在系統(tǒng)編程技術(shù)(In-System Programming，簡稱ISP技術(shù))是Lattice半導體公司首先提出的一種使產(chǎn)品在設計、制造過程中的每個環(huán)節(jié)，甚至在賣給終用戶以后，具有對其器件、電路板或整個電子系統(tǒng)的邏輯和功能隨時進行組態(tài)或重組能力的技術(shù)。ISP技術(shù)消除了傳統(tǒng)技術(shù)的某些限制和連接弊病，有利于在板設計、制造與編程。ISP硬件靈活且易于軟件修改，便于設計開發(fā)。由于ISP器件可以像任何其他器件一樣，在印刷電路板PCB上處理，因此編程ISP器件不需要專門編程器和較復雜的流程。在實際應用中，有許多產(chǎn)品需要大批量的生產(chǎn)及現(xiàn)場維護升級，利用嵌入系統(tǒng)開發(fā)的ISP應用程序可以方便用戶進行批量生產(chǎn)和系統(tǒng)升級。本文以對Phlilips LPC213x系列MCU進行軟件升級為例，研究如何利用ISP技術(shù)與Internet結(jié)合，解決從串口進行軟件升級的問題。

1 LPC213x Flash Bootloader介紹

　　LPC213x Bootloader(啟動裝載程序)控制復位后的初始化操作，并提供Flash ISP編程接口。它駐留在Flash的上8KB，只能讀不能寫。由于Philips公司并沒有提供Boot ROM內(nèi)部是如何實現(xiàn)ISP功能的，因此必須根據(jù)Philips公司提供的流程和協(xié)議來編寫上位機程序。

1．1 通信協(xié)議

　　所有的ISP命令都由上位機通過串口以單個ASCII字符串的形式發(fā)送。字符串應當以回車(CR)和／或換行(LF)控制字符作為結(jié)束，多余的將被忽略。所有ISP的響應都以“<CR><LF>”結(jié)束的字符串形式發(fā)送。數(shù)據(jù)以UU編碼(將3字節(jié)的二進制數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成4字節(jié)可打印的ASCII字符集)的格式發(fā)送和接收。發(fā)送器發(fā)送20個UU編碼行之后發(fā)進校驗和，任何UU編碼行的長度都不應超過61字節(jié)。接收器將該校驗和與接收數(shù)據(jù)的校驗和相比較，若匹配，則接收器響應“0K<CR><LF>”，并等待下一次發(fā)送；若不匹配，則接收器響應“RESEND<CR><LF>”，發(fā)送器應當將字節(jié)重新發(fā)送。

1.2 ISP命令

　　ISP命令處理程序所接受的常用命令如表1所列。

　　每個命令有具體的狀態(tài)代碼，只有當接收到的命令執(zhí)行完畢后，處理程序才通過串口發(fā)送CMD_SUCCESS；這時上位機才能發(fā)送新的ISP命令，但“設置波特率”、“寫RAM”、“讀存儲器”和“運行”命令除外。上位機就是通過串口發(fā)送這些相關(guān)的ISP命令以及程序的UU編碼，完成程序的下載。

2 上位機軟件實現(xiàn)

2．1 應用程序的網(wǎng)上下載

　　要實現(xiàn)軟件自動升級，首先必須將MCU應用程序從網(wǎng)上下載到PC機，然后再利用ISP通過串口把程序下載到MCU中。程序的下載可以采用HTTP方式，也可以采用FTP方式。在此是利用：MFC提供的FTP應用程序接口實現(xiàn)程序下載，并把程序保存在指定位置。為避免每次升級程序時，都要從網(wǎng)上下載，引入了計數(shù)器計算下載次數(shù)；只在第～次升級時，才從網(wǎng)上下載保存。

2．2 ISP的實現(xiàn)

　　LPC213x要調(diào)用Boot ROM中的ISP應用程序接口，必須進入ISP模式。這要求在系統(tǒng)復位時，PO．14引腳為低電平。實際應用中可以采用兩種方法使系統(tǒng)進入ISP模式：一是通過開關(guān)控制P0．14引腳為低電平；二是通過串口的控制引腳控制晶體管的導通和截止，從而設置PO．14為低電平。第二種方法具有通用性，有些MCU進入ISP模式要求的可能是引腳的不同脈沖序列，即必須滿足一定的脈沖時序要求(如MSP430系列的MCU)。在此采用的是第二種方法：把串口的DTR引腳連接到P0.14，串口的RTS引腳連接到LPC213x的復位引腳；通過在系統(tǒng)運行時控制RTS引腳發(fā)出復位脈沖，DTR的引腳設置為低電平，控制晶體管的導通和截止，使系統(tǒng)強制進入ISP模式；進入ISP模式后，根據(jù)上位機傳來的ISP命令，調(diào)用Boot ROM固件中相應的子程序自動完成必要的操作。圖l描述了LPC2132從復位進入ISP模式的流程。

　　具體上位機要實現(xiàn)該程序下載，須完成如下工作：

　　①將從網(wǎng)上下載的Intel HEX格式的應用程序打開，從文件中解析出要下載的程序文件，并把它轉(zhuǎn)換為二進制格式。

　　②向下位機發(fā)送同步驗證字符“?”(0x3F)，供自動確定波特率，并等待響應。自動波特率程序根據(jù)自身頻率測量接收到的同步字符的位時間，并對串口波特率發(fā)生器進行編程；它還向下位機發(fā)送一個ASCII字符串(Synchro-nized<CR><LF>)。作為響應，下位機應發(fā)送接收到的ASCII字符串(Synchrtmized<CR><LF>)；上位機通過觀察接收到的字符來驗證是否同步。如果同步驗證沒有通過，則上位機重新發(fā)送同步驗證字符“?”，再一次進行同步驗證。通過驗證后，向下位機發(fā)送“OK<CR><LF>”；下位機通過發(fā)送正在運行部分的晶振頻率(單位為kHz)作為響應；在接收到晶振頻率后再向下位機發(fā)送“OK<CR><LF>”，終完成同步驗證。

　　③向下位機發(fā)送讀器件ID命令“J<CR><LF>”，接收響應信息，并提取出芯片的ID編號；根據(jù)芯片的ID，設置相關(guān)數(shù)據(jù)(Flash和RAM大小)。

　　④向下位機發(fā)送擦除命令將Flash ROM分段擦除。

　　⑤向下位機發(fā)送寫命令“W<起始地址><字節(jié)數(shù)><CR><LF>”。

　　⑥對轉(zhuǎn)換后的二進制程序進行UU編碼，并計算校驗和，每發(fā)送20行發(fā)送一次校驗和；然后向下位機發(fā)送準備寫操作扇區(qū)的命令“P<起始扇區(qū)><結(jié)束扇區(qū)><CR><LF>”和“C<Flash地址><RAM地址><CR><LF>”命令，下位機接收到命令后進行程序的寫入。

　　⑦關(guān)閉串口，釋放系統(tǒng)資源，以便進行下一次系統(tǒng)升級。

結(jié)語

　　通過本設計構(gòu)成的網(wǎng)絡在線下載系統(tǒng)，已在人民幣防偽鑒別儀的生產(chǎn)和售后維護中得到了實際應用。只需一臺能夠上網(wǎng)的電腦和一條下載線，就能對目標板里單片機的程序進行修改，大大方便了工程技術(shù)人員，提高了工作效率，降低了成本。