AT89S52單片機(jī)的USB下載線設(shè)計(jì)

　1 引言

　　不同的單片機(jī)有不同的下載線，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)有不同的下載軟件和硬件驅(qū)動(dòng)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(kāi)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(chǎng)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(lái)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(duì)這個(gè)串口進(jìn)行讀寫(xiě)操作。

　　另一種方式是單獨(dú)開(kāi)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(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序，在對(duì)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(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)程序?qū)ο螺d線進(jìn)行讀寫(xiě)，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(pán)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。

　　在圖2 中，ALE 接為低電平，表示一個(gè)獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線配置。PDIUSBD12 的A0 腳與80C51 的任意一個(gè)I/O 口相連。該端口控制PDIUSBD12 的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。80C51 的多位地址和數(shù)據(jù)總線可直接與PDIUSBD12 的數(shù)據(jù)總線相連。

　　80C51 的頻率輸入可由PDIUSBD12 的CLKOUT 提供。

　　2.4 下載線接口電路

　　下載線的電路由三個(gè)部分組成，分別是單片機(jī)控制部分、USB 接口處理電路和下載線接口電路。

　　其中USB 接口處理電路是采用D12 芯片與系統(tǒng)控制單片機(jī)芯片的連接方式采用了模擬總線的方式進(jìn)行連接，數(shù)據(jù)端口連接到單片機(jī)的P0 端口，并在P0 端口上接了一個(gè)上拉排阻實(shí)現(xiàn)了端口輸出高電平。將D12 的讀寫(xiě)控制分別接到P3.6 和P3.7 引腳，地址端A0 接到P1.1 引腳上。其時(shí)鐘信號(hào)從CLKOUT 輸出，連接到單片機(jī)AT89S52 的XTAL1 上，作為單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖3 所示。