利用Flash實(shí)現單片機系統的在線(xiàn)維護

1 引 言

單片機應用系統具有結構簡(jiǎn)單，可靠性高，靈活性強，性能價(jià)格比高等特點(diǎn)，如今已被廣泛地應用于計算機行業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。隨著(zhù)單片機應用的推廣，相應地帶來(lái)了單片機系統的維護問(wèn)題，特別是在相同硬件結構條件下多個(gè)版本軟件的管理問(wèn)題，因此實(shí)現單片機系統的在線(xiàn)維護是非常必要的。

2 系統設計原理

單片機系統的在線(xiàn)維護有兩種情況，一種就是就將系統的程序分成兩個(gè)部分，并分別裝載到單片機的EPROM與FLASH中，如AT89C52等，因為 EPROM一般需要通過(guò)專(zhuān)門(mén)的編程儀器才能實(shí)現編程，所以一般是不能在線(xiàn)更改的；但是由于FLASH可以在線(xiàn)進(jìn)行改寫(xiě)，通過(guò)對FLASH的在線(xiàn)編程就可實(shí)現單片機系統的在線(xiàn)維護了。此時(shí)的FLASH芯片也可以看成是一個(gè)擴展的程序存儲器。另一種情況就是具備程序加載功能的芯片，如TMS320VC33、 TMS320F206等，它們在系統啟動(dòng)時(shí)從FLASH中加載程序并執行，此時(shí)只要動(dòng)態(tài)維護FLASH中程序就可以實(shí)現對系統的維護了。

本文以ATMEL公司的AT89C52單片機為例，采用串行通信方式，對單片機系統在線(xiàn)維護的實(shí)現進(jìn)行闡述。在系統中，程序按一定規則分別裝載在 AT89C52以及FLASH中，在保持AT89C52中程序不變的情況下，根據系統的需求可以動(dòng)態(tài)更新FLASH中的程序。AT89C52中的程序與 FLASH中的程序有如下的結構關(guān)系。

圖1 AT89C52與FLASH的程序結構關(guān)系圖

上圖中，通常稱(chēng)AT89C52中的程序為引導程序，FLASH中的程序稱(chēng)為加載程序。引導程序應該具有基本的功能，如初始化、系統的公用功能、中斷向量定義等，還要有加載程序的功能（具有串行通信的能力，并對FLASH芯片進(jìn)行讀/寫(xiě)操作）。維護時(shí)，將.BIN程序文件通過(guò)PC機串口發(fā)送給 AT89C52，AT89C52接收數據并將其寫(xiě)入到FLASH芯片中，這樣只要更新BIN程序文件就可以對單片機系統的軟件進(jìn)行維護。

3 硬件結構圖示與說(shuō)明

硬件電路如圖2示。

圖2 AT89C52與SST29EE010的接口電路

圖2中SST29EE010的22引腳（信號）接地址線(xiàn)A15的反，這樣就可以在MCU產(chǎn)生8000H～0FFFFH尋址范圍時(shí)選通SST29EE010，相應地對SST29EE010芯片的開(kāi)鎖與關(guān)鎖寫(xiě)操作的2AAAH、5555H地址值也要分別加上8000H（有關(guān)SST29EE010芯片的開(kāi)鎖、關(guān)鎖控制，請參考《單片機與嵌入式系統應用》 2003年第8期P31-32）。

SST29EE010空間大小為128K字節，而AT89C52的最大尋址空間為64K，本文不考慮擴展的問(wèn)題，直接將高地址A15、A16分別接地，只使用SST29EE010芯片的128K字節空間中的0000H~7FFFH的32K空間。要利用更多的空間，需要對尋址進(jìn)行擴展。

4 軟件的設計與開(kāi)發(fā)

系統軟件的開(kāi)發(fā)包括兩個(gè)方面：即引導程序的開(kāi)發(fā)和加載程序的開(kāi)發(fā)。引導程序的開(kāi)發(fā)是系統的基礎，主要的功能是實(shí)現MCU的初始化，存儲器檢查，FLASH可用性檢查，串行通信功能的實(shí)現，對FLASH程序的加載以及出錯報警等，引導程序的工作流程如圖3所示。

圖3 引導程序工作流程圖

引導程序中有四個(gè)重要部分，AT89C52初始化、串行中斷服務(wù)程序以及程序加載指令的實(shí)現，以及命令代碼的解析等。在系統沒(méi)有加載程序之前引導程序處在等待加載的狀態(tài)，直到加載完成才可能進(jìn)入正常工作模式，并且在引導程序進(jìn)入正常工作模式時(shí)，也還可以通過(guò)調用程序加載模塊（子程序）進(jìn)行程序的更新。