在應用可編程測控網(wǎng)絡(luò )設計

電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來(lái)越快，怎樣縮短設計時(shí)間，快速推出產(chǎn)品，降低設計成本和提高系統整體性能是每個(gè)設計人員共同關(guān)心的問(wèn)題。一種叫做在應用可編程(In Application Programming-IAP)的設計方案應運而生，它可以在現場(chǎng)(當原存在的代碼正在運行時(shí))重新寫(xiě)入運行代碼。這種方案的優(yōu)點(diǎn)是可以降低開(kāi)發(fā)代碼的時(shí)間、可在裝配線(xiàn)上測試和改裝產(chǎn)品、可在現場(chǎng)修正代碼錯誤、可以容易地添加產(chǎn)品新功能甚至可以遠程進(jìn)行系統的升級。目前，實(shí)現在應用可編程一般有兩種方法:一種方法是使用與單片機配套的專(zhuān)用芯片;另一種是采用新型的支持在應用可編程的單片機。本文介紹一種基于A(yíng)T89C51單片機的在應用可編程的設計方案，它只占用AT89C51的UART，只需少數的幾塊芯片就能實(shí)現上述功能。特別適用于需要用UART進(jìn)行通訊的測控網(wǎng)絡(luò )的設計。

1 設計思路

　　基于8051核的單片機提供兩個(gè)獨立的地址空間，一個(gè)用于程序存儲器，一個(gè)用于數據存儲器。這種特殊的地址結構在任何情況下都不會(huì )將數據寫(xiě)入程序空間，保護程序代碼不會(huì )被數據覆蓋，但這種特性使單片機在應用可編程不能實(shí)現。如果采用一種方法“欺騙”系統使之誤認為程序存儲器即為數據存儲器，則可向程序存儲器中寫(xiě)數據了。“欺騙”系統的方法是在IAP期間暫時(shí)將程序存儲器“重新分類(lèi)”為數據空間而不是程序空間，然后在IAP完成后再將它重新分類(lèi)為程序空間。這種方案需要一款存儲器既可以當作數據存儲器又能作為程序存儲器?，F在市面上的多種具有掉電保護功能的靜態(tài)隨機存儲器既具有數據存儲器的高讀寫(xiě)速度又具有程序存儲器的非揮發(fā)性。如DALLAS公司的DS1230Y-70是與通用RAM27256管腳兼容的，內嵌鋰電池保護的非易失性存儲器，讀寫(xiě)速度為70ns，掉電狀態(tài)下可以保存數據10年。

　　按照上述思路設計的具有在應用可編程能力的單片機系統結構框圖如圖1所示。該系統有以下幾個(gè)特點(diǎn):(1)有三塊RAM，其中RAM3是數據存儲器，RAMA、RAMB既是數據存儲器又是程序存儲器，RAMA和RAMB采用DS1230Y-70靜態(tài)RAM。RAMA和RAMB具有相同的地址，當其中一塊作為程序存儲器時(shí)，另一塊是數據存儲器。AT89C51的數據空間與地址空間分開(kāi)的特性保證了這兩塊存儲器不會(huì )沖突。(2)增加了選擇電路，用來(lái)將程序存儲器和數據存儲器“重新分類(lèi)”，通過(guò)DN_CON控制信號線(xiàn)來(lái)選擇是將WR信號還是將PSEN信號送入相應的靜態(tài)RAM。(3)增加了串行EEPROM以保存重要的信息，如模塊號及下載標志等。

　　AT89C51具有4K的片內Flash 存儲器，可以存放引導程序。系統初始化、串口中斷等程序作為引導程序，固化在A(yíng)T89C51的Flash 存儲器中，而將主程序放在32KB的靜態(tài)RAM程序存儲器中。因此，該系統程序存儲器的地址空間從0000h～03FFh和8000H～0FFFFH。而數據存儲器地址從0000H～0FFFFH，如圖2所示。引導程序中將串口中斷設定為最高優(yōu)先級，當AT89C51接收到程序代碼下載的命令后，將向8000H～0FFFH的數據空間依次寫(xiě)入程序代碼。當程序代碼寫(xiě)結束時(shí)，改變DN_CON控制信號，使原來(lái)的數據存儲器變?yōu)槌绦虼鎯ζ?，而原?lái)的程序存儲器變?yōu)閿祿鎯ζ?。在串口中斷程序結束時(shí)，將堆棧中的串行中斷返回指針指向8000H，并退出中斷，使程序跳至8000H運行下載的程序代碼。圖2中串行EEPROM采用基于I2C總線(xiàn)的24C01芯片，用以存放一些關(guān)鍵的數據信息，如測控模塊的站號、下載標志等。