以MTV412微控制器為核心的1對(duì)8ISP系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引 言

隨著微控制器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴(kuò)展和深入，越來越多種類的微控制器具有ISP（In System Programming，在系統(tǒng)編程）功能。使用ISP可以使工廠在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造過程中不必把微控制器從目標(biāo)板中拔出，通過I2C實(shí)現(xiàn)在線體上程序升級(jí)。目前，在國內(nèi)一線工廠，主設(shè)備（上位機(jī)）一般都用PC，這樣不僅浪費(fèi)資源，而且靈活性較差；同時(shí)由于在線體上只能對(duì)單個(gè)從設(shè)備進(jìn)行程序更新，嚴(yán)重影響了工廠的生產(chǎn)效率。為此，本文設(shè)計(jì)了一種基于MTV412微控制器的1對(duì)8的ISP系統(tǒng)，主設(shè)備采用Myson公司的MTV412，可以同時(shí)對(duì)8臺(tái)從設(shè)備進(jìn)行在線程序更新。

目前，51內(nèi)核的微控制器ISP模式一般分為兩大類：一類是使用JTAG協(xié)議的ISP模式；另一類：ISP模式是使用一條特殊的指令，使單片機(jī)進(jìn)入ISP。在進(jìn)入ISP模式后，要自己控制對(duì)單片機(jī)的擦除寫入邏輯。這一類模式又可細(xì)分為2種不同的模式：①進(jìn)入ISP模式后，單片機(jī)只提供一個(gè)接口，不再運(yùn)行從設(shè)備的程序，擦寫邏輯全由主設(shè)備提供，本系統(tǒng)中MTV412和MTV312就屬于這種模式；②進(jìn)入ISP模式以后，從設(shè)備會(huì)運(yùn)行在某一區(qū)域已經(jīng)編寫的程序，芯片的編程邏輯都由芯片中這段程序控制，主設(shè)備只是作為單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)源，向單片機(jī)傳輸要擦寫的數(shù)據(jù)，如Winbond公司的W79E632。

1 背景介紹

1.1 MTV412和MTV312

MTV412和MTV312是***Myson公司的產(chǎn)品，主要是面向LCD Monitor和LCD TV的視頻控制IC。該款芯片可以滿足視頻應(yīng)用中的控制需求，因而被廣泛應(yīng)用于視頻類產(chǎn)品中，在本系統(tǒng)中，主設(shè)備采用的是128 KBMTV412微控制器。從設(shè)備采用MTV312，是64 KB的帶有ISP功能的51系列8位微控制器。

1.2 編譯環(huán)境Keil C51

Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。它是一種專門為805l單片機(jī)設(shè)計(jì)的高效率的C語言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)的程序代碼運(yùn)行速度極高，所需要的存儲(chǔ)空間極小，完全可以和匯編語言相媲美。Cx51已被完全集成到一個(gè)功能強(qiáng)大的全新集成開發(fā)環(huán)境uVision2中。uVision2提供了強(qiáng)大的項(xiàng)目管理功能，可以十分方便地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化多模塊程序設(shè)計(jì)。本系統(tǒng)主設(shè)備的源代碼通過Keil C51編譯獲得燒寫所需的HEX或者BIN文檔。

1.3 切換Bank原理

傳統(tǒng)的51系列單片機(jī)是8位的，因此它最多可以訪問64 KB地址空間，如果要用51系列的單片機(jī)訪問128KB的空間，那么就必須用切換Bank的方法。一個(gè)Bank是64 KB，通過外部的硬件來選擇對(duì)應(yīng)的Bank。本系統(tǒng)中，MTV412就是通過切換Bank的方法來在線升級(jí)ISP從設(shè)備程序的。MTV412切換Bank是通過P3.5完成的。通過設(shè)置P3.5不同的電平，切換到不同的Bank區(qū)域，如果要進(jìn)行4個(gè)Bank的切換，必須要由2個(gè)端口來控制。圖1為MTV412的128 KB的存儲(chǔ)空間分配。其中：Common區(qū)域用于存放上電復(fù)位程序、中斷向量、全局變量、中斷函數(shù)、切換Bank程序和庫函數(shù)等；Bank區(qū)域用于存放一些不同的應(yīng)用函數(shù)。

如圖2所示，本系統(tǒng)把MTV412的128 KB Falsh分為Bank0和Bankl，大小各40 KB。在Keil C51編輯器中，必須加入L51_BANK.A51匯編文件，它包含系統(tǒng)的Bank數(shù)目和切換Bank調(diào)用的函數(shù)和端口。

2 系統(tǒng)構(gòu)架

系統(tǒng)架構(gòu)如圖3所示。首先，將從設(shè)備MTV312的文件通過Keil C51生成64 KB的HEX或者BIN文檔；然后，再把主設(shè)備MTV412的文件通過Keil C5l生成128 KB的HEX或者BIN文檔；最后，把從設(shè)備MTV312的BIN或者HEX分成兩個(gè)32 KB，分別放在主設(shè)備MTV412 128 KB的8000H和18000H開始的位置。文件的地址空間分配如圖4所示。

通過PC或者燒錄器直接把程序燒錄到MTV412上。這樣MTV412就可以脫離PC，通過I2C直接對(duì)從設(shè)備在生產(chǎn)線體上進(jìn)行ISP。

2.1 硬件實(shí)現(xiàn)

主設(shè)備MTV412的硬件電路如圖5所示。P6口作為SCL，P1作為SDA。因?yàn)镻6是單向口，P1是雙向口，SDA不僅要輸出數(shù)據(jù)，還要接收ACK。P1對(duì)應(yīng)8個(gè)從設(shè)備的SDA，P6對(duì)應(yīng)8個(gè)從設(shè)備的SCL。MTV412的多功能口P3.0和P3.1既可以作為普通的I／O口，也可以作為I2C的SCL和SDA，或者串口RXD和TXD。本系統(tǒng)設(shè)為I2C端口，可以通過PC直接更新MTV412上的程序。

2.2 軟件實(shí)現(xiàn)

主設(shè)備MTV412有128 KB的Flash空間。其中，Bank0（32 KB）和Bankl（32 KB）存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)的從設(shè)備MTV312的程序數(shù)據(jù)和調(diào)用函數(shù)func0和funcl。Com- mon區(qū)域放置與從設(shè)備通信的程序，模擬ISP過程。在main函數(shù)中通過調(diào)用func0和func1，把對(duì)應(yīng)的Bank0和Bank1從8000H開始的內(nèi)容放入緩存區(qū)，每次讀取256字節(jié)，然后在Common區(qū)中進(jìn)行ISP。

ISP時(shí)，從設(shè)備64 KB程序數(shù)據(jù)分成256個(gè)block，每個(gè)block為256字節(jié)。

ISP過程如圖6所示。

①進(jìn)入ISP：發(fā)送I2C start→發(fā)送0x4C→發(fā)送0x77→發(fā)送I2C stop。

②清除Flash（硬件清除Flash）：發(fā)送I2C start→發(fā)送0x7C→發(fā)送0x68和0x00→發(fā)送0x7C→發(fā)送0x00，0x00→delay 1 s→發(fā)送I2C stop。

③清除CRC寄存器：發(fā)送I2Cstart→發(fā)送0x7c→發(fā)送0xD0→發(fā)送I2C stop。

④Flash編程：發(fā)送I2C start→發(fā)送0x7C→發(fā)送0xA0，block起始地址（0x00～0xff）→發(fā)送I2C stop→循環(huán)256次（發(fā)送I2C start→發(fā)送地址0x00→發(fā)送256字節(jié)數(shù)據(jù)→發(fā)送I2C stop）。

⑤校驗(yàn)CRC：發(fā)送I2C start→發(fā)送0x7C→接收4字節(jié)CRC校驗(yàn)值→與軟計(jì)算的CRC值比較。若相等，則發(fā)送I2C stop；否則，重新Flash編程。

⑥復(fù)位：發(fā)送I2C start→發(fā)送0x7C→發(fā)送0x48和0x00→發(fā)送I2C stop。

要使從設(shè)備MTV312具有ISP的功能，須添加一段程序在從設(shè)備的主應(yīng)用程序中。該程序用來響應(yīng)多功能口SCL和SDA（RXD，TXD）的電平變化。在執(zhí)行以下程序后，MTV312進(jìn)入ISP模式：

void Intlsp（void）interrupt 2{／／從設(shè)備MTV312外部中斷1

結(jié) ?語

該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法比較簡單，可以脫離PC獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)給工廠提供更為簡單、方便的在線ISP。主設(shè)備可以在線體上對(duì)從設(shè)備進(jìn)行批量編程，值得在一線工廠推廣使用。