STC新型单片机的ISP程序设计

随着单片机技术的不断发展，IAP(In-Application-Programming)功能的支持越来越普遍，这给应用系统程序代码升级带来了极大的方便。但是，ISP(In-System-Programming)程序的设计以及程序空间的安排等，是需要开发者认真细致考虑的。本文针对STC新型单片机的应用ISP程序设计作了详细的介绍，以STC11F62X为例，详细说明了具体实现过程，并给出了Keil-C源代码。

一.STC新型单片机介绍

STC11/10xx系列单片机是宏晶科技设计生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，是高速、低功耗、超强干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但速度快8-12倍。内部集成的FLASH寿命可达10万次，并且完全支持ISP和IAP功能。该系列针对不同功能、电压、封装等的型号规格非常齐全。所有的STC11/10xx系列单片机内部都固化了宏晶科技的ISP程序，不需要并行编程器，通过RS232串口就可以烧录用户程序。但一些系统为了程序保密或者采用其他诸如RS485通讯或其他通讯方式的需要，仍然需要自己编写ISP程序用于系统升级。在STC11/10xx系列单片机中以IAP打头的芯片型号，用户程序和数据FLASH是统一寻址，允许在用户程序中擦写FLASH，因此可以编写自己的ISP程序。

本程序例子中选用的单片机是IAP11F62X，包含内部可用的62kFLASH空间和扩展的1024字节XRAM。

二.单片机内部FLASH存储器安排

为了充分使用单片机内部FLASH，将FLASH划分为三部分：

三.ISP实现基本结构

满足系统升级条件

软复位

结束

擦写

接收数据，运行IAP程序对FLASH编程实现用户代码升级

用户程序可以有多种方式判断是否跳转ISP监控程序：

1.串口接收到特殊格式指令；

2.用户板上指定的按键或跳线组合；

3.由用户板操作功能选择。

四.IAP程序设计

IAP程序设计比较简单，只需对几个特殊功能寄存器进行操作就可以完成FLASH的擦除和改写。

附件二.IAP_11_10.C是IAP程序的C源代码；附件三. IAP_11_10.h是头文件说明，其中可以看到对FLASH存储器的安排：

#define FPRG_END    0xEFFF    /* 用户程序末地址(60k) */

#define BOOT_ADR 0xF000    /* 在线升级监控程序地址(1k) */

#define FDAT_ADR    0xF400    /* 数据FLASH地址(1k数据) */

#define FDAT_PGN        2    /* 数据FLASH页数(1k字节2页) */

程序中需要说明的几点是：开启IAP功能前，将中断允许EA暂存到位变量ea_tmp，并将中断禁止；关闭IAP功能时再将中断恢复。另外，根据硬件选择的振荡器频率，在IAP_11_10.h中设置适当的参数。

五.ISP程序设计

ISP程序中主要是根据串口接收到的指令，调用IAP函数进行操作。附件四. ISP_DEMO.C是ISP程序的C源代码。附件五.BOOT.A51是程序初始化代码，由于ISP程序被安排从0xF000地址开始，因此与普通程序初始化代码STARTUP.A51不同，BOOT.A51中指定了代码地址是从0xF000开始，即：“CSEG  AT  0xF000”。

生成ISP_DEMO程序需要在Keil-C中建立工程文件，除了包含ISP_DEMO.C，还应包含IAP_11_10.C及BOOT.A51。另外还需设置程序空间地址范围：在Target选项卡中，Off-chip Code memory设置Start:0xF000，Size:0x0400

另外，ISP_DEMO程序中同时支持EEPROM读写。程序开始时将1k字节FLASH数据读入xdata缓冲区备用。指令操作过程中，实际都只在xdata缓冲区中操作，直到退出ISP程序前，才将数据FLASH扇区擦除并将1k字节数据全部写入。

如果用户程序开启了看门狗，进入ISP监控程序后，在看门狗最长复位时间内，如果串口没有收到有效的系统复位通讯指令数据，芯片会自动复位返回用户程序区运行。这样可以防止ISP程序的误入，当然还可以修改ISP监控程序作更多的标志和判断以及程序陷阱，进一步防止ISP程序的误操作。

六.用户程序设计

在用户程序设计中，应该包含有判断以及跳转ISP监控程序的代码段。附件六.TEST.C是一个简单的用户程序的例子，程序通过两种方式可进入ISP监控程序：同时按下两个按键或者串口在250mS之内接收到特殊字符’Z’和’z’。

生成TEST程序也需要在Keil-C中建立工程文件，除了包含TEST.C，还应包含IAP_11_10.C

七.与计算机连接的通讯协议

升级用户代码时，需要与计算机进行通讯，一般采用RS232串行通讯，数据协议采用简单协议。本文例子采用的通讯协议可以用串口测试程序(RS232.EXE)进行程序升级测试，注意：选择22.1184晶体2倍速再复位，这样通讯速率才是115.2kBps。

1.复位指令(计算机->单片机)

计算机发送四字节复位指令：21H,5AH,00H,A6H，单片机返回复位信息。

2.复位信息(单片机->计算机)

复位信息为25字节，前三字节为单片机公司特征字符(如：“ADI”“SST”“STC”)，最后一字节为效验和。

3.数据包格式

计算机发送数据包格式：07H，0EH，长度，数据，效验和(长度与数据的效验和)。

4.擦除指令

计算机发送数据包，其中数据只有一字节，内容为：字符’A’或’C’。单片机擦除用户程序区后返回一字节06H表示成功；05H表示失败。

5.编程指令

计算机发送数据包，其中数据内容：’W’，00H，地址高字节，地址低字节，程序数据。单片机返回一字节06H表示成功；05H表示失败。

6.读EEPROM指令

计算机发送数据包，其中数据内容：’R’，长度，地址高字节，地址低字节。单片机返回一字节05H表示失败；06H表示成功然后紧跟的是读出的数据字节和效验。

7.写EEPROM指令

计算机发送数据包，其中数据内容：’E’，00H，地址高字节，地址低字节，EEPROM数据。单片机返回一字节06H表示成功；05H表示失败。

8.运行用户程序

计算机发送数据包，其中数据只有一字节，内容为：字符’U’。单片机返回一字节06H表示成功，然后跳转用户程序运行。

八.结束语

根据以上ISP程序设计，大家可以修改ISP代码，丰富其他的ISP功能(如：口令控制、数据加密等)，尝试设计自己的ISP程序。

魏东 tonywei@tom.com

2009-6-25