單線(xiàn)SPI的在線(xiàn)編程方案

　　“串口下載”是大多數工程師最早接觸的程序下載方式，尤其是一開(kāi)始使用51單片機的工程師們。隨著(zhù)硬件集成度越來(lái)越高，芯片資源不斷被壓縮，工程師也想到了另一種“串口下載”方式，只需一根數據線(xiàn)即可。

　　隨著(zhù)半導體行業(yè)的飛速發(fā)展，芯片集成度越來(lái)越高，隨之研發(fā)設計出來(lái)的PCBA大小已經(jīng)能和硬幣比肩，功能卻一點(diǎn)都沒(méi)有受到影響，是如何做到的呢?在不影響功能的情況下盡量裁剪硬件資源，這是每個(gè)工程師都頭疼的問(wèn)題，關(guān)鍵在于裁剪后如何保證編程能夠正常進(jìn)行。

　　編程接口多種多樣，包括工程師們熟悉的UART、I2C、SPI、SWD等，一般需要2-6根線(xiàn)進(jìn)行燒錄，而其中有一種編程接口只需要一根數據線(xiàn)即可實(shí)現程序的燒寫(xiě)，這對必須盡量壓縮硬件資源的工程師來(lái)說(shuō)是一個(gè)很好的消息。

　　圖1 硬幣大小的PCBA

　　如圖硬幣大小的PCBA如今并不少見(jiàn)，要在如此小的體積上集成完善的功能，硬件資源復用或壓縮是一種可靠的手段，其中使用盡可能少的接口完成編程動(dòng)作可以達到壓縮硬件資源的目的。

　　單線(xiàn)串口

　　單纖串口是串行接口的一種通訊方式。串行接口 (Serial Interface) 是指數據一位一位地順序傳送，其特點(diǎn)是通信線(xiàn)路簡(jiǎn)單，只要一對傳輸線(xiàn)就可以實(shí)現雙向通信(可以直接利用電話(huà)線(xiàn)作為傳輸線(xiàn))，從而大大降低了成本，特別適用于遠距離通信，但傳送速度較慢。一條信息的各位數據被逐位按順序傳送的通訊方式稱(chēng)為串行通訊。串行通訊的特點(diǎn)是：數據位的傳送，按位順序進(jìn)行，最少只需一根傳輸線(xiàn)即可完成。

　　圖 2 串行數據幀

　　單線(xiàn)串口：全稱(chēng)為“單線(xiàn)異步串行通訊接口”，本文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“單線(xiàn)串口”。

　　標準串口：全稱(chēng)為“標準異步串行通訊接口”，本文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“標準串口”。

　　單線(xiàn)串口與標準串口均使用一樣的通訊協(xié)議，區別在于標準串口使用兩根數據線(xiàn)通訊(TXD和RXD)，單線(xiàn)串口只有一根數據線(xiàn)來(lái)同時(shí)兼備發(fā)送和接收功能。因此，單線(xiàn)串口采用半雙工的通訊方式，具體的單線(xiàn)串口接線(xiàn)圖可參考下圖所示。

　　圖 3 單線(xiàn)串口接線(xiàn)示意圖

　　從圖中可以看出，只需接入四根線(xiàn)(MOD，/RESET，VCC，GND)就可以進(jìn)行程序燒寫(xiě)了。其中只有一根為數據線(xiàn)，用于收發(fā)數據。

　　芯片內標示的這個(gè)通訊口(MOD/IO)還可以被用來(lái)做工作模式選擇，比如在上電復位的同時(shí)，檢測MOD管腳的輸入時(shí)序波形，根據這個(gè)時(shí)序波形判斷進(jìn)入到不同的工作模式，比如進(jìn)入單線(xiàn)串口編程模式。進(jìn)入單線(xiàn)串口編程模式后，MOD管腳的功能即轉換為數據通訊。這樣可以最大化的減少程序燒寫(xiě)所使用的編程口線(xiàn)，達到進(jìn)一步壓縮硬件資源的目的。