凌阳单片机ISP下载线制作.docx
《凌阳单片机ISP下载线制作.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《凌阳单片机ISP下载线制作.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
凌阳单片机ISP下载线制作
题目：
凌阳单片机ISP下载线制作
摘要
为适应高校培养学生动手能力和实践创新能力的需求，凌阳大学计划陆续推出各种非盈利性计划后，又有新举创——最新推出电子实习新概念。
电子实习新概念即基于61板的电子实习正好能解决这一矛盾。
首先因为它是世界上最经济实惠的十六位单片机开发系统，再加上凌阳大学计划的优惠政策，使得每个学生拥有一套十六位单片机开发系统成为可能；另外它也是一套使用方便、功能强大的十六位单片机开发系统，具备上手快、学习面广、技术性和趣味性强等特点，使它不仅适应于初学者，也适应于高层次的产品开发者。
我们通过基于61板的电子实习，加强学生对电子学的认识和提高，在今后的课程设计、毕业设计以及具有创意的电子制作和产品设计中都能用61板完成和进行高层次知识的学习。
本次毕业论文就围绕着凌阳公司所开发产品进行叙述，公司开发的61板我通过查阅资料了解其开发方法与其最小系统还有一些电源电路和外部复位电路进行仔细了解，通过了解之后主要描述USB—UART转换口模组的功能与原理，知道其下载的功能和怎么去下载的步骤。
知其凌阳公司USB—UART转换口模组的系统简介和硬件说明，通过一系列的了解之后，最后得知其软件安装的步骤进行软件安装跟硬件调试看是否下载成功的这样一个过程进行阐述。
由于时间和水平有限，论文中难免有不妥或错误之处，恳请辅导老师批评指正。
摘要 1
目录 2
第一章凌阳单片机简介 3
1.1凌阳公司简介 3
1.2SPCE061A芯片特性简介 3
1.361板硬件布局 5
1.3.161板硬件布局 5
1.3.2I/O接口 6
1.4凌阳单片机的应用领域 6
第二章凌阳61板的介绍 8
2.1凌阳61板功能描述 8
2.2SPCE061A开发方法 8
2.3SPEC061A最小系统 9
2.4电源电路 9
2.4.1电源接口 10
2.5ICE接口电路 10
2.6外部复位 11
第三章USB_UART模组转换的功能与原理 12
3.1ISP下载功能简介 12
3.2下载ISP引导代码 12
3.3下载用户代码 12
3.3.1硬件连接 12
3.3.2用户代码下载步骤 13
3.4ISP的高级使用 15
3.5USB/UART转换口模组系统简介 17
3.6USB/UART转换口模组硬件说明 18
第四章USB_UART转换口模组硬件安装及调试 20
4.1硬件连接调试 20
4.1.1硬件连接 20
4.1.2软件说明 20
4.1.3操作步骤 20
致谢 25
参考文献 26
第一章凌阳单片机简介
1.1凌阳公司简介
全球第一大消费性芯片设计公司——凌阳科技，1990年8月成立于台湾。
凌阳科技的主要业务为研发、制造、销售高品质及高附加价值的消费性集成电路（IC）产品。
它拥有较先进的工艺设计技术，提供几千种标准产品，广泛应用于工业领域和消费类电子产品领域。
部分型号单片机可以完成在线编程、仿真和调试。
此设计不仅降低开发者的成本，而且在很大程度上可以加快开发者的设计进程。
其主要产品包括：
液晶IC、微控器IC、多媒体IC、语音、音乐IC及各式ASICs，同时还提供高性能的外围电路，包括LCD、AGC、DTMF、A/D、D/A、UART、SPI、PCI、计数器和存储控制器等等。
凌阳大学计划内容包括：
共建凌阳单片机实验室；支持大学采用61板完成电子实习；支持大学采用61板完成课程设计；支持大学采用61板完成毕业设计；支持大学教师编写凌阳单片机教材或专著；鼓励大学师生发表凌阳单片机论文；鼓励采用凌阳单片机参加各类电子竞赛；鼓励大学教师采用凌阳单片机进行项目开发。
凌阳大学计划希望能达到改善大专院校单片机教学条件，增进高校师生接触新技术、新器件的机会，提高在校生的动手能力，推动教学和新技术同步发展的目的。
1.2SPCE061A芯片特性简介
SPCE061A是凌阳科技研发生产的一款高性价比十六位单片机，可以非常方便灵活的实现语音的录放功能，该芯片拥有8路10位精度的ADC，其中一路为音频转换通道，并且内置有自动增益电路。
这为实现语音录入提供了方便的硬件条件。
两路10精度的DAC，只需要外接功放（SPY0030A）即可完成语音的播放。
另外凌阳十六位单片机具有易学易用、高效率的指令系统和集成开发环境。
该开发环境支持标准C语言，可以实现C语言与凌阳汇编语言的互相调用，并且，提供了语音录放的库函数，只要了解库函数的使用，就会很容易完成语音录放，这些都为软件开发提供了方便的条件：
特性：
16位μ'nSP微处理器；
工作电压：
内核工作电压VDD为3.0~3.6V（CPU），I/O口工作电压VDDH为VDD~5.5V（I/O）；
CPU时钟：
0.32MHz~49.152MHz；
内置2K字SRAM；
内置32K字闪存ROM；
可编程音频处理；
晶体振荡器；
系统处于备用状态下（时钟处于停止状态），耗电小于2μA@3.6V；
2个16位可编程定时器/计数器（可自动预置初始计数值）；
2个10位DAC（数-模转换）输出通道；
32位通用可编程输入/输出端口；
14个中断源可来自定时器A/B，时基，2个外部时钟源输入，键唤醒；
具备触键唤醒的功能；
使用凌阳音频编码SACM_S240方式（2.4K位/秒），能容纳210秒的语音数据；
锁相环PLL振荡器提供系统时钟信号；
32768Hz实时时钟；
7通道10位电压模-数转换器（ADC）和单通道声音模-数转换器；
声音模-数转换器输入通道内置麦克风放大器和自动增益控制（AGC）功能；
具备串行设备接口；
低电压复位（LVR）功和低电压监测（LVD）功能；
内置在线仿真（ICE，In-CircuitEmulator）接口。
图1.1SPCE061A芯片
SPCE061A有两种封装片，一种为84个引脚，PLCC84封装形式。
一种为80个引脚，PLCC80封装形式，本次设计主要以PLCC84封装为主在芯片。
1.361板硬件布局
1.3.161板硬件布局
POWER
5V&3.3V供电电路
PLL
锁向环外部电路
Power电源指示灯Sleep睡眠指示灯
RESET
复位电路
K4
复位按键
PROBE
在线调试器串行5针接
S5
EZ-PROBE和PROBE切换的拨断开关
J12、J3
耳机插孔和两针喇叭插针
DAC
一路音频输出电路，采用SPY0030集成音频SPY0030集放大器
MIC
麦克风输入电路
OSC
32768晶振电路
VREF
A/D转换外部参考电压输入接口
R/C
芯片其他外围电阻、电容电路
K1~K3
扩展的按键：
接IOA0~IOA2
SPCE061A
61板核心：
16位微处理器
PORTA/B
32个I/O口
图1.261板硬件框图
图1.361板接口说明图
1.3.2I/O接口
61板将SPCE061A的32个I/O口IOA0~IOA15，IOB0~IOB15全部引出，对应的引脚为：
A口，41~48、53、54~60；B口，5~1、81~76、68~64。
而且该I/O口是可编程的，即可以设置为输入或输出。
设置为输入时，分为悬浮输入或非悬浮输入。
非悬浮输入又可以设置为上拉输入或是下拉输入。
在5V情况下，上拉电阻为150K，下拉电阻为110K；设置为输出时，可以选择同向输出或者反相输出。
1.4凌阳单片机的应用领域
家用电器控制器：
冰箱、空调、洗衣机等白色家电。
仪器仪表：
数字仪表（有语音提示功能）、电表、水表、煤气表、
暖气表工业控制、智能家居控制器。
通讯产品：
多功能录音电话、自动总机、语音信箱、数字录音系统产品、医疗设备、保健器械（电子血压计、红外体温监测仪等）、体育健身产品（跑步机等）电子书籍（儿童电子故事书类）、电教设备等、语音识别类产品（语音识别遥控器、智能语音交互式玩具等）。
凌阳科技近几年中，在通用单片机方面投入了巨大的研发力量，开发出SPMC65系列（8位）、SPMC75系列（16位）工业级通用单片机，其可靠性和抗干扰能力在同类产品中已达到领先水平。
凌阳单片机不仅有SPCE061A系列还有SPMC65系列单片机最突出的优点在于抗干扰能力，并为其应用领域作了具有针对性的增强设计；同时拥有丰富易用的资源以及优良的结构，广泛应用于家用电器、工业控制、仪器仪表、安防报警、计算机外围等领域。
图1.461板实物照片
因为凌阳单片机具有高速度、低价格、可靠、实用、体积小、功耗低、简单易学等特点，所以采用凌阳SPCE061A单片机作为硬件支持。
除此以外，凌阳SPCE061A单片机也配有应用开发环境。
此工具可以在Windows环境下操作，支持标准C语言和凌阳单片机汇编语言，集编辑、编程、仿真等功能于一体，同时提供了大量的编程库函数，方便简单、易使用，这也是本设计选用凌阳SPCE061A单片机作为硬件支持的另一个重要原因。
第二章凌阳61板的介绍
2.1凌阳61板功能描述
61板是SPCE061A精简开发板的简称，是“凌阳大学计划”专为电子爱好者和高校学生进行课程设计、毕业设计及电子竞赛所设计的，以凌阳16位单片机SPCE061A为核心的精简开发－仿真－实验板。
硬件电路包括电源电路、音频电路（含MIC输入部分和DAC音频输出部分）等，而且它的体积小，采用电池供电，方便随身携带。
具体能完成以下实验内容：
1.20多个基础实验：
内含单片机常用的功能包括I/O口、中断、定时器/计数器、A/D转换和D/A转换等；
2.综合实验：
配合学校培养学生动手能力的需求，实验需要搭配必要的电路完成，包括键盘、数码管、液晶（LCD）、USB及外扩FLASH等模组；
3.语音处理实验：
提供三种应用于不同场合、不同压缩比的放音、录音（DVR）及语音辨识实验。
2.2SPCE061A开发方法
SPCE061A的开发是通过在线调试器PROBE实现的。
它既是一个编程器（即程序烧写器），又是一个实时在线调试器。
用它可以替代在单片机应用项目的开发过程中常用的软件工具——硬件在线实时仿真器和程序烧写器。
它利用了SPCE061A片内置的在线仿真电路ICE（In-CircuitEmulator）接口和凌阳公司的在线串行编程技术。
PROBE工作于凌阳IDE集成开发环境软件包下，其5芯的仿真头直接连接到目标电路板上SPCE061A相应管脚，直接在目标电路板上的CPU---SPCE061A调试、运行用户编制的程序。
PROBE的另一头是标准25针打印机接口，直接连接到计算机打印口与上位机通讯，在计算机IDE集成开发环境软件包下，完成在线调试功能。
图2.1是计算机、PROBE、用户目标板三者之间的连接示意图。
图2.1用户目标板、PROBE、计算机三者之间的连接示意图
2.3SPEC061A最小系统
SPCE061A最小系统中，包括SPCE061A芯片及其外围的基本模块，其中外围的基本模块有：
晶振输入模块（OSC）、锁相环外围电路（PLL）、复位电路（RESET）、指示灯（LED）等，如图2.2所示。
图2.2SPCE061A最小系统
2.4电源电路
图2.3是电源部分的电路，由电池盒提供的4.5V直流电压经过SPY0029后产生3.3V给整个系供电。
SPY0029是凌阳公司设计的电压调整IC，采用CMOS工艺，具有静态电流低、驱动能力强、线性调整出色等特点。
图中的VDDH3为SPCE061A的I/O电平参考，如果该点接SPCE061（PLCC84封装，当出现SPCE061A的引脚描述时，均指此封装的芯片）的51脚，可使I/O输出高电平为3.3V；VDDP为PLL锁相环电源，接SPCE061A的7脚；VDD和VDDA分别为数字电源与模拟电源，分别接SPCE061A的15脚和36脚；AVSS1是模拟地，接SPCE061A的24脚；VSS是数字地，接SPCE061A的38脚；AVSS2接音频输出电路的AVSS2。
图2.3电源电路图
2.4.1电源接口
图1.3中J10是电源接口，61板的内核SPCE061A电压要求为3.3V，而I/O端口的电压可以选择3.3V也可以选择5V。
所以，在板子上具有两种工作电压：
5V和3.3V。
对应的引脚中15、36和7必须为3.3V,对于I/O端口的电压51、52、75可以是3.3V也可以是5V，这两种电平的选择通过跳线J5来控制。
61板的供电电源系统采用用户多种选择方式：
1.DC5V电池供电用户可以用3节电池来供电。
5V直流电压直接通过SPY0029（相当于一般3.3V稳压器）稳压到3.3V，为整个61板提供了4.5V和3.3V两种电平的电压。
2.DC5V稳压源供电用户可以直接外接5V的直流稳压源供电。
5V电压再通过SPY0029稳压到3.3V。
3.DC3V供电用户可以提供直流3.3V电压为实验板进行供电。
此时整个板子只有3.3V电压，I/O端口电压此时只有一种选择。
需要注意的是由于SPY0029最大输出电流为50mA，所以如果需要外接一些模组时要先考虑负载是否合适。
2.5ICE接口电路
SPCE061A芯片内部集成了ICE（在线仿真）接口，PC机通过Probe（在线调试器）或EZ_Probe（简易下载线）与61板相连，就可以方便地完成程序的下载、调试等。
61板为Probe和EZ_Probe各自提供了一组接口，可通过S5跳线来选择使用的接口类型。
ICE接口部分电路如图2.4所示。
图2.4ICE接口电路
2.6外部复位
复位是对61板内部的硬件初始化。
61板本身具有上电复位功能，即只要一通电就自动复位。
另外，还具有外部复位电路，即在引脚6上外加一个低电平就可令其复位。
如图2.5中的RESET按键。
下图所示电路图：
图2.5复位电路
第三章USB_UART模组转换的功能与原理
3.1ISP下载功能简介
凌阳科技大学计划目前推出的SPCE061A精简开发板（以下简称61板）提供有并口和USB口两种下载代码的方式，虽然可以利用凌阳科技大学计划提供的USB-Probe进行调试，但价格较贵，这给广大的喜欢61板的电子爱好者（尤其是在校大中专学生）下载程序带来了许多不便，为此凌阳科技大学计划推出了61板的ISP下载解决方案，该方案具有以下特点：
ISP下载采用标准UART接口，使用方便；
无需外扩ROM和修改61板硬件，只需添加很少的外围电路，就可实现程序下载；
下载速度快（波特率57600），误码率极低；
ISP方案只能进行代码的下载，但不能实现在线调试功能。
3.2下载ISP引导代码
要实现ISP功能，首先需要在61板上下载ISP引导代码，步骤如下：
首先需要找一台可以使用Probe或者EZ-Probe的计算机，将Probe或者EZ-Probe与61板正确连接，并将61板的喇叭连接在J3上；打开061ISPCode文件夹中的工程文件061ISPCode.spj，并编译代码；如图3.1所示在unSPIDE中选择ICE模式；
图3.1选择ICE模式下载代码
按F5下载并运行程序，如果听到“嘟”的提示音，表明下载成功；断开电源，将Probe或EZ-Probe取下，并拔掉S5跳线，即可完成ISP引导代码的下载。
3.3下载用户代码
3.3.1硬件连接
硬件连接的主要任务是将计算机与61板的UART进行连接。
对于不同的计算机，需要的硬件接口也不相同。
计算机具有标准串口61板的ISP下载使用UART接口，下载程序时通过电平转换电路将计算机的串口与61板的IOB7和IOB10连接。
电平转换电路以凌阳科技大学计划的UART模组为例，连接如下：
如图3.2将UART模组的Vcc与61板I/O口的“+”连接，GND与61板I/O口的“-”连接，Tx1与61板的IOB10口连接，Rx1与61板的IOB7口连接，将61板的选择跳线J5的Vio接至5V；
图3.2计算机UART模组61板连接示意图
用标准串口线将计算机的串口与UART模组的九针接口P1相连。
计算机不具有标准串口如果计算机不具有标准串口，可以选择USB转串口方案。
这里以凌阳科技大学计划的USB-UART模组为例，按照如图3.3所示与61板正确连接。
有关USB-UART模组的具体连接使用方法详见凌阳大学计划资料下载专区的USB-UART模组使用说明。
图3.3计算机USB_UART模组61板连接示意图
3.3.2用户代码下载步骤
硬件连接完成后，即可下载用户代码。
确认硬件部分连接无误后，运行ISPTool_CHS.exe，如图3.4在计算机的设备管理器中找到当前使用的串口号，然后按图3.10在ISPTool的“端口选择”下拉菜单中选中该串口号（如果下拉菜单中没有所选的端口号，请在“端口选择”的下拉菜单中直接输入你要的端口号，比如说连接端口为COM5，请直接在端口选择处直接输入COM5）；
图3.4找出61板连接的串口
同时按下61板的KEY1和KEY2键不动，然后按一下复位键。
如果听到“滴”的一声，并看到如图3.5所示的界面表明硬件连接正常；
图3.5ISP连接正常
如果没有听到“滴”的声音，请按照步骤2重新按键；如果听见“滴”的声音但是看到如图3.6的界面，请按照3.5的步骤仔细检查硬件电路是否正确连接；
图3.6ISP连接异常
如果连接正常，单击“打开文件”按钮，选择要下载的文件，该文件一般在编译的工程目录下的Debug文件夹下，找到扩展名.s37或者.tsk可执行文件，点击“下载”按钮；
图3.7ISP正在下载
如果出现如图3.8所示的提示，表明程序下载成功；
图3.8ISP下载完成
如果出现如图3.9至图3.11的提示，表明ISP下载失败，请按照步骤1~4重新下载；
图3.9ISP校验失败
图3.10ISP烧写失败
图3.11ISP数据传输失败
点击“断开连接”或者直接按一下61板的复位键，就可以执行用户代码。
注意：
如果要重新下载用户代码，一定要先同时按下KEY1和KEY2键不动，再按一下复位键，然后方可松开KEY1和KEY2键，此时应该听到“滴”的一声，并且ISPTool应该显示“已连接”，否则需要重新按键。
3.4ISP的高级使用
为了方便ISPTool的使用，可以将ISPTool_CHS.exe直接设置到unSPIDE的“Tools”菜单里
具体使用方法如下：
如图3.12在unSPIDE的“Tools”菜单下，选择“Customize”；
图3.12打开Tools下拉菜单
如图3.13在“Customize”的“Tools”选项卡下，点新建按钮，并填入名称，如“ISPTool”；
图3.13Customize对话框
如图3.14点击“Command”栏右侧的浏览按钮，选择ISPTool_CHS.exe文件，并在Arguments栏填入"$（TargetPath）"（注意不要把引号漏掉）；
图3.14Arguments的相关设置
点击“Close”按钮退出。
每次编译完工程文件之后，如图3.15在“Tools”菜单下选择“ISPTool”工具，即可打开ISPTool并可以将当前工程的*.s37文件填入待下载的文件一栏（如图3.16）。
图3.15选择“ISPTooL
图3.16*.S37文件自动装入下载文件栏
3.5USB/UART转换口模组系统简介
3.5.1基本特性与参数指标
产品型号：
USB/UARTMODULESN-025
USB-UART转换口模组工作电压：
5V（通过USB总线供电）
USB-UART转换口模组外形尺寸：
43mm×64mm
USB-UART转换口模组工作系统环境：
windows98/windowsme/windows2000/windowsxp
3.5.2主要功能
USB/UART转换口模组可以实现两台PC机之间的通讯，即一台PC机使用USB接口，另一台PC机使用RS-232接口，两台PC机通过USB/UART转换口模组进行通讯。
USB/UART转换口模组可以实现USB接口到RS-232接口的转换，也可以实现RS-232接口到USB接口的转换。
3.5.3实物图
图3.17USB/UART转换口模组实物图
USB/UART转换口模组的J1接口将SPCP825A芯片的电源、控制线引出，方便用户作其它开发。
J2、J3将SPCP825A的其它引脚引出，包括与USB接口、RS-232接口相连的数据线。
J4提供了电源与地，方便与其它外设相连。
USB接口为与USB主机/USB设备相连的端口。
RS-232接口与要通信的RS-232设备相连。
SPCP825A为核心芯片，由USB到RS-232数据格式转换的硬件工作全部由它完成。
MAX232芯片提供电平转换功能。
3.6USB/UART转换口模组硬件说明
3.6.1硬件框图
USB/UART转换口模组硬件框图如图3.18所示：
图3.18USB/UART转换口模组硬件框图
USB/UART转换口模组的主要器件为：
SPCP825A芯片及使芯片工作的晶振、复位等外围电路，MAX232芯片用于电平转换。
USB/UART转换口模组上的SPCP825A芯片在出厂时已经写入程序，使用到的资源为：
J2的PA6、PA7；9针的串口、USB接口。
其它资源预留，为以后提供用户自己操作。
USB接口模组的JP1接口将PDIUSBD12的数据线（D0~D7）、控制线（INT_N、RESET_N、CS_N、ALE、WR_N、RD_N）、电源线（VCC、GND）引出，方便开发者使用USB接口模组与各种型号的MCU连接；PDIUSBD12芯片，用于完成USB接口的所有硬件功能；电容C4的作用是完成PDIUSBD12芯片的上电复位；晶振供PDIUSBD12芯片使用；L1~L4磁珠起抗干扰作用，保证数据传输的正确；USB接口完成设备之间的连接；指示灯在USB接口模组枚举成功时点亮，在传递数据的时候闪烁；J5是地线，主要配合凌阳教育推广中心推出的实验箱使用，起到固定作用；电源跳线用来改变USB接口模组的供电方式，或者改变外设的供电方式。
图3.19USB接口模组硬件原理图
第四章USB_UART转换口模组硬件安装及调试
4.1硬件连接调试
4.1.1硬件连接
图4.161板与USB/UART连线示意
4.1.2软件说明
图4.2应用实例程序流程图
4.1.3操作步骤
步骤一：
使用USB线将USB/UART转换口模组与PC机连接起来。
步骤二：
根据提示安装驱动程序，如下面图所示。
图4.3提示安装驱动程序
图4.4安装驱动程序步骤
图4.5安装驱动程序步骤
图4.6安装驱动程序步骤
说明：
或者在连接PC机与USB/UART转换口模组之前，点击安装文件进行安装。
如下图所示：
步骤三：
确定USB/UART已经与PC机正确连接。
（在PC机资源管理器中查看）如图4.7所示：
图4.7确认正确连接
步骤四：
启动u’nSPIE。
打开USB/UART应用实例程序（程序源代码：
\\UART_USB转换口模组
资料\code\Demo1_UART），编译、连接确认没有错误。
如图4.8所示：
图4.8编译
升级会员 