在應(yīng)用可編程測控網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，怎樣縮短設(shè)計時間，快速推出產(chǎn)品，降低設(shè)計成本和提高系統(tǒng)整體性能是每個設(shè)計人員共同關(guān)心的問題。一種叫做在應(yīng)用可編程(In Application Programming-IAP)的設(shè)計方案應(yīng)運(yùn)而生，它可以在現(xiàn)場(當(dāng)原存在的代碼正在運(yùn)行時)重新寫入運(yùn)行代碼。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以降低開發(fā)代碼的時間、可在裝配線上測試和改裝產(chǎn)品、可在現(xiàn)場修正代碼錯誤、可以容易地添加產(chǎn)品新功能甚至可以遠(yuǎn)程進(jìn)行系統(tǒng)的升級。目前，實(shí)現(xiàn)在應(yīng)用可編程一般有兩種方法:一種方法是使用與單片機(jī)配套的專用芯片;另一種是采用新型的支持在應(yīng)用可編程的單片機(jī)。本文介紹一種基于AT89C51單片機(jī)的在應(yīng)用可編程的設(shè)計方案，它只占用AT89C51的UART，只需少數(shù)的幾塊芯片就能實(shí)現(xiàn)上述功能。特別適用于需要用UART進(jìn)行通訊的測控網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計。

1 設(shè)計思路

　　基于8051核的單片機(jī)提供兩個獨(dú)立的地址空間，一個用于程序存儲器，一個用于數(shù)據(jù)存儲器。這種特殊的地址結(jié)構(gòu)在任何情況下都不會將數(shù)據(jù)寫入程序空間，保護(hù)程序代碼不會被數(shù)據(jù)覆蓋，但這種特性使單片機(jī)在應(yīng)用可編程不能實(shí)現(xiàn)。如果采用一種方法“欺騙”系統(tǒng)使之誤認(rèn)為程序存儲器即為數(shù)據(jù)存儲器，則可向程序存儲器中寫數(shù)據(jù)了。“欺騙”系統(tǒng)的方法是在IAP期間暫時將程序存儲器“重新分類”為數(shù)據(jù)空間而不是程序空間，然后在IAP完成后再將它重新分類為程序空間。這種方案需要一款存儲器既可以當(dāng)作數(shù)據(jù)存儲器又能作為程序存儲器?，F(xiàn)在市面上的多種具有掉電保護(hù)功能的靜態(tài)隨機(jī)存儲器既具有數(shù)據(jù)存儲器的高讀寫速度又具有程序存儲器的非揮發(fā)性。如DALLAS公司的DS1230Y-70是與通用RAM27256管腳兼容的，內(nèi)嵌鋰電池保護(hù)的非易失性存儲器，讀寫速度為70ns，掉電狀態(tài)下可以保存數(shù)據(jù)10年。

　　按照上述思路設(shè)計的具有在應(yīng)用可編程能力的單片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。該系統(tǒng)有以下幾個特點(diǎn):(1)有三塊RAM，其中RAM3是數(shù)據(jù)存儲器，RAMA、RAMB既是數(shù)據(jù)存儲器又是程序存儲器，RAMA和RAMB采用DS1230Y-70靜態(tài)RAM。RAMA和RAMB具有相同的地址，當(dāng)其中一塊作為程序存儲器時，另一塊是數(shù)據(jù)存儲器。AT89C51的數(shù)據(jù)空間與地址空間分開的特性保證了這兩塊存儲器不會沖突。(2)增加了選擇電路，用來將程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器“重新分類”，通過DN_CON控制信號線來選擇是將WR信號還是將PSEN信號送入相應(yīng)的靜態(tài)RAM。(3)增加了串行EEPROM以保存重要的信息，如模塊號及下載標(biāo)志等。

　　AT89C51具有4K的片內(nèi)Flash 存儲器，可以存放引導(dǎo)程序。系統(tǒng)初始化、串口中斷等程序作為引導(dǎo)程序，固化在AT89C51的Flash 存儲器中，而將主程序放在32KB的靜態(tài)RAM程序存儲器中。因此，該系統(tǒng)程序存儲器的地址空間從0000h～03FFh和8000H～0FFFFH。而數(shù)據(jù)存儲器地址從0000H～0FFFFH，如圖2所示。引導(dǎo)程序中將串口中斷設(shè)定為最高優(yōu)先級，當(dāng)AT89C51接收到程序代碼下載的命令后，將向8000H～0FFFH的數(shù)據(jù)空間依次寫入程序代碼。當(dāng)程序代碼寫結(jié)束時，改變DN_CON控制信號，使原來的數(shù)據(jù)存儲器變?yōu)槌绦虼鎯ζ?，而原來的程序存儲器變?yōu)閿?shù)據(jù)存儲器。在串口中斷程序結(jié)束時，將堆棧中的串行中斷返回指針指向8000H，并退出中斷，使程序跳至8000H運(yùn)行下載的程序代碼。圖2中串行EEPROM采用基于I2C總線的24C01芯片，用以存放一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)信息，如測控模塊的站號、下載標(biāo)志等。