SM2965微控制器及其ISP應(yīng)用技術(shù)

1、        摘要：文中分析了SynCMOS公司的在線可編程（ISP）微控制器SM2965的性能特點(diǎn)、存貯器結(jié)構(gòu)及特殊功能寄存器。介紹了SM2965的ISP功能和使用方法。    關(guān)鍵詞：ISP；微控制器；UART；快閃存儲(chǔ)器；SM2965 “在系統(tǒng)編程”（InSystemProgramming，簡稱ISP）技術(shù)的出現(xiàn)是對(duì)傳統(tǒng)編程方法的重大突破，它是指在用戶設(shè)計(jì)的微控制器系統(tǒng)中為配置新的系統(tǒng)功能而對(duì)器件進(jìn)行重新編程，并在線地將程序代碼（固件）下載到程序存儲(chǔ)器中的一種編程技術(shù)，繼SST

2、公司推出具備ISP功能的FlashFlex51系列微控制器之后，PHILISPS、WINBOND、LG、ATMEL、SynCMOS等公司都相繼推出了具有ISPIAP（InApplication Programming）功能的51系列微控制器，這些器件的增強(qiáng)性能主要表現(xiàn)在下面幾方面：    （1）內(nèi)部ROM采用FLASH存儲(chǔ)器，容量可達(dá)3264k字節(jié)，內(nèi)部RAM容量可達(dá)5121024個(gè)字節(jié)；      （2）增加了特殊功能寄存器，以增強(qiáng)控制功能；    （3）內(nèi)部配置有看門狗定時(shí)器復(fù)位電路；

3、60;   （4）為降低EMI，可禁止ALE輸出；    （5）具有雙DPTR指針。這些功能使得微控制器的外部擴(kuò)展進(jìn)一步得到簡化，從而形成了真正的“單片”結(jié)構(gòu)。筆者在POS收費(fèi)終端機(jī)中更換了SynCMOS公司的SM2965作為主處理器，因此，不用修改其它硬件，而僅利用微控制器串行口即方便地實(shí)現(xiàn)了ISP功能，本文將對(duì)SM2965的ISP功能和使用方法加以介紹。1  SM2965的主要特點(diǎn)和標(biāo)準(zhǔn)80C52相比，SM2965具有以下特點(diǎn)：    編程電壓為5V；    集成了64k

4、字節(jié)片內(nèi)FLASH存儲(chǔ)器（包括實(shí)現(xiàn)ISP功能的下載程序空間）；    實(shí)現(xiàn)ISP功能下載程序空間可設(shè)置為N×200H（N08）；    具有256字節(jié)的片內(nèi)RAM768字節(jié)的片內(nèi)擴(kuò)展RAM（ERAM）；    內(nèi)含看門狗定時(shí)器；    對(duì)PLCC和QFP封裝型號(hào)增加了P4口，即：P40P43；    為降低EMI，在不需要時(shí)，可禁止ALE信號(hào)輸出；    復(fù)位后，如硬件檢測(cè)程序存儲(chǔ)器空間0000H地址為空，

5、則可自動(dòng)執(zhí)行ISP功能程序。<-標(biāo)題EN(開始)->2 SM2965的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)21  程序存儲(chǔ)器SM2965內(nèi)部集成了64k字節(jié)的FLASH存儲(chǔ)器作為程序存儲(chǔ)器，其地址范圍為00000H0FFFFH，可用于存放執(zhí)行用戶程序的應(yīng)用程序和執(zhí)行ISP功能的下載程序。執(zhí)行ISP功能的下載程序空間最大可配置到4k字節(jié)，空間大小為N×200H字節(jié)，N為0時(shí)表示不配置下載程序，64k字節(jié)FLASH存儲(chǔ)器將全部用于應(yīng)用程序；N為1時(shí)表示0FE00H0FFFFH共有200H個(gè)字節(jié)配置給下載程序空間來使用，而N8則表示下載程序空間達(dá)到最大配置，為4k字節(jié)。具體的程序空間組成如圖1

6、所示。0FFFFH（N×200H）為下載程序的入口地址。從0000HFDFFH供應(yīng)用程序使用；N的大小只能通過商用編程器來配置。一旦在編程器上配置了N0，那么，在系統(tǒng)中便無法再改變ISP空間的配置。 22  數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器SM2956在標(biāo)準(zhǔn)的80C52內(nèi)核的基礎(chǔ)上增加了768字節(jié)的片內(nèi)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器Expanded Ram（ERAM），這使得片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的總?cè)萘窟_(dá)到1k字節(jié)。其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器組成如圖2所示。另外，還增加了8個(gè)特殊功能寄存器，以用于實(shí)現(xiàn)SM2965的增加功能。表1所列為SM2965增加的特殊功能寄存器。3  特殊功能寄存器31  ISP特殊功能寄

7、存器  與ISP功能有關(guān)的特殊功能寄存器有FAH、FAL、FDAT、SCONF和FCR，其中FAH×256FAL為編程狀態(tài)下的目標(biāo)地址，F(xiàn)DAT為編程數(shù)據(jù)。SCONF為系統(tǒng)控制寄存器，SCONF中的位2與ISP功能有關(guān)，而36位則保留未用。SCONF的復(fù)位狀態(tài)為00000010B；SCONF的各位定義如下：     其中，WDR為看門狗定時(shí)器溢出位；OME為片內(nèi)擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器ERAM選擇位，1選擇片內(nèi)，0選擇片外；ALEI為ALE輸出禁止位；ISPE為ISP功能總允許禁止位，1表示允許，0表示禁止。將ISPE設(shè)置為0可屏蔽全部ISP功能，因此在

8、執(zhí)行應(yīng)用程序時(shí)將ISPE設(shè)置為0可有效防止FLASH存儲(chǔ)器的內(nèi)容被非法改寫。  FLASH控制寄存器FCR在編程時(shí)將起關(guān)鍵作用，F(xiàn)CR的26位保留未用。FCR復(fù)位狀態(tài)為00000000B。其各位定義如下：其中，START為ISP功能啟動(dòng)位。START1，則啟動(dòng)ISP功能，具體功能由F1、F0決定，如表2所列。START0時(shí)，ISP操作無效。    當(dāng)START置1后，SM2965硬件將自動(dòng)鎖存地址和數(shù)據(jù)，并獲得程序指針控制權(quán)，直到ISP功能結(jié)束，START自動(dòng)復(fù)位為0為止。下載程序中無須檢查START的狀態(tài)。    FLAS

9、H存儲(chǔ)器的一個(gè)頁面為200H字節(jié)。執(zhí)行ISP功能時(shí)，需要指定FLASH存儲(chǔ)器地址。執(zhí)行字節(jié)編程功能時(shí)，F(xiàn)LASH存儲(chǔ)器地址為編程字節(jié)的目標(biāo)地址；而在執(zhí)行頁面擦除功能時(shí)，該地址則為該頁面內(nèi)的任一地址；而執(zhí)行整片擦除和芯片寫保護(hù)的地址則為0000H0FFFFH范圍內(nèi)任一地址；    執(zhí)行整片擦除時(shí)，SM2965將擦除ISP下載程序空間外的所有FLASH存儲(chǔ)器；而執(zhí)行芯片寫保護(hù)功能時(shí)，SM2965存儲(chǔ)器將讀出內(nèi)容全部為“00H”。32  ISP特殊功能寄存器使用舉例  例1：編程22H到地址1005H     

10、 MOV SCONF，04H；開放全部ISP功能      MOV FAH，10H；目標(biāo)地址高地址10H      MOV FAL，05H；目標(biāo)地址低地址05H    MOV FDAT，22H；寫入數(shù)據(jù)：22H      MOV FCON，80H；設(shè)置START位為1，啟動(dòng)字節(jié)編程功能，將22H固化到1005H，ISP功能結(jié)束后，START 自動(dòng)復(fù)位為0，PC指向 下一條指令  例2：擦除253CH地址所對(duì)應(yīng)的頁面   以51

11、2字節(jié)為一頁，則253CH處于頁面地址范圍為2400H25FFH，執(zhí)行下面程序后，該頁面將全部寫成0FFH。    MOV SCONF，04H；開放全部ISP功能    MOVFAH，25H；目標(biāo)地址高地址25H或24H      MOVFAL，3CH；目標(biāo)地址低地址3CH或任意    MOV FDAT，00H；寫入數(shù)據(jù)：00H或任意    MOV FCON，82H；設(shè)置START位為1，啟 動(dòng)頁面擦除功能。ISP功 能結(jié)束后，STAR

12、T自動(dòng)復(fù)位為0，PC指向下一條指令  例3：整片擦除    MOV SCONF，04H；開放全部ISP功能    MOVFAH，00H；目標(biāo)地址高地址00H或任意      MOVFAL，00H；目標(biāo)地址低地址00H或任意    MOVFDAT，00H；寫入數(shù)據(jù)：00H或任意    MOVFCON，83H；設(shè)置START位為1，啟動(dòng)整片擦除功能。ISP功能結(jié)束后，START自動(dòng)復(fù)位為0，PC指向下一條指令4  M29

13、65的在系統(tǒng)中編程方法41  實(shí)現(xiàn)ISP功能的硬件電路  將主機(jī)（PC機(jī)或服務(wù)器）通過一定的通信信道與由SM2965組成的微控制器系統(tǒng)相連，即可將固件下載到SM2965的FLASH存儲(chǔ)器中。SM2965可通過并口或串口與主機(jī)相連，通常使用串口更為方便，其硬件連接如圖3所示。SM2965串行口的信號(hào)時(shí)序滿足RS232C要求，但電平為TTL電平，因此，需將TTL電平轉(zhuǎn)換為RS232C電平，轉(zhuǎn)換芯片可使用MC1488MC14889、MAX232、ICL232等集成電路。42  實(shí)現(xiàn)ISP功能的編程方法  SM2965的FLASH程序存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有兩種程序，分別為

14、執(zhí)行用戶程序的應(yīng)用程序和執(zhí)行ISP功能的下載程序?？赏ㄟ^兩種途徑進(jìn)入下載程序，一種是在SM2965上電后，由硬件自動(dòng)判別FLASH程序存儲(chǔ)器0000H地址中的數(shù)據(jù)是否為“空”（即0FFH），如不為0FFH，則從0000H地址處執(zhí)行應(yīng)用程序，否則跳轉(zhuǎn)到下載程序的入口地址，其入口地址由通過編程器寫入芯片的配置來確定。另一種是從應(yīng)用程序直接跳轉(zhuǎn)到下載程序入口地址。后者常通過中斷啟動(dòng)ISP下載程序。在下載程序執(zhí)行完畢后，可以通過硬件復(fù)位、看門狗復(fù)位或直接跳到0000H地址來啟動(dòng)應(yīng)用程序。通過串行口中斷來啟動(dòng)ISP操作的軟件流程如圖4所示，而主機(jī)控制ISP的流程如圖5所示。為了防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中出現(xiàn)誤碼，通常在發(fā)送數(shù)據(jù)包的過程中，還必須加入CRC校驗(yàn)以用于糾錯(cuò)。    以上敘述的是UART通信，使用中也可以選擇其它通信方式：如RF、IR、CAN、LAN以及Internet。若通過調(diào)制解調(diào)裝置連接到Internet，則可實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的遠(yuǎn)程升級(jí)和調(diào)試診斷。因此，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，使用具有ISP功能的電子產(chǎn)品，對(duì)于縮短開發(fā)進(jìn)程，提高產(chǎn)品適應(yīng)性