stc单片机自动下载程序原理和代码实现

1/stc单片机下载程序的原理

首先我们要理解stc单片机下载程序的原理。在stc单片机中有两个程序区：用户程序区和ISP监控程序区。

这是stc89c52单片机数据手册中的内容。

根据数据手册，我们可以知道，当冷启动或者对ISP_CONTR寄存器送入60H产生复位以后，单片机会从ISP监控程序区开始执行程序。

如果这时候检测到合法的ISP下载命令流（后面会说什么是ISP的合法下载流），则ISP监控程序开始与ISP下载软件通信（如stc-isp），软件也会进入编程模式，向监控程序发送程序码，监控程序接收程序码，并将其写入用户程序区中。成功后，用户程序立即生效，开始运行用户程序。

如果这时候没有检测到合法的ISP下载命令流，单片机就会从用户程序区开始执行程序。

2/冷启动下载

我们刚开始接触stc单片机一般采用的都是冷启动来下载程序。但是这样做有一定的缺点。

首先，单片机频繁的上电掉电会影响单片机的寿命，且一些特殊的外围电路要求一直保持有电状态。

其次，也是我主要想说的一点是，市面上的USB转TTL模块质量参差不齐，绝大多数模块都没有做好隔离，导致电流会从模块的TX和RX倒灌进单片机，如果此时单片机上的电压高于单片机的上电复位检测门槛电压的话，就会导致单片机无法冷启动，进而无法成功下载程序。

我测量了市面上购买的两款USB转TTL模块（PL2303）（ch340系列没有做好隔离的话也会出现同样的情况），一款模块会给单片机提供3.3V电压，这时候5V单片机的冷启动就很可能失败。另一款模块会给单片机提供2V电压，可见这两款USB转TTL模块都是无法正常给3.3V单片机烧录程序的。

大厂的单片机开发板上下载电路的隔离一般是做的非常好的，我用做测试的是郭天祥的TX-1C开发板，USB只能给单片机提供0.02V的电压。

数据手册中给我们提供了一个简单的PL2303下载电路，其中红色箭头指向的那个电阻和二极管就是起隔离作用的。当然，如果对隔离要求更为严格的话，还是要去查看芯片（PL2303,CH340,FT232等）的数据手册，设计最为合适的下载电路。

3/自动下载程序

说是自动下载程序，其实是和冷启动下载程序相对的，也就是可以不掉电下载程序。

讲解原理之前我们先要说一下什么是“合法的ISP下载命令流”。

在我们按下“下载/编程”后，电脑会通过串口给单片机发送一系列数据。

如果我们在stc-isp上勾选了发送自定义命令的话，stc-isp首先会按照我们设置的波特率、停止位等配置向单片机发送我们自定义的命令。

然后stc-isp会以我们设置的最低波特率和默认配置向单片机不断发送0x7F，这通常就是我们说的“合法的ISP下载命令流”。

我们再回忆一下stc单片机下载程序需要什么。第一是需要程序冲ISP监控程序区运行，第二是需要检测到合法的ISP下载命令流。由于ISP下载命令流是stc-isp提供给我们的，所以我们其实可以检测到合法的ISP下载命令流以后进行一个软复位，复位到ISP监控程序区，这样便可以避免冷启动，直接下载程序了。

4/代码实现

作者这里使用的是STC89C52单片机，不同的单片机的寄存器不太一样，但原理相通，只需要根据数据手册稍作修改即可。

作者将自动下载的代码封装成函数方便调用。

首先是serve.c中的代码：

//配置串口
void uart_init(void)
{
		TMOD = 0x20;    
		TH1 = 0xfd;     
		TL1 = 0xfd;     
		TR1 = 1;       
		REN = 1;       
		SM0 = 0;      
		SM1 = 1;       
		EA = 1;         					
		ES = 1;        
}

serve.h:

/*
funtion:automatic download
explanation:			
		switch:#define _DOWNLOAD_(before #include"serve.h")
		remember to use uart_init before!				
*/
					
#ifdef _DOWNLOAD_
					
#include

sfr ISP_CONTR = 0xe7;
uint8_t uart_ser_n = 0;
		
void uart1_ser() interrupt 4
{ 
		RI = 0;        //清空接收标志位
		if(SBUF == 0x7f)  //STC下载指令0X7F
		{ 
				uart_ser_n++;   //判断位自加
				if(uart_ser_n == 10) //如果收到10次0X7F
				{
						uart_ser_n = 0;   //判断位清0
						ISP_CONTR = 0x60;//复位命令  
				}
		}
		else
		{
				uart_ser_n = 0;	
		}
}
				


#endif

/*
explanation:
    crystal frequency:11.0592MHz
    bps:9600
	timer1:mode2
	UART:mode1
*/

extern void uart_init(void);

下面是main.c中的一个小示例：

#define _DOWNLOAD_
#include"serve.h"
#include

int main()
{
	uart_init();
    while(1)
	{
		P1 = ~P1;
		delay_ms(100);
	}
}

5/补充说明

1.这里作者并没有选择使用stc-isp上的发送自定义命令，因为不管发送不发送自定义命令，stc-isp最后总是要不断发送0x7F的ISP下载流，作者偷了个懒，就不用配置自定义命令了，这样别人拿过我的单片机也可以直接自动下载了。

那可能有人会问：既然总是要发送0x7F的ISP下载流，那为什么stc-isp还要设置”发送自定义命令“这样一个功能呢？

因为在发送自定义命令时我们可以自主选择串口通信的波特率、校验位、停止位等参数，且可以自主设置命令，这样就使得自动下载这个功能非常灵活，在比较复杂的项目里面使用自主设置命令会更加合适。

2.关于stc不同单片机型号之间的区别，stc12、stc15和stc8支持更多复位方式，可以通过配置寄存器设置更多种“自动下载”，大家有兴趣可以自行翻阅数据手册。

3.网上还有很多种“自动下载”的办法。有人使用外部中断来实现“自动下载”。工作流程是这样的：点击下载程序后按下按键，单片机进入外部中断。在中断服务函数中给单片机一个复位信号，实现“自动下载”。

这种方式的优点是占用的资源少（一个外部中断），缺点是还需要按按键。其实不管怎么变形，我们只要理解了前面说的单片机下载程序的原理之后，所有的"自动下载"都是一样的。

4.很有意思的是硬件的自动下载，通过硬件电路，在点击下载程序之后，改进过的USB转TTL模块自动实现冷启动复位，实现自动下载，这个思路和我们前面说的都不太一样，但是还是需要冷启动是硬伤。大家有兴趣可以自行搜索。