燒錄

　　我買到的型號是 STC90C516RD+，跑程序的流程大概是這樣的：

　　用C語言或者匯編寫源代碼。

　　用 Keil 編譯成hex或者bin文件。

　　用USB線連接電腦和開發(fā)板，然后用STC或普中科技的燒錄軟件把文件寫入單片機，就可以運行了。

　　開發(fā)板上集成了 CH340T 芯片，將USB轉換成串口，連接到單片機，所以電腦和單片機的通信協(xié)議是串口。（當然，準確來說，USB和串口都是串行通信）

　　hex文件其實是一個文本文件，它有固定的格式，是Intel定的。燒錄軟件其實會把它轉換成bin文件再寫入，這一過程是透明的。bin文件就是單片機可執(zhí)行的二進制代碼了。

　　Keil是個IDE，而且是收費的，只支持Windows。Linux下可以使用sdcc編譯。當然，8051的指令相對較少，完全可以自己寫一個匯編器。

　　但是，這里最關鍵的是，文件是怎么被寫入單片機的？對于此，STC是不公開的。于是……

　　下面直接上研究結果。

　　ISP協(xié)議

　　STC單片機內部ROM有一段固化的程序，稱為ISP程序，是用來支持燒錄的。早期8051并無集成此功能，要用專門燒錄器實現(xiàn)。

　　單片機斷電狀態(tài)下通電，稱為“冷啟動”，此時，CPU會先執(zhí)行該ISP程序。

　　這估計是借鑒了PC中BIOS的原理。

　　ISP程序會去檢查串口RXD是否高電平，有合法的下載命令流，如果有，就進入ISP模式；如果沒有，就直接跳轉到地址0000H執(zhí)行用戶程序。

　　因此，我們電腦（被稱為“上位機”）上的燒錄軟件，就是要讓單片機進入ISP模式，然后將數(shù)據(jù)發(fā)送給它。

　　重頭戲來了

　　首先，在單片機斷電情況下，但串口仍與PC連接時，燒錄軟件即要打開串口，以 1200/2400/4800 其中之一（建議1200）波特率，不斷往串口發(fā) 0x7F。

　　重要參數(shù)：波特率1200，停止位1，無校驗、數(shù)據(jù)位為8位。

　　重要提示：如果波特率高于4800，無法進入ISP模式。

　　此時，打開開發(fā)板電源，單片機冷啟動。檢測到串口有0x7F，進入ISP模式。并發(fā)送類似如下的回復：

　　68 00 3B 00 16 BA 16 B6 16 B6 16 BA 16 BA 16 BA 16 B6 16 B6 43 43 FD F1 30 82 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 39 16

　　68 00 是回應標識符。

　　3B 包的長度。

　　00 表示這是數(shù)據(jù)包。

　　16 BA 16 B6 16 B6 16 BA 16 BA 16 BA 16 B6 16 B6 是8次測量脈寬的數(shù)據(jù)，可以借此計算出單片機的晶振頻率、最大支持波特率。

　　43 43 表示固件版本是 4.3C。

　　FD 是單片機選項，每一位都表示一個選項信息：

　　x x x x x x x x

　　8 7 6 5 4 3 2 1

　　1=時鐘倍速，1=12T，0=6T

　　3=需要短接P1.0/P1.1 才能下載 1=關閉，0=開啟

　　4=下次下載擦DATAFLASH，0=開，1=關

　　5=時鐘增益，1=高，0=低

　　6=ALE腳，0=P4.5，1=ALE

　　7=允許訪問內部AUX RAM，1=允許，0=不允許

　　8=停止看門狗，1=復位關，0=停電關

　　倒數(shù)第二個字節(jié) 39 是校驗和。

　　最后一個字節(jié) 16 是包尾固定值。

　　其他字節(jié)對燒錄而言暫不需要。

　　包的格式

　　我們發(fā)的第一個數(shù)據(jù)0x7F和單片機第一次回應（如上），都不是真正的包，在接下來的通信中，則使用固定的包格式。其格式如下：

　　包頭 + 標識符 + 包長 + 命令 + 數(shù)據(jù) + 校驗和 + 包尾

　　包頭：2字節(jié)，固定為 46 B9。

　　標識符：2字節(jié)，上位機發(fā)往單片機的為 6A 00，單片機發(fā)往上位機的為 68 00。

　　包長：1字節(jié)，除包頭外的長度。

　　命令：1字節(jié)，代表包的類型。

　　數(shù)據(jù)：不固定長度。可以無。其長度可由包長計算得出。

　　校驗和：1字節(jié)，除包頭、校驗和本身、包尾外的數(shù)據(jù)的校驗和。

　　包尾：1字節(jié)，固定為 16。

　　校驗和的計算方法

　　校驗和計算方法為 標識符、包長、命令、數(shù)據(jù) 4個部分的數(shù)據(jù)，各字節(jié)相加，取低8位。

　　命令類型

　　00： 數(shù)據(jù)

　　80： 確認

　　82： 關閉

　　84： 擦除ROM

　　8D： 設置選項

　　8E： 確認波特率

　　8F： 校驗波特率

　　10： 未知

　　50： 未知

　　數(shù)據(jù)包格式

　　上位機發(fā)往單片機的數(shù)據(jù)即二進制代碼文件，它被封裝在上述的包：數(shù)據(jù)一節(jié)中，但它本身也是有格式的：

　　占位符 + 地址 + 長度 + 代碼數(shù)據(jù)

　　占位符：2字節(jié)，固定為 00 00。

　　地址：2字節(jié)，表示代碼的地址。

　　長度：2字節(jié)，表示代碼的長度。

　　代碼數(shù)據(jù)：其長度由上面字段指出。

　　燒錄過程總結

　　上面已經將STC的通信協(xié)議格式分析完畢了。需要具體分析的只剩下命令的含義、各個數(shù)據(jù)的含義了。這些都是后話了。至少關于燒錄，上面的信息已經夠多了。

　　首先，單片機斷電。燒錄程序啟動，以1200波特率不斷往其串口發(fā)送0x7F。然后通電。

　　收到單片機信息的回復，此回復主要包括脈寬、型號、選項等信息。

　　由收到的脈寬值，計算出重裝值，并發(fā)送給單片機。等待約200ms。同時由脈寬值計算出單片機最大支持的波特率，然后切換到某波特率（不得超出最大波特率），等待回應。

　　如果收到正確的回復，則表示波特率可行，則切換到1200波特率，并發(fā)送一個波特率確認的包文。發(fā)送完，等待約200ms，然后切換回原來的波特率，等待回應。

　　如果收到單片機的波特率確認包文，表示到目前為止，一切正常。否則，就算失敗。

　　連續(xù)發(fā)送約5次重新握手的包文并等待回應。如果收到回應，表示一切正常，可以開始發(fā)送代碼數(shù)據(jù)了。否則就是失敗。

　　將代碼數(shù)據(jù)分割成一定大小的包發(fā)送并等待正確回應。

　　設置單片機選項。

　　發(fā)送50包文，等待正確回應。然后發(fā)送關閉包文。

　　關閉串口，結束通信。

　　STC還支持熱啟動燒錄，就是不用先斷電再通電，而是在通電狀態(tài)下可以直接燒錄。看來，ISP程序一直在監(jiān)聽串口。普中科技的“自動下載軟件”就是用這種方法燒錄的。其技術細節(jié)，以后再更新。

　　注意

　　在通信過程中，單片機內部的ISP每次都會啟動一個定時器，目測大概是2s，一旦通信過程中超時，單片機就會馬上終止通信并跳轉到0000H處執(zhí)行用戶程序。