MCS51系列单片机串口下载的原理

本文对目前市面上最常用的MCS51系列单片机的串口下载原理进行了简单的归纳分析。对于尚不了解51单片机ISP及IAP原理的人员,是一篇引导入门的文章。

MCS-51系列单片机串口下载的原理

目前市面上常见的MCS－51系列单片机型号虽然很多，但最常见的程序的串行下载方式只有ISP及IAP两种：

1、ISP（In System Programming）：

即在系统编程（也有一种叫法是在线编程），一般目标芯片内包含了专用的接口，接口的定义很像现在ARM等较新的处理器芯片中的JTAG接口，上位机发送编程命令码及编程控制信息后，经过用户电路板完成信息交互，最终由芯片硬件自动完成编程。不过为此用户电路板上需要增加很少的一些资源支持，这算是个缺点吧。

采取这种方式的51单片机不多，典型代表就是ATMEL公司的AT89S5x系列的单片机。

2、IAP（In Applicatin Programmin）：

即在应用编程。目前用的比较多的SST、STC两家公司的单片机就属于这种模式。下面以SST公司的89E564为例重点介绍一下IAP的工作流程，触类旁通，其它的原理大致如此：

SST89E564的FLASH分为2块，一块64K，就是我们应用程序要使用的程序空间；另一块8K，现在出厂时一般都预置了自编程的软件代码，IAP的核心内容就是这8K空间的软件，运行后，可以与PC机上运行的下载软件进行通讯，获取应用程序机器码内容，然后对64K的FLASH完成编程操作。这部分软件所用指令全部都是51系列标准的指令代码，只需要对几个专用的特殊功能寄存器进行读写、然后延时、判断，就可以实现对64K区的编程。

软件流程可以描述如下：

本文对目前市面上最常用的MCS51系列单片机的串口下载原理进行了简单的归纳分析。对于尚不了解51单片机ISP及IAP原理的人员,是一篇引导入门的文章。

1) 芯片上电启动后，程序首先在8K的程序空间中运行（此时

相当于89x52芯片）

2) 检测串口有无上位机传递过来的编程命令，有的话应答，开

始对64K区的编程操作。编程操作过程很简单，只要将其代

码从串口接收过来，送到相应的寄存器中，按照要求循环直

到全部代码烧写完毕就可以了。结束后通过软件控制使单片

机复位；

3) 如果串口没有编程命令，则检测64K区是否存在有效的机器

码。如果有则跳转到64K区正式开始执行应用程序，否则返

回2)，在8K区中等待，随时接收上位机传送过来的编程命

令。额外说一下，可以在这个环节对64K应用区的代码进行

检查，比如查验校验和，可以判断程序状态是否正常。

由此可见8K区中的软件是可以修改的，假设某种设备有IC卡接

口，就可以通过修改这8K的程序，实现通过IC卡升级软件的功能；同理，如果想通过以太网、U盘等其它方式升级软件理论上也是可行的。

只是这种方式第一次烧写时需要专门的编程器，将8K区的出厂

预装程序换成用户自己需要的升级程序。

小结：MCS51系列的单片机的ISP编程属于纯硬件操作，只要FLASH的物理特性未损坏，就可以实现串口升级，但升级模式是固定的。而IAP模式属于属于软件操作，可以根据用户需要扩展多种升级方式，更灵活。