單片機(jī)小白學(xué)步(10) 單片機(jī)程序下載相關(guān)知識(shí)

作為基礎(chǔ)知識(shí)補(bǔ)充，本篇詳細(xì)介紹了串口、51單片機(jī)的ISP下載等知識(shí)，雖然這些知識(shí)并不一定要很了解也能學(xué)習(xí)單片機(jī)，但是有一些概念有時(shí)對(duì)解決問(wèn)題還是很有好處的。

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前面已經(jīng)說(shuō)了，單片機(jī)相當(dāng)于一個(gè)微型電腦，所以單片機(jī)是可以執(zhí)行程序的。在電腦上，我們可以上網(wǎng)下載各種游戲各種軟件，但是單片機(jī)這灰不溜秋的一塊芯片，怎么讓它執(zhí)行程序呢？不要急，這就給大家介紹相關(guān)知識(shí)。這里涉及到一些專(zhuān)業(yè)詞匯，可能大家不明白，但是并沒(méi)有很大影響，大致了解就好了，有興趣的可以上網(wǎng)搜索去了解下。另外等學(xué)到后面，不少概念也自然就明白了。

串口（RS232、UART）

廣義上而言，串行接口簡(jiǎn)稱(chēng)串口，也稱(chēng)串行通信接口，是采用串行通信方式的擴(kuò)展接口。我們比較熟悉的USB接口，全名通用串行總線(xiàn)（Universal Serial BUS），就屬于串口。串口還包括UART、RS232、RS422、RS485等。通常狹義上，我們所說(shuō)的串口指的是RS232、UART這一類(lèi)串口，常稱(chēng)為COM接口。

老式的臺(tái)式計(jì)算機(jī)和部分筆記本上就有RS232串口（RS232指RS232電平的串口）。后來(lái)由于這種串口使用很少、速度較慢、體積較大而逐漸在筆記本甚至臺(tái)式機(jī)上被淘汰了。

而51單片機(jī)具有UART串口（UART = Universal Asynchronous Receiver/Transmitter, 通用異步收發(fā)傳輸器，指的是TTL電平的串口）。

UART與RS232區(qū)別主要在于其電平定義不同。UART是TTL電平，定義3~5V為高電平，表示“1”，0V為低電平，表示“0”，就和前文說(shuō)的一樣；而RS232是負(fù)邏輯電平，它定義+5~+12V為低電平，表示“0”，而-12~-5V為高電平，表示“1”。

標(biāo)準(zhǔn)串口指的就是RS232串口（也叫做COM接口），如圖就是臺(tái)式電腦機(jī)箱后面的標(biāo)準(zhǔn)串口。

給單片機(jī)下載程序

一些讀者可能已經(jīng)猜到，給單片機(jī)裝進(jìn)程序是通過(guò)電腦并且是使用串口來(lái)完成的。但是很可惜只猜對(duì)了一半。

說(shuō)點(diǎn)題外話(huà)，為了感覺(jué)“專(zhuān)業(yè)”一點(diǎn)，以后不要再說(shuō)給單片機(jī)“裝程序”了，專(zhuān)業(yè)點(diǎn)的說(shuō)法應(yīng)該是燒寫(xiě)程序，或者下載程序。讀者很可能會(huì)好奇為什么叫燒寫(xiě)程序呢？難道下載程序的時(shí)候，要用火烤一烤單片機(jī)嗎？當(dāng)然不是。這個(gè)就像馬路為什么叫馬路一樣，是有來(lái)歷的，想知道具體原因，還是等大家學(xué)習(xí)了單片機(jī)，了解早期ROM的工作原理再去深究吧。

回歸正題，不同的單片機(jī)燒寫(xiě)程序的方式是不一樣的。剛開(kāi)始介紹STC單片機(jī)的時(shí)候，我提到了它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)：可使用串口下載程序，不知讀者有沒(méi)有注意到。同樣是51單片機(jī)，Atmel的產(chǎn)品分為兩種，一種是早期的89Cxx系統(tǒng)，這種型號(hào)的單片機(jī)下載程序時(shí)，需要把單片機(jī)取下來(lái)，使用專(zhuān)用的編程器燒寫(xiě)程序，非常麻煩；另一種是后來(lái)推出的支持ISP的89Sxx系列（ISP = In System Programming，在線(xiàn)編程），只需要幾根線(xiàn)連接單片機(jī)和下載器，就能輕松下載程序。

ISP在線(xiàn)編程

什么是ISP呢？ISP意為在線(xiàn)編程，其作用在于，下載程序的時(shí)候，單片機(jī)不需要從已有的電路中取下來(lái)。大家可能體會(huì)不到這樣有什么好處，但是它的好處還是非常明顯的。下面我舉個(gè)例子。

有一天你給客戶(hù)設(shè)計(jì)了一種電器，是通過(guò)單片機(jī)控制的。然后很多人都購(gòu)買(mǎi)了，但是過(guò)了一段時(shí)間，你發(fā)現(xiàn)你寫(xiě)的程序有問(wèn)題，或者有些地方需要優(yōu)化一下，但是你賣(mài)出去的產(chǎn)品，程序已經(jīng)寫(xiě)在里面了呀。這個(gè)時(shí)候，如果你用的單片機(jī)不支持ISP，你得親自一個(gè)個(gè)的去找客戶(hù)，把他們的產(chǎn)品拆下來(lái)，然后取下單片機(jī)，燒好程序，再裝回去。如果你設(shè)計(jì)不當(dāng)，單片機(jī)還是焊接在電路上的，取不下了，那就更慘了。

但是有了ISP就不一樣了。你可以設(shè)計(jì)好產(chǎn)品，然后把ISP接口留出來(lái)。發(fā)現(xiàn)程序有問(wèn)題，你把寫(xiě)好的新的程序發(fā)到網(wǎng)上，然后群發(fā)一批電子郵件，告訴你的客戶(hù)，用產(chǎn)品附贈(zèng)的下載線(xiàn)連接電腦和你的產(chǎn)品ISP接口，然后安裝一個(gè)下載軟件，把新的程序下載進(jìn)去，就可以用了。你甚至可以在說(shuō)明書(shū)上寫(xiě)，我們的產(chǎn)品軟件經(jīng)常會(huì)更新，請(qǐng)自行到官網(wǎng)下載最新軟件，這樣簡(jiǎn)直是一勞永逸。

所以一個(gè)小小的改進(jìn)，就帶來(lái)了如此大的變化。要用單片機(jī)，我選ISP，實(shí)惠又好用。

而STC單片機(jī)不僅支持ISP下載，而且只需要通過(guò)串口和電腦連接就可以下載，這樣又省去了我們購(gòu)買(mǎi)編程器的錢(qián)，實(shí)在是物美價(jià)廉，適合我們使用。

USB與串口的轉(zhuǎn)換模塊

由于USB接口與單片機(jī)的TTL串口不一樣，不能直接連接，一般通過(guò)轉(zhuǎn)換芯片來(lái)連接。連接到USB接口的轉(zhuǎn)換芯片則要求在電腦上安裝相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)程序很容易在網(wǎng)上找到。

USB、RS232、UART三者之間的轉(zhuǎn)換都有芯片可以實(shí)現(xiàn)，并且很容易買(mǎi)到做好的成品模塊。下面給出了幾種常用的轉(zhuǎn)接器。

第一個(gè)是USB轉(zhuǎn)TTL串口，這是最常用的一種轉(zhuǎn)接器，常稱(chēng)為USB轉(zhuǎn)TTL小板，USB-TTL轉(zhuǎn)接板，常用轉(zhuǎn)換芯片為PL2303，需要在電腦上安裝對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)程序。

USB轉(zhuǎn)RS232串口，常用轉(zhuǎn)換芯片為CH341，使用時(shí)要在電腦上安裝CH341的驅(qū)動(dòng)程序，可以在百度上搜索

RS232串口轉(zhuǎn)TTL串口，電平轉(zhuǎn)換芯片是MAX232，如果你的電腦有串口，可以直接使用這種轉(zhuǎn)接器，然后把TTL串口一端接到單片機(jī)上，這個(gè)不需要驅(qū)動(dòng)程序。

也有這種集成了三種接口轉(zhuǎn)換功能的 USB – RS232串口 – TTL串口轉(zhuǎn)接板，如圖所示。這個(gè)功能比較強(qiáng)大，但是電子市場(chǎng)不一定能買(mǎi)到。

市面上的成品單片機(jī)學(xué)習(xí)板，很多都提供USB接口，或者RS232串口+USB接口。一方面USB接口負(fù)責(zé)給單片機(jī)供電，另一方面，USB轉(zhuǎn)TTL，或RS232轉(zhuǎn)TTL已經(jīng)集成在學(xué)習(xí)板上。

參考電路圖

下面順便提供這些模塊的參考電路原理圖，不需要掌握。如果有需要自己制作這些模塊，可以參考這幾個(gè)電路圖。

MAX232電路圖

PL2303電路圖

USB-RS232電路圖

51單片機(jī)程序的燒寫(xiě)

關(guān)于AT89Cxx系列單片機(jī)使用的編程器下載，以及AT89Sxx系列單片機(jī)使用的ISP方式下載程序，不做詳細(xì)介紹，這里我們主要介紹STC單片機(jī)的串口下載方式。STC單片機(jī)燒寫(xiě)程序時(shí)，電腦端除了驅(qū)動(dòng)以外，一般使用宏晶專(zhuān)用的STC-ISP軟件進(jìn)行下載。其界面如圖。

這里先說(shuō)一點(diǎn)注意事項(xiàng)。STC-ISP軟件最好在宏晶官網(wǎng)下載最新版本。在首次運(yùn)行時(shí)常常會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似下圖中的情況，提示部件XXX不能注冊(cè)。對(duì)應(yīng)Win7系統(tǒng)可以先嘗試右擊STC-ISP的exe程序文件，選擇“以管理員身份運(yùn)行”（如果是XP系統(tǒng)，則只需以管理員身份登錄計(jì)算機(jī)運(yùn)行程序）。如果還是不行，則需要上網(wǎng)下載提示的XXX.DLL或XXX.OCX文件，放在C:WindowsSystem32文件夾中，然后以管理員身份運(yùn)行C:WindowsSystem32cmd.exe，輸入regsvr32 C:WindowsSystem32xxx.dll回車(chē)，進(jìn)行注冊(cè)。這樣的文件是系統(tǒng)動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)文件，是程序執(zhí)行所需要的，有些電腦里沒(méi)有，或者無(wú)法注冊(cè)，所以會(huì)發(fā)生這種情況。

如果你已經(jīng)購(gòu)買(mǎi)了USB轉(zhuǎn)串口模塊，你可以安裝好對(duì)應(yīng)驅(qū)動(dòng)并把它插到電腦的USB口上，如果是成品學(xué)習(xí)板，就用給學(xué)習(xí)板供電，然后把下載線(xiàn)連接到電腦上。如果一切順利，我們可以在電腦上右擊“我的電腦”（XP系統(tǒng)）或“計(jì)算機(jī)”（Win7以上系統(tǒng)），管理，打開(kāi)設(shè)備管理器，在設(shè)備管理器中就能看到相應(yīng)的串口，如圖。

希望本篇看完了，大家把STC-ISP軟件安裝到自己的電腦上，有條件的把驅(qū)動(dòng)也安裝好。具體下載方法將在隨后進(jìn)行介紹。

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