凌阳单片机ISP下载线制作Word文档格式.docx
《凌阳单片机ISP下载线制作Word文档格式.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Word文档格式.docx(25页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
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
3.2下载ISP引导代码
3.3下载用户代码
3.3.1硬件连接
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
4.1.1硬件连接
4.1.2软件说明
4.1.3操作步骤
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