CN209086900U - 一种基于usart串口通讯协议的arm编程器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，属于电子技术领域，包括单片机、串口模块、LCD显示屏、烧录模块、烧录接口和FLASH存储器；解决了为生成提供一种稳定性高、烧录速度快、成本低廉的专门用于烧录ST系列MCU的编程器的技术问题，本实用新型公开的编程器只用于烧录ST系列单片机，这样不单能节约成本，而且由于是为ST系列MCU量身定做，所以稳定性方面将会有很大保证，本实用新型公开的编程器还具有良好的便携性，具有脱机烧录功能，在无电脑的场合依然能够正常烧录芯片。
Description
技术领域
本实用新型属于电子技术领域，尤其涉及一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器。
背景技术
国内市场上支持烧录ST系列单片机烧录的编程器非常少，有些高端编程器虽然能够烧录ST系列单片机，但是价格非常昂贵，如果采用将大大提高MCU的烧录成本。除了配套编程器种类少、价格昂贵等因素以外，操作不方便、界面难看、烧录速率慢等都是制约市场上很少有ST系列MCU的专用编程器的因素。这就需要有一款高速稳定，支持在线编程和脱机烧录功能的编程器对ST系列MCU进行烧录。
编程器实际上是一个把可编程的集成电路写上数据的工具，编程器主要用于单片机(含嵌入式)/存储器(含BIOS)之类的芯片的编程(或称刷写)。传统意义上的编程器其实是一个以MCU(Micro Controller unit)为控制核心的多功能电路板。作为编程器的控制核心，MCU又称单片机或单片微型计算机，是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能(可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路)集成到一块硅片上构成的一个小而完善的计算机系统。可以认为，单片机就是一个微型计算机系统。
编程器按使用的需求，大概可以分为研发型和生产烧录两大类型，依据可以处理元件的种类和功能，研发用的烧录器又可以细分为单一功能型和万用型。不同的使用目的也造就了不同的设计理念和特性。
研究型(单一功能型)：针对单一种元件提供简单功能的单一功能型烧录器，通常有使用简单，价格低廉的优点，但同时也有着无法扩充的问题。如果说只是为了单一的开发任务，只需用到EPROM、MCS-51或PIC等简单元件，又希望稳定，不良率低，那么专业编程器制造商或是IC原厂授权生产的产品大概是比较好的选择。
研究型(万用型)：目前的主流产品，应该是万用型编程器(Universal Compiler)，站在研发工程师的立场，可以应用在产品开发上的可程式元件何其多，同一个设计案中混用单晶片、FLASH、EPROM、CPLD的机会比比皆是。买一台透过软件升级，就可以支援数千种IC的万用型编程器，虽然售价贵了些，但长远来看是不错的选择。对编程器的制造商来说，万用型编程器最主要的困难和挑战来至于半导体厂商的推陈出新，目前市面上可烧录的芯片成千上万，每年又以300～500颗的速度在新陈代谢，所以万用型编程器的厂商就必需有一个庞大的研发团队，保证软件更新速度要快，还要完全正确无误，否则很快就被淘汰出局。另外绝大部份的IC原厂为了控制IC极低的烧录不良率，所以只会对认证过的少数优良厂商提供IC样品和烧录演算法(Algorithm)。而少数厂商为了保持对不断出现的IC的烧录支持，必须时时不断地对自己产品进行升级，庞大的后期维护费用就使得这类万用型编程器价格居高不下。
这一类的烧录器通常已经归属到生产设备的范畴，售价不是最大的考虑，良率、稳定、产能和服务才是重要的决定因素。影响元件烧录良品率的要素有三：烧录器、IC的制程更改、操作人员；其中烧录器又占了最重的比重，只要设计良好，完全遵守IC厂商规范的烧录演算法，并随时配合IC制造商的变更，在最短时间内让使用者能有最佳的烧录方法可用，再加上恰到好处的防呆设计，避免操作人员的疏忽，如此才造就出了近乎完美的烧录良品率。而生产单位不比办公室，除了环境因素复杂之外，一天8小时甚至24小时的长时间使用，编程器的稳定性就决定了生产线会不会断线。再者如果烧录FLASH/EPROM或其它大容量的IC就要考虑到编程器的产出效率，即烧录速率。在同样合乎IC的规范下快慢的差异可能达数倍之多，考虑整体产能，产出率也是一大重点。如果前面几点比较起来差异不大，那烧录器厂商的快速服务和永续经营就决定了一切，毕竟生产线不可能“停线待机”。
目前，量产用的编程器几乎都是国外知名品牌的天下，高达几十万的售价更是国内厂商的一大负担。因此，一台可以不接电脑能独立运作、操作简单、成本低廉、烧录速度快的量产烧录器才是上上之选。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，解决了为生成提供一种稳定性高、烧录速度快、成本低廉的专门用于烧录ST系列MCU的编程器的技术问题。
为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，包括单片机、串口模块、LCD显示屏、烧录模块、烧录接口和FLASH存储器；单片机设有第一串口和第二串口，所述第一串口与串口模块通信，串口模块连接外部PC电脑，所述第二串口与烧录模块通信，烧录模块通过烧录接口连接外部目标MCU，FLASH存储器通过I2C总线与单片机连接，LCD显示屏连接单片机的一组IO口。
优选的，所述串口模块的型号为MAX232；所述单片机的型号为STM8S208；所述FLASH存储器的型号为24C256。
优选的，所述LCD显示屏通过8位并行线与所述单片机的一组IO口连接。
优选的，所述烧录模块的型号为74HC244N。
优选的，所述烧录接口为3线串行总线接口。
优选的，所述外部目标MCU为ST系列MCU。
本实用新型所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，解决了为生成提供一种稳定性高、烧录速度快、成本低廉的专门用于烧录ST系列MCU的编程器的技术问题，本实用新型公开的编程器只用于烧录ST系列单片机，这样不单能节约成本，而且由于是为ST系列MCU量身定做，所以稳定性方面将会有很大保证，本实用新型公开的编程器还具有良好的便携性，具有脱机烧录功能，在无电脑的场合依然能够正常烧录芯片。
附图说明
图1为本实用新型的原理图方框图；
图2是本实用新型的串口模块原理图；
图3是本实用新型的LCD显示屏原理图；
图4是本实用新型的烧录模块原理图；
图5是本实用新型的FLASH存储器原理图。
具体实施方式
由图1-图5所示的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，包括单片机、串口模块、LCD显示屏、烧录模块、烧录接口和FLASH存储器；单片机设有第一串口和第二串口，所述第一串口与串口模块通信，串口模块连接外部PC电脑，所述第二串口与烧录模块通信，烧录模块通过烧录接口连接外部目标MCU，FLASH存储器通过I2C总线与单片机连接，LCD显示屏连接单片机的一组IO口。
优选的，所述串口模块的型号为MAX232；所述单片机的型号为STM8S208；所述FLASH存储器的型号为24C256。
优选的，所述LCD显示屏通过8位并行线与所述单片机的一组IO口连接。
优选的，所述烧录模块的型号为74HC244N；
优选的，所述烧录接口为3线串行总线接口。
优选的，所述外部目标MCU为ST系列MCU。
ST系列MCU的烧录程序均为BIN文件形式的程序文件。
优先的，所述单片机还电连接数个按键，所有按键均通过单片机的一组IO口进行控制。
优选的，所述单片机、串口模块、LCD显示屏、烧录模块、烧录接口和FLASH存储器均通过外部5V电源供电。
优选的，所述单片机还电连接数个LED指示灯。
如图2-图5所示，为本实施例的电路图，其中，MAX232的13、14管脚连接PC，11、12管脚连接主控STM8S208。通过串口接头P1中的2，3孔与上位机实现串口通信。PC机通过串口协议，发送一段数据给STM8S208，STM8S208接收到数据之后，通过2孔返回数据，如果两数据匹配一致，则代表通信成功。
LCD与CPU的硬件连接框图，CPU通过8位并行总线对LCD进行读写控制，相关控制信号有：片选信号E，读、写信号W/R，寄存器选择位RS。
LCD显示模块用于显示编程器工作过程中的各种状态，通过SMC1602屏，开发人员可以非常直观的了解到编程器的工作过程以及各个模块的运行情况。例如目标MCU的型号、编程器烧录过程是否发生错误、系统的一些状态参数等。
如图4所示为烧录模块的电路图，其中如果有W&R_Vpp高电平信号输入，则三极管Q5基极与发射机导通，三极管Q6基极被拉低，而三极管Q6发射极输入12V电压，处于高电平，根据PNP型三极管特性，三极管Q6此时导通，输出电压为Vpp。同理，当W&R_Vdd输入电压，则该电路相应的输出Vdd电压。系统不同管脚通过检测电压值，得到命令应该进行哪种操作。这些操作包括芯片的读取，写入，验证等。
如图5所示24C256存储芯片具有I2C接口的512*64存储器，在数据的存储过程中，遵循I2C协议必须的逻辑。24C256的数据容量达到32768字节。它的地址是16位整型数，而其中只有15位是有效数据，分为低6位和高9位。它有八个管脚。而SCL(串行时钟输入)和SDA(串行数据/地址输入)作为24C256的输入端，与主控STM8S208的68、69管脚相连，实现串行数据通信。
在施行烧录前，首先将本实用新型公开的基于USART串口通讯协议的ARM编程器通过USB总线连接在外部PC电脑上，然后进行引脚检查，确定连接好后，进行程序烧录：PC电脑在将BIN文件写入到目标MCU之前，必须对芯片进行查空检测，确保芯片是空的，之前未被写入过数据，这样才能确保写入BIN文件后目标MCU能实现预想的功能。而查空检测的过程其实就是从目标MCU中读取数据，然后与芯片空白状态下的数据一一比对的过程。当读取的2K的字节内容均与空白状态的数据比对吻合，则代表此芯片为空，未被写入过数据，经过查空检测后的芯片才能开始写入数据。
当查空检测完成后，编程器将开始把数据写入到目标MCU中，并由MCU转存到FLASH存储器中。烧录过程正确，则当写入芯片完毕后直接进入读取校验数据的阶段，如果烧录过程出错，则发送消息告知上位机，并且退出烧录控制程序。
当需要脱机烧录时，将目标MCU的编程口连接在所述烧录接口上，本实用新型专用于ST系列MCU，ST系列MCU的编程口均为其自身的一个串口，即将ST系列MCU的编程口连接在所述烧录接口提供的3线串口总线上即可完成硬件连接准备，先将要进行脱机烧录的BIN文件存放在FLASH存储器中，即只要通过PC电脑将BIN文件下载到所述单片机中，然后所述单片机会自动转存到FLASH存储器中，然后编程器上电初始化，编程器此时处于监听状态，等待脱机烧录按钮的命令。当脱机烧录按钮被按下之后，信号将被STM8S208主控单片机的管脚接收到，将置于高电平，触发内部程序进入脱机烧录的代码段，当进行脱机烧录之前，与链接PC机烧录目标MCU相同，都要进行目标MCU引脚检测，判断用于执行烧录工作的引脚是否连接正确，当引脚检测没问题之后，将开始通过串行通信，将FLASH存储器中的BIN文件源源不断的写入到目标MCU中，而在不断写入的同时，系统也在不断进行对写入内容的校验，当发现目标MCU中写入的内容与存储在FLASH存储器中的内容存在不一致的时，程序将直接跳出，并且调用LCD显示屏显示程序，在LCD显示屏上显示“Writing Failed”的字样，同时在编程器上的脱机烧录失败指示灯亮起，方便烧录人员非常直观的观察到脱机烧录的工作情况。而当脱机烧录成功的时候，LCD显示屏将显示“Writing Finished”字样，并且指示灯也亮起，编程器将禁止继续读写，重新进入监听状态，等待下一次脱机烧录按钮被按下。
编程器处于监听状态，等待脱机烧录的开关摁下，如果开关启动，编程器将进入脱机烧录状态，BIN文件的内容从FLASH中写入已连接好的目标MCU当中。
本实用新型所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，解决了为生成提供一种稳定性高、烧录速度快、成本低廉的专门用于烧录ST系列MCU的编程器的技术问题，本实用新型公开的编程器只用于烧录ST系列单片机，这样不单能节约成本，而且由于是为ST系列MCU量身定做，所以稳定性方面将会有很大保证，本实用新型公开的编程器还具有良好的便携性，具有脱机烧录功能，在无电脑的场合依然能够正常烧录芯片。
Claims (6)
1.一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：包括单片机、串口模块、LCD显示屏、烧录模块、烧录接口和FLASH存储器；单片机设有第一串口和第二串口，所述第一串口与串口模块通信，串口模块连接外部PC电脑，所述第二串口与烧录模块通信，烧录模块通过烧录接口连接外部目标MCU，FLASH存储器通过I2C总线与单片机连接，LCD显示屏连接单片机的一组IO口。
2.如权利要求1所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：所述串口模块的型号为MAX232；所述单片机的型号为STM8S208；所述FLASH存储器的型号为24C256。
3.如权利要求1所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：所述LCD显示屏通过8位并行线与所述单片机的一组IO口连接。
4.如权利要求1所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：所述烧录模块的型号为74HC244N。
5.如权利要求1所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：所述烧录接口为3线串行总线接口。
6.如权利要求1所述的一种基于USART串口通讯协议的ARM编程器，其特征在于：所述外部目标MCU为ST系列MCU。
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Cited By (1)
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| CN114755953A (zh) * | 2022-04-18 | 2022-07-15 | 浙江众邦机电科技有限公司 | 一种缝纫机电气控制系统多控制单元通讯的方法及系统 |
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