采用RS485连接的mega8的在系统升级.doc

MEGA8单片机的远距离在线升级设计 广州市天河双龙电子有限公司 耿德根 北京汇讯电子技术有限公司 张树民 摘要：本文介绍了如何利用MEGA8通过RS485总线进行远距离在线升级的方法，介绍了MEGA8的BOOT功能，并给出了比较详细的程序流程图和部分源程序。由于该部分具有通用性，所以可很容易地移植到AVR其它MEGA系列的设计方案中。 关键词：ISP，IAP，BOOT引导，RISC，熔丝位 一、MEGA8单片机简介 ATMEL公司最新推出的AVR系列单片机MEGA8，内含8K FLASH程序存储器，1K的内部SRAM，512字节的内部EEPROM。为了便于升级，除了提供ISP在线编程功能以外，还提供了BOOT引导功能，为实现IAP在系统升级提供了可能。 与传统的51单片机不同，MEGA8为RISC结构，在16MHz的晶振下，可以提供高达16MIPS的处理性能，外设包括1个USART同异步串口，1个SPI接口，1个TWI（兼容I2C协议）接口，3个PWM，2个8位定时器，1个16位定时器，一个模拟比较器，还有最多6路10bit、2路8bit 的A/D接口等，内部还自带WDT、BOD，及最高达8M的可校准RC，供电电压最宽可从2.7V到5.5V。由于它具有如此多的功能及相对低廉的价格，使其在工控、仪表、电力、医疗、通讯、家电等诸多电子领域取得了广泛的应用。 二、ISP和IAP ISP即在系统编程（In System Program），可以通过下载线对PCB板上的单片机直接进行烧录，而不必将单片机取下来，这已经大大方面了我们的设计，而最新的IAP，即在应用中编程（In Application Program），则可以通过在程序运行中接收新的升级数据，然后将自身重新编程的一个过程。这需要一个引导程序，而这个程序可以由用户编写后保存在单片机的BOOT区当中。下面通过一个实际的例子，介绍MEGA8如何实现远距离在线升级。 三、系统简介 本系统包括30个分机，采用RS485总线连接，由上位计算机进行总控制。系统构成如图一。MEGA8含有一个USART，本次只使用其异步通讯功能。具体设置为19200bps、8、N、1工作方式，经过MAX485E芯片转换为RS485工作电平。MAX485E的DT和RT接在一起，由MEGA8单片机的PD2口控制，这样可以避免单片机在发送的时候接收自己发送的数据。 图一 由于计算机只提供RS232接口，而要使用RS485通讯，就必须进行接口转换。目前市场上有多种型号RS232-RS485接口模块，功能也很强。基本上都采用了串口窃电、波特率自适应技术等，极大地简化了用户的重复开发，本次采用了迈威公司的MWE485-A型号转换模块。实际测试在19200波特率下，传送距离可达600m，发送和接收非常可靠。 四、MEGA8的BOOT介绍 由于MEGA8具有IAP可在应用中升级的功能，本系统在软件设计上采用了BOOT引导功能。主程序采用C语言编写，BOOT程序则采用了汇编编写。为了提高下载速度，本次设计放弃了ATMEL提供的AVRPROG烧录软件，另外采用了一个下载烧录速度较高的通讯协议，在程序代码量比较大的时候，具有更明显的速度优势，并且也便于用户二次开发。 MEGA8的引导功能可通过相应的熔丝位来确定，BOOT引导程序的入口、BOOT区的大小可以通过烧录单片机的BOOTSZ1、BOOTSZ0两个熔丝位来确定，熔丝位如表一： 表一 单片机复位后向量入口也是通过烧录单片机的BOOTRST熔丝位来确定。熔丝位如表二： 表二 另外，单片机在执行IAP编程时需要用到Store Program Memory Contorl Register(SPMCR)寄存器，该寄存器结构如表三： 表三 该寄存器包含了页擦除，页写入，BOOT区加密设置，页填充及页的RWW（Read While Write）等功能的设置。需要注意的是在执行每个功能时，都需要设置SPMEN标志，在随后的4个时钟周期内运行SPM指令，该标志会在SPM执行完成后自动清零。函数如下： Do_SPM: Wait_SPM: ; 等待页操作完成 in templ,SPMCR sbrc templ,SPMEN rjmp Wait_SPM out SPMCR,temp spm ; 执行SPM指令 .dw 0xffff nop ret 有了以上的函数，就可以很容易的进行页擦除、页写入、页填充等程序的设计了。比如需要执行页擦除指令，则首先要将需要擦除的页地址写入Z寄存器，然后置位SPM的PGERS（页擦除位）和SPMEN（SPM允许位），然后再调用Do_SPM函数即可。程序如下： …… ld