基于MTV412微控制器的1对8的ISP系统

发布时间:2010年09月17

     引 言

  随着微控制器应用领域的不断扩展和深入,越来越多种类的微控制器具有ISP(In System Programming,在系统编程)功能。使用ISP可以使工厂在产品设计、制造过程中不必把微控制器从目标板中拔出,通过I2C实现在线体上程序升级。目前,在国内一线工厂,主设备(上位机)一般都用PC,这样不仅浪费资源,而且灵活性较差;同时由于在线体上只能对单个从设备进行程序更新,严重影响了工厂的生产效率。为此,本文设计了一种基于MTV412微控制器的1对8的ISP系统,主设备采用Myson公司的MTV412,可以同时对8台从设备进行在线程序更新。

  目前,51内核的微控制器ISP模式一般分为两大类:一类是使用JTAG协议的ISP模式;另一类:ISP模式是使用一条特殊的指令,使单片机进入ISP。在进入ISP模式后,要自己控制对单片机的擦除写入逻辑。这一类模式又可细分为2种不同的模式:①进入ISP模式后,单片机只提供一个接口,不再运行从设备的程序,擦写逻辑全由主设备提供,本系统中MTV412和MTV312就属于这种模式;②进入ISP模式以后,从设备会运行在某一区域已经编写的程序,芯片的编程逻辑都由芯片中这段程序控制,主设备只是作为单片机的一个数据源,向单片机传输要擦写的数据,如Winbond公司的W79E632

  1 背景介绍

  1.1 MTV412和MTV312

  MTV412和MTV312是台湾Myson公司的产品,主要是面向LCD Monitor和LCD TV的视频控制IC。该款芯片可以满足视频应用中的控制需求,因而被广泛应用于视频类产品中,在本系统中,主设备采用的是128 KBMTV412微控制器。从设备采用MTV312,是64 KB的带有ISP功能的51系列8位微控制器。

  1.2 编译环境Keil C51

  Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。它是一种专门为805l单片机设计的高效率的C语言编译器,符合ANSI标准,生产的程序代码运行速度极高,所需要的存储空间极小,完全可以和汇编语言相媲美。Cx51已被完全集成到一个功能强大的全新集成开发环境uVision2中。uVision2提供了强大的项目管理功能,可以十分方便地进行结构化多模块程序设计。本系统主设备的源代码通过Keil C51编译获得烧写所需的HEX或者BIN文档。

  1.3 切换Bank原理

  传统的51系列单片机是8位的,因此它最多可以访问64 KB地址空间,如果要用51系列的单片机访问128KB的空间,那么就必须用切换Bank的方法。一个Bank是64 KB,通过外部的硬件来选择对应的Bank。本系统中,MTV412就是通过切换Bank的方法来在线升级ISP从设备程序的。MTV412切换Bank是通过P3.5完成的。通过设置P3.5不同的电平,切换到不同的Bank区域,如果要进行4个Bank的切换,必须要由2个端口来控制。图1为MTV412的128 KB的存储空间分配。其中:Common区域用于存放上电复位程序、中断向量、全局变量、中断函数、切换Bank程序和库函数等;Bank区域用于存放一些不同的应用函数。


  如图2所示,本系统把MTV412的128 KB Falsh分为Bank0和Bankl,大小各40 KB。在Keil C51编辑器中,必须加入L51_BANK.A51汇编文件,它包含系统的Bank数目和切换Bank调用的函数和端口。


  2 系统构架

  系统架构如图3所示。首先,将从设备MTV312的文件通过Keil C51生成64 KB的HEX或者BIN文档;然后,再把主设备MTV412的文件通过Keil C5l生成128 KB的HEX或者BIN文档;最后,把从设备MTV312的BIN或者HEX分成两个32 KB,分别放在主设备MTV412 128 KB的8000H和18000H开始的位置。文件的地址空间分配如图4所示。



  通过PC或者烧录器直接把程序烧录到MTV412上。这样MTV412就可以脱离PC,通过I2C直接对从设备在生产线体上进行ISP。

  2.1 硬件实现

  主设备MTV412的硬件电路如图5所示。P6口作为SCL,P1作为SDA。因为P6是单向口,P1是双向口,SDA不仅要输出数据,还要接收ACK。P1对应8个从设备的SDA,P6对应8个从设备的SCL。MTV412的多功能口P3.0和P3.1既可以作为普通的I/O口,也可以作为I2C的SCL和SDA,或者串口RXD和TXD。本系统设为I2C端口,可以通过PC直接更新MTV412上的程序。


  2.2 软件实现

  主设备MTV412有128 KB的Flash空间。其中,Bank0(32 KB)和Bankl(32 KB)存储对应的从设备MTV312的程序数据和调用函数func0和funcl。Com- mon区域放置与从设备通信的程序,模拟ISP过程。在main函数中通过调用func0和func1,把对应的Bank0和Bank1从8000H开始的内容放入缓存区,每次读取256字节,然后在Common区中进行ISP。

  ISP时,从设备64 KB程序数据分成256个block,每个block为256字节。

  ISP过程如图6所示。


  ①进入ISP:发送I2C start→发送0x4C→发送0x77→发送I2C stop。

  ②清除Flash(硬件清除Flash):发送I2C start→发送0x7C→发送0x68和0x00→发送0x7C→发送0x00,0x00→delay 1 s→发送I2C stop。

  ③清除CRC寄存器:发送I2Cstart→发送0x7c→发送0xD0→发送I2C stop。

  ④Flash编程:发送I2C start→发送0x7C→发送0xA0,block起始地址(0x00~0xff)→发送I2C stop→循环256次(发送I2C start→发送地址0x00→发送256字节数据→发送I2C stop)。

  ⑤校验CRC:发送I2C start→发送0x7C→接收4字节CRC校验值→与软计算的CRC值比较。若相等,则发送I2C stop;否则,重新Flash编程。

  ⑥复位:发送I2C start→发送0x7C→发送0x48和0x00→发送I2C stop。

  要使从设备MTV312具有ISP的功能,须添加一段程序在从设备的主应用程序中。该程序用来响应多功能口SCL和SDA(RXD,TXD)的电平变化。在执行以下程序后,MTV312进入ISP模式:


  void Intlsp(void)interrupt 2{//从设备MTV312外部中断1

  结 语

  该系统的实现方法比较简单,可以脱离PC独立运行,同时给工厂提供更为简单、方便的在线ISP。主设备可以在线体上对从设备进行批量编程,值得在一线工厂推广使用。



  来源:蝴蝶
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