1/stc單片機(jī)下載程序的原理

首先我們要理解stc單片機(jī)下載程序的原理。在stc單片機(jī)中有兩個(gè)程序區(qū)：用戶(hù)程序區(qū)和ISP監(jiān)控程序區(qū)。

這是stc89c52單片機(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)中的內(nèi)容。

根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，我們可以知道，當(dāng)冷啟動(dòng)或者對(duì)ISP_CONTR寄存器送入60H產(chǎn)生復(fù)位以后，單片機(jī)會(huì)從ISP監(jiān)控程序區(qū)開(kāi)始執(zhí)行程序。

如果這時(shí)候檢測(cè)到合法的ISP下載命令流（后面會(huì)說(shuō)什么是ISP的合法下載流），則ISP監(jiān)控程序開(kāi)始與ISP下載軟件通信（如stc-isp），軟件也會(huì)進(jìn)入編程模式，向監(jiān)控程序發(fā)送程序碼，監(jiān)控程序接收程序碼，并將其寫(xiě)入用戶(hù)程序區(qū)中。成功后，用戶(hù)程序立即生效，開(kāi)始運(yùn)行用戶(hù)程序。

如果這時(shí)候沒(méi)有檢測(cè)到合法的ISP下載命令流，單片機(jī)就會(huì)從用戶(hù)程序區(qū)開(kāi)始執(zhí)行程序。

2/冷啟動(dòng)下載

我們剛開(kāi)始接觸stc單片機(jī)一般采用的都是冷啟動(dòng)來(lái)下載程序。但是這樣做有一定的缺點(diǎn)。

首先，單片機(jī)頻繁的上電掉電會(huì)影響單片機(jī)的壽命，且一些特殊的外圍電路要求一直保持有電狀態(tài)。

其次，也是我主要想說(shuō)的一點(diǎn)是，市面上的USB轉(zhuǎn)TTL模塊質(zhì)量參差不齊，絕大多數(shù)模塊都沒(méi)有做好隔離，導(dǎo)致電流會(huì)從模塊的TX和RX倒灌進(jìn)單片機(jī)，如果此時(shí)單片機(jī)上的電壓高于單片機(jī)的上電復(fù)位檢測(cè)門(mén)檻電壓的話(huà)，就會(huì)導(dǎo)致單片機(jī)無(wú)法冷啟動(dòng)，進(jìn)而無(wú)法成功下載程序。

我測(cè)量了市面上購(gòu)買(mǎi)的兩款USB轉(zhuǎn)TTL模塊（PL2303）（ch340系列沒(méi)有做好隔離的話(huà)也會(huì)出現(xiàn)同樣的情況），一款模塊會(huì)給單片機(jī)提供3.3V電壓，這時(shí)候5V單片機(jī)的冷啟動(dòng)就很可能失敗。另一款模塊會(huì)給單片機(jī)提供2V電壓，可見(jiàn)這兩款USB轉(zhuǎn)TTL模塊都是無(wú)法正常給3.3V單片機(jī)燒錄程序的。

大廠的單片機(jī)開(kāi)發(fā)板上下載電路的隔離一般是做的非常好的，我用做測(cè)試的是郭天祥的TX-1C開(kāi)發(fā)板，USB只能給單片機(jī)提供0.02V的電壓。

數(shù)據(jù)手冊(cè)中給我們提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的PL2303下載電路，其中紅色箭頭指向的那個(gè)電阻和二極管就是起隔離作用的。當(dāng)然，如果對(duì)隔離要求更為嚴(yán)格的話(huà)，還是要去查看芯片（PL2303,CH340,FT232等）的數(shù)據(jù)手冊(cè)，設(shè)計(jì)最為合適的下載電路。

3/自動(dòng)下載程序

說(shuō)是自動(dòng)下載程序，其實(shí)是和冷啟動(dòng)下載程序相對(duì)的，也就是可以不掉電下載程序。

講解原理之前我們先要說(shuō)一下什么是“合法的ISP下載命令流”。

在我們按下“下載/編程”后，電腦會(huì)通過(guò)串口給單片機(jī)發(fā)送一系列數(shù)據(jù)。

如果我們?cè)趕tc-isp上勾選了發(fā)送自定義命令的話(huà)，stc-isp首先會(huì)按照我們?cè)O(shè)置的波特率、停止位等配置向單片機(jī)發(fā)送我們自定義的命令。

然后stc-isp會(huì)以我們?cè)O(shè)置的最低波特率和默認(rèn)配置向單片機(jī)不斷發(fā)送0x7F，這通常就是我們說(shuō)的“合法的ISP下載命令流”。

我們?cè)倩貞浺幌聅tc單片機(jī)下載程序需要什么。第一是需要程序沖ISP監(jiān)控程序區(qū)運(yùn)行，第二是需要檢測(cè)到合法的ISP下載命令流。由于ISP下載命令流是stc-isp提供給我們的，所以我們其實(shí)可以檢測(cè)到合法的ISP下載命令流以后進(jìn)行一個(gè)軟復(fù)位，復(fù)位到ISP監(jiān)控程序區(qū)，這樣便可以避免冷啟動(dòng)，直接下載程序了。

4/代碼實(shí)現(xiàn)

作者這里使用的是STC89C52單片機(jī)，不同的單片機(jī)的寄存器不太一樣，但原理相通，只需要根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)稍作修改即可。

作者將自動(dòng)下載的代碼封裝成函數(shù)方便調(diào)用。

首先是serve.c中的代碼：

//配置串口
void uart_init(void)
{
		TMOD = 0x20;    
		TH1 = 0xfd;     
		TL1 = 0xfd;     
		TR1 = 1;       
		REN = 1;       
		SM0 = 0;      
		SM1 = 1;       
		EA = 1;         					
		ES = 1;        
}

serve.h:

/*
funtion:automatic download
explanation:			
		switch:#define _DOWNLOAD_(before #include"serve.h")
		remember to use uart_init before!				
*/
					
#ifdef _DOWNLOAD_
					
#include<reg52.h>

sfr ISP_CONTR = 0xe7;
uint8_t uart_ser_n = 0;
		
void uart1_ser() interrupt 4
{ 
		RI = 0;        //清空接收標(biāo)志位
		if(SBUF == 0x7f)  //STC下載指令0X7F
		{ 
				uart_ser_n  ;   //判斷位自加
				if(uart_ser_n == 10) //如果收到10次0X7F
				{
						uart_ser_n = 0;   //判斷位清0
						ISP_CONTR = 0x60;//復(fù)位命令  
				}
		}
		else
		{
				uart_ser_n = 0;	
		}
}
				


#endif

/*
explanation:
    crystal frequency:11.0592MHz
    bps:9600
	timer1:mode2
	UART:mode1
*/

extern void uart_init(void);

下面是main.c中的一個(gè)小示例：

#define _DOWNLOAD_
#include"serve.h"
#include<reg52.h>

int main()
{
	uart_init();
    while(1)
	{
		P1 = ~P1;
		delay_ms(100);
	}
}

5/補(bǔ)充說(shuō)明

1.這里作者并沒(méi)有選擇使用stc-isp上的發(fā)送自定義命令，因?yàn)椴还馨l(fā)送不發(fā)送自定義命令，stc-isp最后總是要不斷發(fā)送0x7F的ISP下載流，作者偷了個(gè)懶，就不用配置自定義命令了，這樣別人拿過(guò)我的單片機(jī)也可以直接自動(dòng)下載了。

那可能有人會(huì)問(wèn)：既然總是要發(fā)送0x7F的ISP下載流，那為什么stc-isp還要設(shè)置”發(fā)送自定義命令“這樣一個(gè)功能呢？

因?yàn)樵诎l(fā)送自定義命令時(shí)我們可以自主選擇串口通信的波特率、校驗(yàn)位、停止位等參數(shù)，且可以自主設(shè)置命令，這樣就使得自動(dòng)下載這個(gè)功能非常靈活，在比較復(fù)雜的項(xiàng)目里面使用自主設(shè)置命令會(huì)更加合適。

2.關(guān)于stc不同單片機(jī)型號(hào)之間的區(qū)別，stc12、stc15和stc8支持更多復(fù)位方式，可以通過(guò)配置寄存器設(shè)置更多種“自動(dòng)下載”，大家有興趣可以自行翻閱數(shù)據(jù)手冊(cè)。

3.網(wǎng)上還有很多種“自動(dòng)下載”的辦法。有人使用外部中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)下載”。工作流程是這樣的：點(diǎn)擊下載程序后按下按鍵，單片機(jī)進(jìn)入外部中斷。在中斷服務(wù)函數(shù)中給單片機(jī)一個(gè)復(fù)位信號(hào)，實(shí)現(xiàn)“自動(dòng)下載”。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是占用的資源少（一個(gè)外部中斷），缺點(diǎn)是還需要按按鍵。其實(shí)不管怎么變形，我們只要理解了前面說(shuō)的單片機(jī)下載程序的原理之后，所有的"自動(dòng)下載"都是一樣的。

4.很有意思的是硬件的自動(dòng)下載，通過(guò)硬件電路，在點(diǎn)擊下載程序之后，改進(jìn)過(guò)的USB轉(zhuǎn)TTL模塊自動(dòng)實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)復(fù)位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)下載，這個(gè)思路和我們前面說(shuō)的都不太一樣，但是還是需要冷啟動(dòng)是硬傷。大家有興趣可以自行搜索。