单片机系统在线维护系统的设计实现

1、.单片机系统在线维护系统的设计实现 关键字：单片机系统 在线维护 1 引 言单片机应用系统具有结构简单，可靠性高，灵活性强，性能价格比高等特点，如今已被广泛地应用于计算机行业的各个领域。随着单片机应用的推广，相应地带来了单片机系统的维护问题，特别是在相同硬件结构条件下多个版本软件的管理问题，因此实现单片机系统的在线维护是非常必要的。2 系统设计原理单片机系统的在线维护有两种情况，一种就是就将系统的程序分成两个部分，并分别装载到单片机的EPROM与FLASH中，如AT89C52等，因为EPROM一般需要通过专门的编程仪器才能实现编程，所以一般是不能在线更改的;但是由于FLASH可以在线进行改写，

2、通过对FLASH的在线编程就可实现单片机系统的在线维护了。此时的FLASH芯片也可以看成是一个扩展的程序存储器。另一种情况就是具备程序加载功能的芯片，如TMS320VC33、TMS320F206等，它们在系统启动时从FLASH中加载程序并执行，此时只要动态维护FLASH中程序就可以实现对系统的维护了。本文以ATMEL公司的AT89C52单片机为例，采用串行通信方式，对单片机系统在线维护的实现进行阐述。在系统中，程序按一定规则分别装载在AT89C52以及FLASH中，在保持AT89C52中程序不变的情况下，根据系统的需求可以动态更新FLASH中的程序。AT89C52中的程序与FLASH中的程序有

3、如下的结构关系。 图1 AT89C52与FLASH的程序结构关系图上图中，通常称AT89C52中的程序为引导程序，FLASH中的程序称为加载程序。引导程序应该具有基本的功能，如初始化、系统的公用功能、中断向量定义等，还要有加载程序的功能(具有串行通信的能力，并对FLASH芯片进行读/写操作)。维护时，将.BIN程序文件通过PC机串口发送给AT89C52，AT89C52接收数据并将其写入到FLASH芯片中，这样只要更新BIN程序文件就可以对单片机系统的软件进行维护。3 硬件结构图示与说明硬件电路如图2示。 图2 AT89C52与SST29EE010的接口电路图2中SST29EE010的22引脚(

4、信号)接地址线A15的反，这样就可以在MCU产生8000H0FFFFH寻址范围时选通SST29EE010，相应地对SST29EE010芯片的开锁与关锁写操作的2AAAH、5555H地址值也要分别加上8000H(有关SST29EE010芯片的开锁、关锁控制，请参考单片机与嵌入式系统应用2003年第8期P31-32)。 SST29EE010空间大小为128K字节，而AT89C52的最大寻址空间为64K，本文不考虑扩展的问题，直接将高地址A15、A16分别接地，只使用SST29EE010芯片的128K字节空间中的0000H7FFFH的32K空间。要利用更多的空间，需要对寻址进行扩展。 4 软件的设计

5、与开发 系统软件的开发包括两个方面：即引导程序的开发和加载程序的开发。引导程序的开发是系统的基础，主要的功能是实现MCU的初始化，存储器检查，FLASH可用性检查，串行通信功能的实现，对FLASH程序的加载以及出错报警等，引导程序的工作流程如图3所示。 图3 引导程序工作流程图引导程序中有四个重要部分，AT89C52初始化、串行中断服务程序以及程序加载指令的实现，以及命令代码的解析等。在系统没有加载程序之前引导程序处在等待加载的状态，直到加载完成才可能进入正常工作模式，并且在引导程序进入正常工作模式时，也还可以通过调用程序加载模块(子程序)进行程序的更新。由于SST29EE010是以128字节

6、的页方式写入，所以实现加载指令时，对SST29EE010的写操作以128字节为分组，不足128字节的分组填充至128字节再处理。在加载程序时，主机将加载程序.BIN文件以128字节为单位分组，并为每个分组加上升级指令代码和位置参数后通过串口发送给MCU，MCU接收数据后进行判断，若是加载指令则将接收的数据写入到参数指定的FLASH区，并返回操作代码;处理流程如图4所示。 图4 程序加载的处理流程图 5 注意事项 在系统设计与程序设计过程中需要注意以下几点：(1)对FLASH芯片进行读/写操作时，将其当作扩展的外部存储器(用MOVX DPTR，A指令);执行程序时，将其作为扩展的程序存储器。(2

7、)在写数据之前要打开SST29EE010的保护锁，写操作完成后要将SST29EE010的保护锁关闭，关锁之前要有一定的延时(通过需要10ms)。(3)为了保证整个系统的可用行，需要对加载程序进行可用行检测机制，最简单的方法就是为所要加载的.BIN文件增加3字节的内容，在文件前面增加2字节的.BIN文件长度指示，并在加载程序之后增加1字节的程序校验值(如异或值)，写入FLASH中的内容如图5所示。 图5加载程序的格式与内容(4)为了进一步提高系统的安全性，需要进行相关的身份认证获取加载的权限如口令验证，否则不予开放加载功能。(5)还应该添加一些版本控制和校验功能，进行版本控制，只有在AT89C52与待加载的程序具有相同的版本时才能进行程序加载。(6)因为加载的程序起始地址从8000H开始，又有2字节的长度指示，所以在加载程序之前增加“ORG 8002H”伪指令。6 结束语以单片机为基础的需求越来越多，也就带来了更多的维护问题。通过上层应用程序维护通