專利名稱：一種變波特率的單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微處理器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及單片機(jī)在線升級(jí)方法。
背景技術(shù)：
自單片機(jī)誕生以來，因其具有體積小、功能強(qiáng)大、開發(fā)方便等優(yōu)點(diǎn)，易于實(shí)現(xiàn)初步的數(shù)據(jù)處理、良好的人機(jī)界面以及遠(yuǎn)程通訊等功能而得到了廣泛應(yīng)用。但隨著IT技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，利用單片機(jī)開發(fā)出的各類儀表系統(tǒng)面臨著產(chǎn)品生命周期更短、對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)復(fù)用的要求更強(qiáng)以及可重配置及現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)性能等需求壓力更大。進(jìn)入新世紀(jì)后，需求推動(dòng)著單片機(jī)的蓬勃發(fā)展，許多公司如Philips、Microchip等紛紛推出了各有特色的單片機(jī)，如高速、Flash ROM化、JTAG接口以及網(wǎng)絡(luò)化接入技術(shù)等，其中ISP/IAP(In-SystemProgram/In-Application Program)更是得到了廣泛應(yīng)用。ISP編程模式是利用單片機(jī)的串行接口，在用戶設(shè)計(jì)的目標(biāo)系統(tǒng)或印刷電路板上對(duì)單片機(jī)進(jìn)行編程，從而對(duì)儀表系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)或功能重構(gòu)，避免頻繁插拔芯片，方便了系統(tǒng)特別是在現(xiàn)場(chǎng)的升級(jí)和維護(hù)。
通常情況下，典型的ISP控制是通過調(diào)用芯片的IAP服務(wù)子程序?qū)崿F(xiàn)編程的。ISP控制軟件在單片機(jī)上電復(fù)位時(shí)發(fā)送一定的時(shí)序控制進(jìn)入ISP操作，也可以通過程序中設(shè)計(jì)一定的條件進(jìn)入ISP操作。為了在較寬系統(tǒng)工作頻率下都能進(jìn)行ISP操作，單片機(jī)ISP功能的串口通訊采用自動(dòng)波特率的方式進(jìn)行的，只要系統(tǒng)的振蕩頻率足夠高，待編程單片機(jī)的波特率就可以適應(yīng)ISP編程器的通訊波特率。僅需一個(gè)串行接口的高性能、微功耗51內(nèi)核單片機(jī)在線ISP功能對(duì)于應(yīng)用于全密閉三表(電表、水表、氣表)行業(yè)的系統(tǒng)維護(hù)提供了很大的方便。
但是當(dāng)單片機(jī)設(shè)置在低功耗、WDT振蕩器模式時(shí)，由于WDT振蕩頻率只有400kHz，頻率比較低，而現(xiàn)有的ISP編程軟件的最低通訊波特率為2400，其結(jié)果就是不支持現(xiàn)有的ISP操作。主要原因就是待升級(jí)單片機(jī)的波特率和ISP下載線的通訊波特率誤差比較大，導(dǎo)致通訊出錯(cuò)，單片機(jī)和計(jì)算機(jī)之間無法建立正確的連接。在三表領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用中，單片機(jī)通常設(shè)置為內(nèi)部WDT振蕩器模式時(shí)，以達(dá)到低功耗的目的。在這種情況下，現(xiàn)有的ISP編程器和編程軟件無法和待編程單片機(jī)建立聯(lián)接，導(dǎo)致了在需要更新系統(tǒng)程序時(shí)不得不將芯片從電路板上焊下來，用專用的燒寫器燒寫芯片程序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種變波特率方式的ISP裝置并通過變波特率方式進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的方法，從而可以有效地克服由于晶振頻率低而出現(xiàn)的通訊失敗導(dǎo)致無法ISP的缺陷。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案和步驟。
變波特率方式的ISP裝置由計(jì)算機(jī)、串口電平轉(zhuǎn)換、變波特率單片機(jī)和目標(biāo)系統(tǒng)中的單片機(jī)組成。其中計(jì)算機(jī)高端ISP控制軟件通過串口電平轉(zhuǎn)換模塊和變波特率單片機(jī)相連，控制把待升級(jí)單片機(jī)的程序代碼通過串口發(fā)送到變波特率單片機(jī)。變波特率單片機(jī)的串口與待ISP的單片機(jī)的串口相連接，同時(shí)控制其復(fù)位端和電源。
現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的方法1)本發(fā)明裝置中的單片機(jī)模擬生成ISP時(shí)序，控制待ISP單片機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)編程狀態(tài)。
2)ISP升級(jí)的單片機(jī)進(jìn)入編程狀態(tài)后，首先通過串口向主控單片機(jī)發(fā)送一個(gè)固定的數(shù)據(jù)值，十六進(jìn)制數(shù)55H。
3)本發(fā)明裝置中的單片機(jī)收到待ISP升級(jí)的單片機(jī)送來固定十六進(jìn)制數(shù)0x55，對(duì)應(yīng)于0x55數(shù)據(jù)的串行波形為01010101，即為占空比為50％的方波。主控單片機(jī)測(cè)量獲得高電平和低電平脈沖寬度后，就可以據(jù)此計(jì)算得到待升級(jí)單片機(jī)串口的波特率。
4)在第3步執(zhí)行正確后，啟動(dòng)接收來自計(jì)算機(jī)串口的ISP單片機(jī)軟件代碼，并把這個(gè)代碼數(shù)據(jù)流發(fā)送給待ISP升級(jí)的單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)變波特率ISP升級(jí)。
由于本發(fā)明采用了上述技術(shù)方案和步驟，使本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，有效克服了由于波特率誤差導(dǎo)致的ISP失敗問題，具有簡(jiǎn)單實(shí)用的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明所述的變波特率方式的ISP裝置示意圖。
圖2是本發(fā)明所述的變波特率方式ISP裝置的一個(gè)實(shí)例原理圖。
圖3是本發(fā)明所述的變波特率方式ISP流程圖。
圖1中計(jì)算機(jī)高端ISP控制軟件(1)通過串口電平轉(zhuǎn)換模塊(2)和變波特率單片機(jī)(3)相連，控制把待升級(jí)單片機(jī)的程序代碼通過串口發(fā)送到變波特率單片機(jī)。變波特率單片機(jī)(3)與待ISP的單片機(jī)系統(tǒng)(4)連接。
圖2中，主控單片機(jī)為PIC16F873(U1)的第21腳連接到電阻R1的一端，該電阻的另一端連接到發(fā)光二極管D1；第22腳連接到電阻R2的一端，該電阻的另一端連接到發(fā)光二極管D2；第23腳連接到電阻R3的一端，該電阻的另一端連接到發(fā)光二極管D3。U1的第15腳通過電阻R4連接到三極管Q1的基極。U1的第16腳連接到電阻R5，第17腳連接到電阻R6，第18腳連接到電阻R7。U1的第9、10腳分別連接到晶振Y1的兩端，同時(shí)并聯(lián)接到電容C1、C2，C1、C2的另一端連接到地。
具體實(shí)施例方式
為了便于對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步理解，現(xiàn)結(jié)合圖3所述的流程，對(duì)變波特率的現(xiàn)場(chǎng)ISP升級(jí)方法做具體實(shí)施過程描述。
實(shí)施過程包括以下步驟步驟301系統(tǒng)啟動(dòng)開始，初始化相關(guān)資源。
步驟302模擬產(chǎn)生單片機(jī)ISP所需要的時(shí)序，控制待升級(jí)單片機(jī)進(jìn)入ISP程序燒寫模式，隨后設(shè)置定時(shí)器，準(zhǔn)備測(cè)量串口接收高低電平脈寬。
步驟303待升級(jí)單片機(jī)發(fā)送一個(gè)固定十六進(jìn)制數(shù)0x55，控制主機(jī)測(cè)量獲得其高低電平脈沖寬度，據(jù)此計(jì)算得到待升級(jí)單片機(jī)的波特率。
步驟304根據(jù)步驟303計(jì)算得到的波特率，設(shè)置本機(jī)串口通訊的波特率，然后發(fā)送固定十六進(jìn)制數(shù)0x55。
步驟305控制單片機(jī)等待接收待升級(jí)單片機(jī)回送的數(shù)據(jù)0x55，接收完成后，判斷是否和之前發(fā)送的數(shù)據(jù)是否相等，如果相等，說明兩個(gè)單片機(jī)的波特率匹配，否則，兩者的波特率不匹配，還需要繼續(xù)調(diào)整波特率，跳轉(zhuǎn)到步驟302，重復(fù)尋找待升級(jí)單片機(jī)的波特率。
步驟306串口發(fā)送待升級(jí)單片機(jī)軟件代碼到待升級(jí)單片機(jī)，開始ISP燒寫程序操作。
步驟307等待待升級(jí)單片機(jī)回送ISP成功標(biāo)識(shí)，如果成功，執(zhí)行步驟308，否則執(zhí)行步驟309。
步驟308ISP操作成功，控制對(duì)應(yīng)LED亮，提示成功。
步驟309ISP失敗，判斷重復(fù)ISP燒寫次數(shù)是否到指定次數(shù)，如果未到，則執(zhí)行步驟306，繼續(xù)執(zhí)行ISP燒寫。否則執(zhí)行步驟310，控制對(duì)應(yīng)LED亮，提示ISP燒寫失敗。
步驟310控制對(duì)應(yīng)LED亮，提示ISP升級(jí)燒寫程序失敗。
步驟311程序結(jié)束，退出。
權(quán)利要求
1.一種變波特率的單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置，其特征是裝置由計(jì)算機(jī)1、串口電平轉(zhuǎn)換2、變波特率單片機(jī)3和目標(biāo)系統(tǒng)中的單片機(jī)4組成。
2.按照權(quán)利要求1所述的變波特率單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置，其特征是所述的單片機(jī)由兩個(gè)組成，其中一個(gè)單片機(jī)是本裝置的控制核心，另一個(gè)是待升級(jí)的目標(biāo)單片機(jī)。
3.按照權(quán)利要求1所述的變波特率單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置，其特征是裝置中的單片機(jī)模擬產(chǎn)生ISP時(shí)序。
4.按照權(quán)利要求1所述的變波特率單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置，其特征是裝置中的單片機(jī)控制待升級(jí)單片機(jī)的電源，配合產(chǎn)生ISP時(shí)序。
5.按照權(quán)利要求1所述的變波特率單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)裝置，其特征是裝置中的計(jì)算機(jī)含有ISP軟件。
6.一種變波特率的單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)方法，其特征是包括以下步驟1)本發(fā)明裝置中的單片機(jī)模擬生成ISP時(shí)序，控制待ISP單片機(jī)進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)編程狀態(tài)。2)ISP升級(jí)的單片機(jī)進(jìn)入編程狀態(tài)后，首先通過串口向主控單片機(jī)發(fā)送一個(gè)固定的數(shù)據(jù)值，十六進(jìn)制數(shù)55H。3)本發(fā)明裝置中的單片機(jī)收到待ISP升級(jí)的單片機(jī)送來固定十六進(jìn)制數(shù)0x55，對(duì)應(yīng)于0x55數(shù)據(jù)的串行波形為01010101，即為占空比為50％的方波。主控單片機(jī)測(cè)量獲得高電平和低電平脈沖寬度后，就可以據(jù)此計(jì)算得到待升級(jí)單片機(jī)串口的波特率。4)在第3步執(zhí)行正確后，啟動(dòng)接收來自計(jì)算機(jī)串口的ISP單片機(jī)軟件代碼，并把這個(gè)代碼數(shù)據(jù)流發(fā)送給待ISP升級(jí)的單片機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)變波特率ISP升級(jí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種單片機(jī)現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)方法及其裝置。目的是提供一種變波特率方式的ISP裝置并通過該裝置對(duì)待升級(jí)單片機(jī)進(jìn)行ISP操作。本裝置由計(jì)算機(jī)、串口電平轉(zhuǎn)換、變波特率單片機(jī)和目標(biāo)系統(tǒng)中的單片機(jī)組成。主要步驟控制單片機(jī)接收來自計(jì)算機(jī)高端ISP軟件的單片機(jī)代碼，同時(shí)通過串口發(fā)送一個(gè)固定數(shù)給待升級(jí)單片機(jī)，待升級(jí)單片機(jī)回送所收到的字符。控制單片機(jī)據(jù)此不斷調(diào)整波特率，直到兩個(gè)單片機(jī)之間的波特率匹配為止。然后把升級(jí)代碼發(fā)送到待升級(jí)單片機(jī)串口，完成ISP在線燒寫功能。本發(fā)明僅使用少量資源，就可以完成可靠的ISP功能，解決單片機(jī)工作在低頻條件下導(dǎo)致的波特率太低而出現(xiàn)的常規(guī)ISP失敗現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G06F9/445GK1983232SQ20061005516
公開日2007年6月20日 申請(qǐng)日期2006年2月22日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月22日
發(fā)明者吳允平, 李汪彪, 蔡聲鎮(zhèn), 吳進(jìn)營(yíng), 蘇偉達(dá) 申請(qǐng)人:福建師范大學(xué)