1、【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】 一種AT89S52的USB線設(shè)計(jì) 1 引言 隨著單片機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和更新，支持ISP 或IAP 的單片機(jī)芯片日益增加，這類(lèi)單片機(jī)芯片的程序采用了線的方式。這種串行程序方式所用的電平為T(mén)TL 電平，對(duì)單片機(jī)接口來(lái)說(shuō)非常安全。單片機(jī)生產(chǎn)廠商推薦使用ISP 程序方式，如AT89S5X 芯片支持ISP 功能，并用AT89S5X 芯片取代了AT89C5X 芯片。 另一方面，單片機(jī)的程序的寫(xiě)入也從使用燒寫(xiě)器寫(xiě)入演化為使用線從計(jì)算機(jī)中將程序直接寫(xiě)入。線就是將計(jì)算機(jī)中的單片機(jī)程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)芯片的連接線。線與計(jì)算機(jī)的連接接口可分為串口線、并口線和USB 接口的線。這種串行程序方

2、式所用的電平為T(mén)TL 電平，對(duì)單片機(jī)接口和單片機(jī)芯片來(lái)說(shuō)更加安全。同時(shí)，采用線的程序?qū)懭敕绞讲恍枰看螌纹瑱C(jī)從應(yīng)用電路中取下，既節(jié)省了時(shí)間，又完全可靠。 從計(jì)算機(jī)角度來(lái)看，今天計(jì)算機(jī)技術(shù)日新月異，計(jì)算機(jī)的外部接口也在不斷的改變，其中主要作為計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的外部接口有串行接口、并行接口和USB（Universal SerialBus, USB）接口。而通用串行總線（USB）具有高速、使用靈活方便等特點(diǎn)，成為了計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)配置，并在計(jì)算機(jī)外部接口不斷增多的趨勢(shì)。為了適應(yīng)現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的發(fā)展，采用USB 接口的線是勢(shì)在必行。 但是，不同的單片機(jī)有不同的線，一般來(lái)說(shuō)，對(duì)應(yīng)有不同的軟件和硬件驅(qū)動(dòng)程序。這些

3、軟件和程序隨著功能的完善和操作等原因還有不同的版本。這造成線的使用者需要不斷的更新軟件，也讓使用者在更換單片機(jī)時(shí)不僅更換線，還要熟悉新的軟件。為此，如果能設(shè)計(jì)一種不需要軟件的線或統(tǒng)一操作的軟件，則能大大提高單片機(jī)程序的操作效率。研究和開(kāi)發(fā)一種通用而不需軟件的USB 接口的單片機(jī)的線更為必要。 2 硬件設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)思想 為了能夠使用和兼容傳統(tǒng)的線，一種方式是在計(jì)算機(jī)中連接一個(gè)USB 轉(zhuǎn)并口（或串口）的連接線，然后再連接一根傳統(tǒng)的線。在市場(chǎng)上，很多USB 轉(zhuǎn)并口的線是給打印機(jī)專(zhuān)用的，它并不是一個(gè)模擬并口，而是模擬了一個(gè)USB 打印機(jī)，是不能用來(lái)連接并口線開(kāi)展程序的。USB 轉(zhuǎn)串口則不一樣，因

4、為它是真正的在電腦上模擬了一個(gè)串口，一般的編程軟件都可以對(duì)這個(gè)串口開(kāi)展讀寫(xiě)操作。 另一種方式是單獨(dú)開(kāi)發(fā)的USB 編程器，其功能包含了USB 接口和線（也有一部分還帶有編程器等功能），一些USB 編程器內(nèi)部構(gòu)造是一個(gè)USB 轉(zhuǎn)串口的芯片轉(zhuǎn)成串口后再接后續(xù)編程電路，這樣的方式與單獨(dú)的USB 轉(zhuǎn)串口加線的原理和連接是相同的。 不管是哪一種線，都需要對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序和程序，當(dāng)然，這些線也支持在線仿真等功能。 為了實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)中不需要安裝線驅(qū)動(dòng)程序，在對(duì)線控制系統(tǒng)調(diào)試完成后，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)就可使用系統(tǒng)中自有的USB 驅(qū)動(dòng)程序?qū)崿F(xiàn)程序?qū)€開(kāi)展讀寫(xiě)，這樣既能保證了在所有計(jì)算機(jī)上都可以通用，又實(shí)現(xiàn)了在計(jì)算機(jī)中不需要專(zhuān)

5、用的程序，只需要如磁盤(pán)操作一樣開(kāi)展復(fù)制、粘貼或其他文件復(fù)制操作即可將程序?qū)懭雴纹瑱C(jī)。 2.2 選用接口器件 在考慮了若干USB 接口芯片后，選用Philips 公司的PDIUSBD12 作為系統(tǒng)的USB 接口芯片，該芯片僅是一塊USB轉(zhuǎn)并行接口的系統(tǒng)芯片，所有的應(yīng)答數(shù)據(jù)都由單片機(jī)提供，能夠滿足設(shè)計(jì)需要。 PDIUSBD12 是一款性價(jià)比很高的USB 器件，完全符合USB1.1 版的規(guī)范，PDIUSBD12 通常用作微控制器系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)與微控制器開(kāi)展通信的高速通用并行接口。PDIUSBD12 引腳功能如圖1 所示。 圖1 PDIUSBD12 引腳圖 2.3 PDIUSBD12 與單片機(jī)連接 在Ph

6、ilips 的PDIUSBD12 文檔中，發(fā)布了一個(gè)與80C51的典型應(yīng)用電路，如圖2 所示。 在圖2 中，ALE 接為低電平，表示一個(gè)獨(dú)立的地址和數(shù)據(jù)總線配置。PDIUSBD12 的A0 腳與80C51 的任意一個(gè)I/O 口相連。該端口控制PDIUSBD12 的命令和數(shù)據(jù)狀態(tài)。80C51 的多位地址和數(shù)據(jù)總線可直接與PDIUSBD12 的數(shù)據(jù)總線相連。 80C51 的頻率輸入可由PDIUSBD12 的CLKOUT 提供。 2.4 線接口電路 線的電路由三個(gè)部分組成，分別是單片機(jī)控制部分、USB 接口處理電路和線接口電路。 其中USB 接口處理電路是采用D12 芯片與系統(tǒng)控制單片機(jī)芯片的連接方

7、式采用了模擬總線的方式開(kāi)展連接，數(shù)據(jù)端口連接到單片機(jī)的P0 端口，并在P0 端口上接了一個(gè)上拉排阻實(shí)現(xiàn)了端口輸出高電平。將D12 的讀寫(xiě)控制分別接到P3.6 和P3.7 引腳，地址端A0 接到P1.1 引腳上。其時(shí)鐘信號(hào)從CLKOUT 輸出，連接到單片機(jī)AT89S52 的XTAL1 上，作為單片機(jī)的時(shí)鐘信號(hào)，電路如圖3 所示。 線接口采用P2 的部分引腳開(kāi)展控制，分別是P2.0接OE 端控制輸出端口是否有效，P2.1 接SCLK、P2.3 接MOSI、P2.5 接MISO 構(gòu)成模擬SPI 接口，P2.7 控制目標(biāo)芯片的RESET 引腳使其進(jìn)入串行模式。另外，保存了P30 和P31 作為異步串行

8、通信端口，作為系統(tǒng)調(diào)試端口，P15、P16、P17 和RESET 與VCC、GND 連接到系統(tǒng)控制芯片的程序接口。 為了保證在沒(méi)有寫(xiě)程序時(shí)不影響單片機(jī)的工作，所有與單片機(jī)連接的線接口都應(yīng)保持高阻狀態(tài)，在需要編程時(shí)又能夠?qū)?duì)應(yīng)的電平影響單片機(jī)引腳，所以在設(shè)計(jì)中，參考了原altera 并口線的接口電路，采用三態(tài)的總線驅(qū)動(dòng)芯片74HC244 作為線接口驅(qū)動(dòng)電路。具體的接口電路如圖4 所示。 圖4 線接口電路。 線接口從1 腳至6 腳，依次是：地、復(fù)位、MOSI、MISO、SCK、VCC。 3 PCB 設(shè)計(jì) 3.1 調(diào)試端口 考慮到在具體調(diào)試時(shí)，線采用了串口作為調(diào)試端口，將從USB 端口接收到的數(shù)據(jù)通過(guò)串口線重新發(fā)回計(jì)算機(jī)，在計(jì)算機(jī)中使用串口調(diào)試助手顯示內(nèi)容。故將其振蕩脈沖由外部D12 送過(guò)來(lái)的信號(hào)改為由單片機(jī)外接11.0592MHz 晶振與振蕩電容產(chǎn)生的頻率，以滿足硬件調(diào)試需要。 3.2 PCB 制作 在完成了電路原理圖的情況下，根據(jù)線電路原理圖設(shè)計(jì)了PCB 電路圖，如圖5 所示。圖5 是一雙面的PCB,圖5（a）頂層線路，圖5（b）底層線路。 圖5（a） 頂層線路 圖5（b） 底層線路 在完成軟件設(shè)計(jì)后，用此線將單片機(jī)與計(jì)算機(jī)連接，很好的實(shí)現(xiàn)了程序。 4 結(jié)束語(yǔ) 本文所設(shè)計(jì)的線能夠?qū)崿F(xiàn)與計(jì)算機(jī)的USB 端口連接，通過(guò)在單片機(jī)向計(jì)算機(jī)聲明為程序設(shè)備，成