一種AT89S52的USB下載線設(shè)計(jì)

　　1引言

　　隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，支持ISP或IAP的單片機(jī)芯片日益增加，這類單片機(jī)芯片的程序下載采用了下載線的方式。這種串行程序下載方式所用的電平為TTL電平，對單片機(jī)接口來說非常安全。單片機(jī)生產(chǎn)廠商推薦使用ISP程序下載方式，如AT89S5X芯片支持ISP功能，并用AT89S5X芯片取代了AT89C5X芯片。

　　另一方面，單片機(jī)的程序的寫入也從使用燒寫器寫入演化為使用下載線從計(jì)算機(jī)中將程序直接寫入。下載線就是將計(jì)算機(jī)中的單片機(jī)程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片的連接線。下載線與計(jì)算機(jī)的連接接口可分為串口下載線、并口下載線和USB接口的下載線。這種串行程序下載方式所用的電平為TTL電平，對單片機(jī)接口和單片機(jī)芯片來說更加安全。同時(shí)，采用下載線的程序?qū)懭敕绞讲恍枰看螌纹瑱C(jī)從應(yīng)用電路中取下，既節(jié)省了時(shí)間，又完全可靠。

　　從計(jì)算機(jī)角度來看，今天計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)的外部接口也在不斷的改變，其中主要作為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的外部接口有串行接口、并行接口和USB(Universal SerialBus， USB)接口。而通用串行總線(USB)具有高速、使用靈活方便等特點(diǎn)，成為了計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，并在計(jì)算機(jī)外部接口不斷增多的趨勢。為了適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，采用USB接口的下載線是勢在必行。

　　但是，不同的單片機(jī)有不同的下載線，一般來說，對應(yīng)有不同的下載軟件和硬件驅(qū)動程序。這些軟件和程序隨著功能的完善和操作等原因還有不同的版本。這造成下載線的使用者需要不斷的更新軟件，也讓使用者在更換單片機(jī)時(shí)不僅更換下載線，還要熟悉新的下載軟件。為此，如果能設(shè)計(jì)一種不需要下載軟件的下載線或統(tǒng)一操作的下載軟件，則能大大提高單片機(jī)程序下載的操作效率。研究和開發(fā)一種通用而不需下載軟件的USB接口的單片機(jī)的下載線更為必要。

　　2硬件設(shè)計(jì)

　　2.1設(shè)計(jì)思想

　　為了能夠使用和兼容傳統(tǒng)的下載線，一種方式是在計(jì)算機(jī)中連接一個(gè)USB轉(zhuǎn)并口(或串口)的連接線，然后再連接一根傳統(tǒng)的下載線。在市場上，很多USB轉(zhuǎn)并口的線是給打印機(jī)專用的，它并不是一個(gè)模擬并口，而是模擬了一個(gè)USB打印機(jī)，是不能用來連接并口下載線進(jìn)行程序下載的。USB轉(zhuǎn)串口則不一樣，因?yàn)樗钦嬲脑陔娔X上模擬了一個(gè)串口，一般的編程軟件都可以對這個(gè)串口進(jìn)行讀寫操作。

　　另一種方式是單獨(dú)開發(fā)的USB編程器，其功能包含了USB接口和下載線(也有一部分還帶有編程器等功能)，一些USB編程器內(nèi)部結(jié)構(gòu)是一個(gè)USB轉(zhuǎn)串口的芯片轉(zhuǎn)成串口后再接后續(xù)編程電路，這樣的方式與單獨(dú)的USB轉(zhuǎn)串口加下載線的原理和連接是相同的。

　　不管是哪一種下載線，都需要對應(yīng)的驅(qū)動程序和下載程序，當(dāng)然，這些下載線也支持在線仿真等功能。

　　為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中不需要安裝下載線驅(qū)動程序，在對下載線控制系統(tǒng)調(diào)試完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就可使用系統(tǒng)中自有的USB驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)程序?qū)ο螺d線進(jìn)行讀寫，這樣既能保證了在所有計(jì)算機(jī)上都可以通用，又實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中不需要專用的下載程序，只需要如磁盤操作一樣進(jìn)行復(fù)制、粘貼或其他文件復(fù)制操作即可將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。

　　2.2選用接口器件

　　在考慮了若干USB接口芯片后，選用Philips公司的PDIUSBD12作為系統(tǒng)的USB接口芯片，該芯片僅是一塊USB轉(zhuǎn)并行接口的系統(tǒng)芯片，所有的應(yīng)答數(shù)據(jù)都由單片機(jī)提供，能夠滿足設(shè)計(jì)需要。

　　PDIUSBD12是一款性價(jià)比很高的USB器件，完全符合USB1.1版的規(guī)范，PDIUSBD12通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器進(jìn)行通信的高速通用并行接口。PDIUSBD12引腳功能如圖1所示。

　　圖1 PDIUSBD12引腳圖

　　2.3 PDIUSBD12與單片機(jī)連接

　　在Philips的PDIUSBD12文檔中，發(fā)布了一個(gè)與80C51的典型應(yīng)用電路，如圖2所示。

　　圖2 與8051并行接口舉例