基于MTV412微控制器1對8的ISP系統(tǒng)
引 言
隨著微控制器應(yīng)用領(lǐng)域的不斷擴展和深入,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、制造過程中不必把微控制器從目標(biāo)板中拔出,通過I2C實現(xiàn)在線體上程序升級。目前,在國內(nèi)一線工廠,主設(shè)備(上位機)一般都用PC,這樣不僅浪費資源,而且靈活性較差;同時由于在線體上只能對單個從設(shè)備進行程序更新,嚴(yán)重影響了工廠的生產(chǎn)效率。為此,本文設(shè)計了一種基于MTV412微控制器的1對8的ISP系統(tǒng),主設(shè)備采用Myson公司的MTV412,可以同時對8臺從設(shè)備進行在線程序更新。
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,使單片機進入ISP。在進入ISP模式后,要自己控制對單片機的擦除寫入邏輯。這一類模式又可細(xì)分為2種不同的模式:①進入ISP模式后,單片機只提供一個接口,不再運行從設(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進入ISP模式以后,從設(shè)備會運行在某一區(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)備只是作為單片機的一個數(shù)據(jù)源,向單片機傳輸要擦寫的數(shù)據(jù),如Winbond公司的W79E632。
1 背景介紹
1.1 MTV412和MTV312
MTV412和MTV312是臺灣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C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)。它是一種專門為805l單片機設(shè)計的高效率的C語言編譯器,符合ANSI標(biāo)準(zhǔn),生產(chǎn)的程序代碼運行速度極高,所需要的存儲空間極小,完全可以和匯編語言相媲美。Cx51已被完全集成到一個功能強大的全新集成開發(fā)環(huán)境uVision2中。uVision2提供了強大的項目管理功能,可以十分方便地進行結(jié)構(gòu)化多模塊程序設(shè)計。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系列的單片機訪問128KB的空間,那么就必須用切換Bank的方法。一個Bank是64 KB,通過外部的硬件來選擇對應(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,如果要進行4個Bank的切換,必須要由2個端口來控制。圖1為MTV412的128 KB的存儲空間分配。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)。
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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直接對從設(shè)備在生產(chǎn)線體上進行ISP。{{分頁}}
2.1 硬件實現(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。因為P6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對應(yīng)8個從設(shè)備的SDA,P6對應(yīng)8個從設(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)存儲對應(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)中進行ISP。
ISP時,從設(shè)備64 KB程序數(shù)據(jù)分成256個block,每個block為256字節(jié)。
ISP過程如圖6所示。
①進入ISP:發(fā)送I2C start→發(fā)送0x4C→發(fā)送0x77→發(fā)送I2C stop。{{分頁}}
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CRC:發(fā)送I2C start→發(fā)送0x7C→接收4字節(jié)CRC校驗值→與軟計算的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)的實現(xiàn)方法比較簡單,可以脫離PC獨立運行,同時給工廠提供更為簡單、方便的在線ISP。主設(shè)備可以在線體上對從設(shè)備進行批量編程,值得在一線工廠推廣使用。
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