原创 利用串口与并口实现51内核单片机的在线编程

摘要：详细说明利用并口模拟I2C总线协议，实现Myson MTV230芯片的在线编程（ISP）过程，以及利用PC机的串口通信实现Winbond W78E516B的在线编程（ISP）过程；阐述PC机的串口与并口在单片机开发中的应用。


关键词：并口编程 串口通信 在线编程 ISP MTV230 W78E516B

引 言

1 在线编程简介

　　51内核的单片机在线编程模式一般分为两大类。一类是使用JTAG协议的在线编程模式。这类模式一般由厂家提供在线编程工具，使用方便。使用这一类模式的单片机价格往往较高，使用的厂商也不多，故不在本文的讨论之列。另一类在线编程模式是使用一条特殊的指令，使单片机进入在线编程模式。在进入在线编程模式后，要自己控制对单片机的擦除写入逻辑。这一类模式又可细分为两种不同的模式：一是进入在线编程模式后，单片机只是提供一个接口，不再运行用户的程序，擦写逻辑全由上位机(PC)提供，如以下要讨论的MTV230就属于这种模式；另一类是进入在线编程模式以后，芯片会运行在某一区域的用户编写的程序，芯片的编程逻辑都由芯片中这段程序控制，上位机(PC)只是作为单片机的一个数据源，向单片机传输要擦写的数据，如以下要讨论的W78E516B。

2 利用并口对MTV230在线编程的实现

2.1 MTV230简介

　　MTV230是由Myson公司出品的一块集成OSD功能的基于51内核的芯片。它使用12MHz晶振时可以设置为倍频工作，同时还集成了4路A/D和4路PWM DAC。其中最具竞争力的便是它使用了Flash OSD字库。与一般的OSD芯片不同，它的字库不是掩膜在芯片中，用户可以自己定制。该款芯片可以满足视频应用中的控制需求，因而被广泛应用于视频类产品中。

2.2 MTV230在线编程模式的进入

　　要使MTV230具有在线编程的功能，可以添加一段程序在主应用程序中。该程序用来响应特定的单片机状态，如某一特定引脚的电平变化，或是串口接收到特定的字符以确定是否要进入在线编程模式。在执行以下程序后，MTV230可以进入在线编程模式[1]：

① 清看门狗，以防止在编程期间单片机被复位；

② 单片机的在线编程模式是在空闲状态(idle)下进行的，所以要关闭所有中断，防止单片机被唤醒；

③ 由于MTV230在线编程时是作为I2C的从设备，因而要配置单片机的I2C从地址；

④ 向ISPEN写入0x93，使能在线编程功能；

⑤ 进入51的空闲模式，在线编程开始。

具体程序如下：
WDT=0; //1
IE=0; //2
ISPSLV=0x7C; //3
ISPEN=0x93; //4
PCON=0x01; //5

　　 以上程序中1~5与上述说明对应。以上将I2C地址设置为0x7C。值得注意的是，设置I2C从地址时，最低两位无效[1]。执行完以上程序，单片机已经变为一个I2C从设备，将I2C中SCL与芯片的15脚相连，SDA与芯片的16脚相连，就可以用I2C协议，按一定的命令格式对芯片进行在线编程。命令格式详见参考文献[1]，在此不再赘述。

2.3 PC机I2C接口的实现

　　对MTV230进行在线编程，就要实现I2C通信协议。作为对MTV230进行编程的上位机PC来说，实现I2C有三种方法：

① 使用串口与单片机通信，再由单片机模拟I2C协议，成本高，I2C速度视使用的单片机而定；

② 对计算机的并口编程，模拟I2C协议，成本低，I2C速度一般；

③ 使用USB接口实现I2C协议，成本高，I2C速度快市场上可以买到。

　　由于MTV230进行编程时，I2C时钟速度最高为140kHz，速度要求不高，同时考虑到成本，决定使用方案②。

2.4 并口I2C硬件的实现

　　由于并口的每个引脚都是单向的，只能单向输出或者单向输入；而I2C又是一个双向协议，SDA与SCL都要求既能输入又能输出(有时要获取SCL当前状态)，所以，SDA与SCL要分别各由一个输出引脚与一个输入引脚构成。为了增加并口的驱动能力与可靠性，设计电路如图1所示。其中并口的2、12引脚构成SDA脚，并口的3、10引脚构成SCL脚。
　　　　　　　
程序特色：
① 可以设定使用的串口与通信的波特率。(与其相应的4KB引导区中的程序也要相应修改)。
② 可以设定使单片机进入在线编程模式的字符命令。
③ 进行烧写的文件支持二进制文件格式(*.bin)与Intel的Hex文件格式(*.hex)。

4 结 论

　　使用并口模拟I2C程序可以方便地对板上的MTV230芯片进行在线编程，使用串口为W78E516B提供数据源也可方便地对其进行编程，两者均经过实践检验，程序完全达到预期目的。使用芯片的在线编程技术，方便了芯片程序的更新，降低了产品的维护成本。