程序和下載程序，當然，這些下載線也支持在線仿真等功能。

為了實現計算機中不需要安裝下載線驅動程序，在對下載線控制系統調試完成后，計算機系統就可使用系統中自有的USB 驅動程序實現程序對下載線進行讀寫，這樣既能保證了在所有計算機上都可以通用，又實現了在計算機中不需要專用的下載程序，只需要如磁盤操作一樣進行復制、粘貼或其他文件復制操作即可將程序寫入單片機。