基于單片機的微控制器在系統編程

介紹

Dallas Semiconductor基于8051的微控制器類產品中，許多型號都支持通過通用RS-232串口實現在系統編程。在系統編程意味著程序和/或數據存儲器能夠在不用拆解嵌入式系統來替換存儲器的情況下進行修改。這種特性強調易使用性和多功能性，在所有嵌入式設計中增加了許多非常重要的特性: 允許硬件在工廠組裝和存放，而在出廠前才進行軟件定制， 需要進行軟件升級時，消除了在現場拆解器件的高昂代價， 允許對位置不可達的應用進行軟件升級， 訪問專用配置與狀態寄存器，以及 使用存儲器加密的方式把軟件加載到安全微控制器。

具有這種特性的器件包括：

DS2250, DS2250T, DS2251T, DS2252T, DS5000, DS5000T 安全微控制器 DS5000FP, DS5001FP, DS5002FP, DS5002FPM 安全微處理器 DS5240, DS5250 高速安全微處理器DS80C400 網絡微處理器DS89C420, DS89C430, DS89C440, DS89C450 超高速閃存微控制器

通過將器件的一個或多個外部引腳設置為某特定狀態來激活引導加載程序。器件啟動后，開始執行位于器件內部專用ROM的加載程序。一旦收到一個回車符號，串口就執行自動波特率功能并與主機的波特率同步。主機（通常為PC）和目標板之間的通訊是通過大多數PC上常見的通用RS-232接口完成的，而不需要昂貴的專用硬件。引導加載程序使用的協議簡單，由一個或多個帶有相關狀態消息和文件傳送程序的ASCII字符命令組成。可以使用Dallas Semiconductor免費提供的微控制器工具包通訊軟件或任何串口通訊工具軟件來完成通訊。

大部分此類器件也支持在應用編程，允許器件在應用軟件的控制下修改程序存儲器。這種方式下，系統能夠在仍然履行其主要功能的情況下完成在線軟件升級。詳細情況在相關器件的數據手冊或用戶指南中給出。

此文檔是對相關器件的數據手冊以及使用指南中所提供信息的補充。閱讀此應用筆記時，請根據需要參考這些文檔。

物理連接

引導加載程序是通過將器件的一個或多個外部引腳置為如表1所示的特定狀態來激活的。此時終止執行應用軟件，并且將程序控制權交給內部引導ROM。一定要查閱正確的勘誤表，以確定是否有與激活引導加載程序相關的任何勘誤信息。

對不同的產品系列，調用引導加載程序的物理連接和方法略有不同，但是都包含相同的基本元件。如果連接到一臺PC上，需要一個如圖所示的RS-232到CMOS電平轉換器，來連接主機和目標微控制器間的通訊和控制信號。圖中所示的器件可以替換為任何兼容的RS-232轉換器。下列圖中使用微控制器的DTR信號作為加載/運行模式選擇信號。

一些設計使用了具有三態輸出的總線緩沖器。當DTR有效時（低電平），它使能打開緩沖器，并驅動用來激活引導加載程序的多個信號。這個總線緩沖器在原理圖中一般標成"HC/AC125"，這是因為可以使用任何邏輯系列的相似器件，如74HC125, 54HC125, 74AC125, 74LS125等。這些器件很常見，應該能夠從任何一家通用邏輯器件供應商買到，如Motorola, Fairchild Semiconductor, Toshiba, ST Microelectronics 和許多其它供應商等。

其它器件用單個信號激活引導加載程序，因此不需要這個緩沖器。這種情況下，DTR信號可以直接連接到目標微控制器的激活引腳。

引導加載程序使用連接到XTAL1/XTAL2引腳上的時鐘源作為它的時間基準。如果使用晶振，它必須滿足器件數據手冊中列出的推薦指標（基頻模式下的諧振，并行AT型切片，負載電容量等）。由于引導加載程序進行自動波特率測量依賴于內部定時器，因此對與引導加載程序兼容的頻率范圍有一些限制。對于您用到的具體器件，其與引導加載程序兼容的時鐘頻率范圍請參考相關用戶指南。

軟件

引導加載程序激活后，微控制器將會查詢串行端口，尋找一個8數據位，無奇偶校驗，一個停止位(8-N-1)格式的回車（0Dh）字符。引導加載程序軟件測量這個字符中高低電平的時間長度來確定主機系統的波特率。這種自動波特率特性允許引導加載程序和許多主機系統進行通訊，而不用限制固定的波特率。

參考文獻:
[1]. RS-232 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/RS-232_584855.html.
[2]. DS80C400 datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/DS80C400+_267871.html.
[3]. ROM datasheet http://www.dzsc.com/datasheet/ROM_1188413.html.