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摘要：下載電纜被廣泛應(yīng)用于電子系統(tǒng)設(shè)計與調(diào)試過程中。本文介紹它的基本原理和編程控制方法；針對目前單片機(jī)的isp串行編程模式列舉實(shí)例，簡要介紹at89s5x的串行編程的方法和部分協(xié)議，使用vc編程，應(yīng)用下載電纜實(shí)現(xiàn)對at89s5x系列單片機(jī)的isp編程；文末提出統(tǒng)一下載電纜硬件或軟件的設(shè)想，并提供可以下載支持多種單片機(jī)isp編程軟件的網(wǎng)址。

關(guān)鍵詞：下載電纜 串行編程 at89s5x isp

引言

隨著電子技術(shù)的日益發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，封裝日趨小型化，相應(yīng)的對系統(tǒng)板級調(diào)試?yán)щy也在加大。ieee制定了標(biāo)準(zhǔn)測試端口與邊界掃描的標(biāo)準(zhǔn)ieee std 1149.1，這就是jtag接口協(xié)議。jtag接口通過tck、tdi、tdo、tms四根信號線，以串行模式為系統(tǒng)提供了對復(fù)雜芯片的各引腳連通性測試，進(jìn)步還能實(shí)現(xiàn)對可編程芯片的配置與處理器芯片的調(diào)試等等。下載電纜就是一種使用計算機(jī)的并行端口通過軟件的仿零點(diǎn)實(shí)現(xiàn)jtag接口協(xié)議，訪問可編程芯片的廉價工具。本文使用的下載電纜是altera公司為其可編程邏輯器件開發(fā)的byteblastermv電纜。isp（在系統(tǒng)可編程的簡稱）是最先由lattice公司提出的一種技術(shù)，是通過同步串行方式實(shí)現(xiàn)對其可編程邏輯器件的重配置。isp與jtag的接口協(xié)議很相像，只是后者形成了標(biāo)準(zhǔn)。isp現(xiàn)在已經(jīng)成為一種概念，它的提出改變了傳統(tǒng)硬件系統(tǒng)開發(fā)的流程，大大方便了開發(fā)者，加快了開發(fā)速度�，F(xiàn)在大多數(shù)的可編程器件（fpga、cpld、dsp、mcu……）都支持isp特性。單片機(jī)也不例外，atmel公司推出的at89s系列51單片機(jī)也符合isp特性。

1 下載電纜的硬件

要實(shí)現(xiàn)jtag接口協(xié)議可以使用專用的ic，如74lvt8980、74lvt8990，它與mcu配合可以提供高速的jtag串行訪問，成本較高。下載電纜則是實(shí)現(xiàn)jtag接口協(xié)議的廉價方案。它僅命名用74hc244做線路驅(qū)動，由計算機(jī)的并行端口引出i/o作為tck、tdi、tdo、tms等信號線。由于并口在spp模式下共有3個端口——數(shù)據(jù)輸出端口、控制輸出端口、狀態(tài)輸入端口，各種下載電纜究竟從那個端口引出jtag信號線幾乎都不相同，圖1、圖2是兩種下載電纜的原理圖。

并口簡介：

計算機(jī)的并行端口工作在spp模式下，對它的控制是通過數(shù)據(jù)輸出端口、控制輸出端口、狀態(tài)輸入端口來實(shí)現(xiàn)的。

并行口有25個引腳，其中包括8位數(shù)據(jù)線、5位狀態(tài)線、4位控制線。

數(shù)據(jù)端口（378h）：d0～d7用于數(shù)據(jù)輸出。

狀態(tài)端口（379h）：*s7（busy）、s6（nack）、s5（pe）、s4（select）、s3(nerror)。

控制端口（37ah）：*c3（nselin）、s2（ninit）、*c（anutofeed）、*c0(nstrobe)。

（）（端口地址是缺省的lpt1設(shè)置；*表示此引腳有反向器）

表1為并行端口定義。對應(yīng)原理圖有：

altera的下載電纜

tck、tdi、tms、tdo分別對應(yīng)d0、d6、d1、*s7；

atmel的電纜

tck、tdi、tms、tdo分別對應(yīng)*c0、d0、*c3、s6。

表1 并行端口定義表

2 下載電纜的編程方法

用計算機(jī)控制下載電纜實(shí)現(xiàn)jtag協(xié)議，就是對并口3個i/o端口的讀寫操作，用0-1的變化來模擬jtag時序。在win98和win2000環(huán)境下讀寫i/o，需要驅(qū)動程序。本文使用driverlinx port i/o driver(可以從www.sstnet.com下載)來實(shí)現(xiàn)i/o端口訪問。安裝dlportio以后，通過調(diào)用dlportio.dll動態(tài)連接庫中的

uchar dlport_api d1portread portuchar(in ulong port)；

void dlport_api d1portwrite portuchar(in ulong port,in uchar value)；兩個函數(shù)就可以訪問位于378h、379h、37ah（這是缺省的lpt1設(shè)置）的3個并口i/o端口。程序段1實(shí)現(xiàn)了對altera下載電纜的一次電平賦值：

程序段1

altera下載電纜電平賦值函數(shù)

void cavrispdlg::setbit(){

unsigned char value=0;

if(!m_tck)value|=0x01;

if(!m_tms)value|=0x02;

if(!m_tdi)value|=0x40;

dlportwriteportuchar(0x378,value);

value=dlportreadportuchar(0x379)；

if(value & 0x80)m_tdo=0；

else m_tdo=0;

}

通過以上程序依次改變jtag各接口i/o的電平狀態(tài)，模擬jtag協(xié)議的時序，就可以訪問支持jtag標(biāo)準(zhǔn)的各種芯片。

3 isp協(xié)議的解析與實(shí)現(xiàn)

對at89s5x系列單片機(jī)isp編程不使用jtag協(xié)議，而使用spi同步串行接口協(xié)議，如圖3所示。

針針這種8位spi接口協(xié)議，我們使用數(shù)組來模擬時序：

時鐘信號固定為unsigned char sck[19]={0,0,1,0,1,0,1,0,1,0,10,1,0,1,0,1,0,1,0,0};

輸出的數(shù)據(jù)信號由程序?qū)崿F(xiàn)情況自動生成數(shù)組unsigned char mosi[19]；

輸入的數(shù)據(jù)根據(jù)讀入的信號生成數(shù)組unsigned char miso[19]；

再調(diào)用上文的setbit（）函數(shù)，依次發(fā)送19位的jtag接口i/o狀態(tài)，同時讀入返回信號，即完成一次對at89s5x芯片的spi單字節(jié)訪問。

在單字節(jié)訪問基礎(chǔ)上，參考atmel公司的at89s5x數(shù)據(jù)手冊的串行編程指令表中的指令格式，就可以實(shí)現(xiàn)isp了。

表2為at89s51串行編程指令表。

表2 at89s51串行編程指令集

注：①串行編程要在rst端接高電平情況下實(shí)現(xiàn)；②x表示此位關(guān)心；③a11～a0是要訪問字節(jié)地址；④d7～d0是讀寫的數(shù)據(jù)；⑤b1、b2是保護(hù)位；⑥lb3～lb1表示3種狀態(tài)。

針對at89s51單片機(jī)，其標(biāo)志字節(jié)為：（00h）1eh、（02h）51h、（04）06h.

程序段2將得到at89s51單片機(jī)的標(biāo)志字節(jié)。（其中spicomm()為spi單字節(jié)訪問函數(shù)）。

程序段2

獲得at89s51單片機(jī)標(biāo)志字節(jié)的程序段

cstring str;

for(addr=1;addr<3;addr ){

m_comm=0x28;

spicomm();

m_comm=addr;

spicomm();

m_comm=0;

spicomm();

m_comm=0;

spicomm();

str.format(“0xx”,m_dat);

m_out =str;

}

圖4是at89s51進(jìn)行串行編程時的硬件原理圖。

4 小結(jié)

下載電纜為我們提供了深入芯片內(nèi)部的觸手。通過jtag標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，我們可以用下載電纜檢查芯片焊接連通性、重新配置可編程器件、下載程序固件以及調(diào)試處理器的運(yùn)行。

小到8位單片機(jī)at89s5x、avr的串行編程，可編程器件max7000的配置；大到32位嵌入式處理器的調(diào)試，上萬門fpga芯片的配置都可以見到下載電纜的身影。例如，arm使用下載電纜的jtag仿真可以通過embeddedice接口實(shí)現(xiàn)對arm的開發(fā)調(diào)試，或者使用arm的邊界掃描特性為嵌入式系統(tǒng)板下載啟動程序等等。

目前下載電纜的使用越來越多，各個廠商分別推出了自已的符合jtag標(biāo)準(zhǔn)的芯片或者是使用isp技術(shù)的新產(chǎn)品。與此同時，下載電纜的種類也非常多，大多數(shù)的區(qū)別僅在于并口信號與jtag信號的對應(yīng)關(guān)系不同。往往有時候開發(fā)一個產(chǎn)品，要用到很多種不同的電纜。我們希望可以使用一種標(biāo)準(zhǔn)的下載電纜來實(shí)現(xiàn)所有jtag應(yīng)用；或者是通過一個計算機(jī)程序可以通過配置文件來使用各種下載電纜。在我們的blmvisp軟件中，就支持了現(xiàn)有的兩種電纜。

使用isp技術(shù)可以大大加快硬件開發(fā)速度。下載電纜與計算機(jī)軟件的配合使用也可以降低開發(fā)成本，非常適合個人愛好者與初學(xué)者使用。

有興趣的讀者可以下載blmvisp演示版的vc源程序壓縮包（demo_blmvisp.zip），以便參考；也可以訪問：http://51kaifa.nease.net或者email:blmv@eyou.com。