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电子设计 中 文 核 心 期 刊 《 微 计 算 机 信 息 》( 嵌 入 式 与 S OC )2008 年 第 24 卷 第 2-2 期 文章编号 :1008- 0570(2008)02- 2- 0284- 03 基于 US B 接口的 IS P 下载系统设计 Th e De s ig n o f th e IS P Do w n lo a d S ys te m Ba s e d o n th e US B In te rfa ce (1 西南科技大学 计算机学院; 2 西南科技大学 工程技术中心 )宋 晖 张 华 高小明 1 2 1 S ONG HUI ZHANG HUA GAO XIAOMING 摘要 : 论 文 阐 述 了 基 于 USB 接 口 的 ISP 下 载 器 设 计 过 程 。
件 设 计 部 分 介 绍 了 USB 接 口 通 信 模 块 的 设 计 , 软 件 设 计 部 分 详 细 硬 阐 述 了 ISP 下 载 系 统 所 包 含 的 单 片 机 固 件 程 序 和 计 算 机 应 用 程 序 两 部 分 。
该 系 统 有 具 有 较 好 的 扩 展 性 。
关键词 : USB ; ISP ; PDIUSB12 ; 扩展性 中图分类号 :TN915 文献标识码 :A Abstr act:The paper explains the design of a ISP download system based on the USB interface. In hardware segment, the communi- cation module was introduced. In software segment, the microcontroller firmware program and PC application program are presented at length. The system had better expansibilities. Key wor ds: USB,ISP,PDIUSB12,expansibility技 代码等。
整体框架如图 1 所示。
1 引言术 2.1 硬件系统设计 ISP(In- System Programming)在 系 统 编 程 , 通 过 下 载 电 缆 直 硬件是整个系统的基础, 是完成各个功能的物理平台。
硬件创 接对安装在用户目标 板 上 的 器 件 编 程 , 给 电 子 产 品 的 设 计 和 生 部分主要完成 USB 通信和 ISP 下载。
采用 USB 接口芯片与单片 产带来许多革命性的变化。
目前, 比较成熟的 ISP 下载器大多是 机相 结 合 , USB 接 口 芯 片 已 经 封 装 好 USB1.1 协 议 , 使 用 单 片 机新 基于串口或者并口通信的, 但是也存在着以下问题 : 控制对目标芯片 ISP 下载操作, 硬件模块关系如图 2 所示。
(1)用户 PC 机的主频、硬件和操作系统不同, 可能会 造 成 控 制信号错误; (2)不同的厂商提供不同的 ISP 下载器, 互不兼容, 给嵌入式 开发带来不便; (3)限 于 串 、 口 的 通 信 协 议 , ISP 数 据 传 输 速 率 较 低 , 影 响 并 嵌入式产品的开发。
基于以上原因, 本文提出了一种将单片机和 USB 总线相结 图 2 硬件模块关系图 合, 进行 ISP 下载的方法, 经过实际应用, 取得了较好的效果。
本设计通过 USB 接口与 PC 机通信, 微控制器接收完数据 后 , 使 用 ISP 方 式 下 载 到 目 的 芯 片 中 , 故 在 硬 件 上 采 用 ATMEL 2 系统设计 公 司 的 51 系 列 单 片 机 AT89S52 作 为 本 设 计 的 嵌 入 式 微 控 制 器, 采用 PHILIP 公司的 PDIUSB12 作为 USB 设备接口器件。
2.1.1 PDIUSB12 设计 图 1 系统框架图 本系统分为硬件和软件两部分, 硬件平台主要由 USB 接口 和 单 片 机 控 制 模 块 组 成 , 完 成 对 PC 机 通 信 和 对 目 标 芯 片 ISP 已 编程。
软件面向用户设计, 由用户选择要下载的、 经编译成 Hex 文件格式的代码文件, 然后向目标芯片下载程序代码, 同时 擦 从 可以检测目标芯片型号、 除目标芯片、 目标芯片读出程序 宋 晖 : 讲师 硕士 基金项目: 国家自然科学基金项目 :(NO:60404014); 图 3 PDIUSB12 电路 西南科技大学青年基金资助项目 (06zx3151) PDIUSBD12 PDIUSB12 是 PHILIPS 公 司 生 产 的 一 种 USB - 284 - 360 元 / 年 邮局订阅号: 82-946 《现场总线技术应用 200 例》您的论文得到两院院士关注 电子设计接口芯片, 完全封装 USB1.1 协议, 是一款性价比很高的 USB 器 寄存器设置为 ON。
主机 通 过 设 备 的 上 拉 电 阻 产 生 的 信 号 变 化件。
它通常用作微控制器系统中实现与微控制器进行通信的高 来检测新的设备 连 接 。
因 为 这 些 过 程 确 保 了 在 MCU 准 备 好 提速通用并行接口, 支持本地的 DMA 传输。
PDIUSBD12 完全符合 供服务之前 PDIUSB12 不会进行操作。
设备上电后, 主机通过设USB1.1 版 的 规 范 。
PDIUSBD12 所 具 有 的 低 挂 起 功 耗 连 同 备的上拉电阻产生的信号变化来检测新的设备连接。
PDIUSB12LazyClock 输出, 可以满足使用 ACPI、 OnNOW 和 USB 电源管理 片内有 1.5kΩ 的 Soft Connect 上拉 电 阻 , 默 认 状 态 下 不 与 VCC的要求, 其低的操 作 功 耗 可 以 应 用 于 使 用 总 线 供 电 的 外 设 。
其 相连, 允许系统微控制器来决定与 USB 建立连接的时间。
电路设计原理图如图 3 所示。
单 片 机 控 制 系 统 的 设 计 目 标 就 是 使 PDIUSB12 在 USB 上 该电路设计分析如下 : 达到最大的传输速率, 使更多的时间留给 ISP 控 制处理程序处 (1)PDIUSB12 的时钟源频率为 6MHz; 理 ISP 请求。
将 USB 通信处理设计成完全的中断驱动。
当 CPU D7 (2)D0~ 分别与 MCU 的 P0.0~P0.7 相连; 处理前台任务时, USB 的传输可在后台进行, 这就确保了最佳的 (3)D12 的 A0 引脚通过 10K 的电阻与地相连; 传输速率和更好的软件结构, 同时简化了编程和调试。
前后台任 (4)D12 的 ALE 引脚与 MCU 的 ALE 引脚相连; 务处理关系如图 5 所示。
(5)GL_N 通过一个电阻和红色 LED 串联到 VCC;(6)DMACK_N 和 EOT_N 通过电阻上拉到 VCC。
2.1.2 MCU 设计 本设计中的 MCU 采用 ATMEL 公司的 AT89S52 单片机, 主要用于 USB 通信和 ISP 下载。
其硬件原理图如图 4 所示。
技 术 创 图 5 前后台任务处理关系图 新 整个系统程序设计采用模块化设计思想。
为了使软件可移 植性强、易维护, 采用分层 图 4 MCU 硬件原理图 的方法来编写 PDIUSB12 的驱动程序和 ISP 下载程序。
上图中, 电路配置描述如下 : 2.2.2 PC 机 ISP 下载软件设计 (1)MCU 采用 24MHz 晶振; PC 机 ISP 下载软件是面向用户的一个
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