通过WiFi对STC单片机程序下载和调试

简介

本文设计了基于WiFi-UART的STC单片机下载调试模块，这样便于对嵌入式系统进行远程调试开发，特别是在一些具有移动功能的平台，强电平台以及需要实时监视和修改程序的应用场合。

本文相关的下载资源：

1. WiFi模块下载STC程序设计文件
2. 扩展32kRAM的信号采集版.zip-网络攻防文档类资源-CSDN下载

 

电路设计

AD设计工程文件：

D:\zhuoqing\AltiumDesigner\STC\Tools\Download\WiFIDownload8G1K.PcbDoc *

1. 原理图

电路中的CPU部分包括有MCU、外部RAM、程序下载接口以及LED工作指示灯。

由于电路功能相对比较简单，所以使用了STC8G1K08， SOP16封装的单片机。由于内部只有1KByteRAM，扩充了一块外部RAM。

STC8G1K08具有两个UART，可以分别用于接收上位机和下位机进行通信。

其中外部RAM选用24LC1024,128KByteRAM，用于缓存下载程序数据。这是为了克服通过WiFi链路中的通讯速度不稳定，会造成对单片机编程速度跳动。所以在下载程序之前，上位机先通过WiFi将程序发送到下位机，并存储在23LC1024中。后面在启动从单片机直接对下载STC单片机的下载过程。

在博文单片机片外RAM，串行的介绍了这种SPI接口RAM的实验结果。

^{▲ CPU以及外部RAM电路}

下图是电路中的WiFi接口部分。这里选用的是友人科技的WiFi转串口通信模块 “USR-WiFi232-T”。该模块的供电电压为3.3V，在后面电源部分使用了一个5V-3.3V的稳压芯片。

修正 ： 2020,5,4：
针对于STC8G为5V器件，而USR-WiFi为3.3V器件，它们之间的通讯需要进行匹配和平衡。
在这里，对TXD串接一个221~511的电阻减少8G1K对于USR的影响。同样在RXD上增加一个上拉到5V的1到10k的电阻来提高8G1K08接收高电平的幅值。

^{▲ WiFi接口电路}

控制被下载电路的电源是STC单片机下载的特点。之前在STC单片机自动下载调试器设计中使用了微型机械继电器来控制电源，比较可靠，可以提供大的控制电流范围。读出增加可电路的体积。

在下面电源控制电路中使用的N沟道的MOS管来控制被调试电路的电源。驱动MOS管的高压使用了博文如何利用单片机IO口产生两倍的电源电压中介绍的利用单片机IO口进行倍压整流的方案。

^{▲ 电源控制部分}

电源中AS1117提供了5V转3.3V，供WiFi-UART模块使用。此外还有一个按年BT用于手工控制ISP电源开关。在对调试电路进行接口连接的时候，不必将整个电路板掉电，可以节省WiFi模块重启的时间。

^{▲ 电源模块电路}

2. PCB

实验电路板采用单面PCB设计方式，可以使用一分钟制版法完成实验PCB的制作。

^{▲ 测试PCB电路板}

在一分钟制版之后，焊接组装实验电路。

使用Keil C51编程，开发相应的下载程序。

^{▲ 焊锡装配完之后的实验电路板}

下载模块工作时，需要提供5V的工作电源。它通过四芯的ISP接口为下载程序的单片机核心电路提供工作电源。

 

固件开发

STC8G1K的固件开发目录：

D:\zhuoqing\window\C51\STC\Tools\STCDL\WiFiDL8G1K\WiFiDL8G1k.uvproj

1. STC单片机程序下载协议

对于STC单片进行ISP的相关协议并没有得到公开的文档，在博文使用单片机对STC8G,8H,8A进行ISP下载程序介绍了在单片机数据手册中的一些实现情况。

基于范例程序，编写STC单片机的ISP下载程序。

^{▲ STC8G1K08技术手册附录}

2. 固件的功能

功能1：完成STC单片机的ISP下载
这部分的实现可以参见博文：使用单片机对STC8G,8H,8A进行ISP下载程序中的实现。

功能2：接收上尉即发送的下载程序数据：
在对STC单片机进行ISP之前，将程序通过WiFI接收到片外ISP接口的RAM中进行缓存，然后再完成对ISP单片的程序下载。

功能3：建立被调试单片机与上位机通信
在程序下载完之后，建立起被调试单片机与上位机之间的通信联系，也就是将UART1，UART2两个串口之间完成数据的转发。这样就可以在上位机中实现对下位机的调试功能。

^{▲ 调试中的电路}

功能4：接收按钮，实现手动控制下位机电源
在电路板上有一个按钮，可以用于手工来控制下位机的电源。软件通过读取按钮所在的端口的电平，来控制MOS的驱动电压。

 

上位机软件

上位机软件是在原来的STM32单片机下载程序的基础上，经过扩充功能只能实现对STC单片机下载的。这主要利用了原来程序对HEX文件的读取，人机界面，串口以及UDP等编程的基础功能

在原来程序的基础上，增加了相应的两个程序：STCDownload()、STCDownloadWiFi()，分别实现通过PC的串口以及UDP与下载板的通讯。使用WiFi功能下载的时候，就是通过UDP编程来讲程序下载到调试单片机中。

使用该软件时，需要在程序右上方选择STC8H, STC8G ,STC8A单片机。这三类单片机，STC8H,8G下载协议是相同的。STC8A与前两者之间有些区别。

^{▲ 上位机下载程序操作过程}

然后在UDPDL页中，设置IP地址与端口，它应该与USR-WiFi模块的网络UDP服务对应的接口一致。

在UDP File中指明被下载的单片机 HEX文件。按动UDP Dwn 便可以进行WiFI远程程序下载了。

 

下载资源

本文所涉及到的电路设计、单片机程序以及上位机软件都可以在CSDN中下载“WiFi-STC-DOWNLOADER.zip”中获得。