基于STM32的PIC單片機(jī)程序燒錄器設(shè)計(jì)

鄭潔霽+秦國(guó)棟

摘 要：針對(duì)PIC單片機(jī)的程序燒錄，文章實(shí)現(xiàn)了以ARM芯片STM32F103VCT6為核心的程序燒錄器的設(shè)計(jì)。文章首先介紹了STM32F103VCT6的特點(diǎn)以及ICSP下載方式，然后給出了系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖和程序設(shè)計(jì)流程圖。編程實(shí)驗(yàn)表明，該燒錄器能夠可靠、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)PIC單片機(jī)的編程下載功能。

關(guān)鍵詞：STM32；PIC單片機(jī)；程序燒錄器

PIC單片機(jī)是Microchip公司的產(chǎn)品，其采用精簡(jiǎn)指令集的RISC結(jié)構(gòu)。同時(shí)采用哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，能并行處理程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)，這種指令流水線結(jié)構(gòu)能在一個(gè)周期內(nèi)完成兩部分工作，極大地提升了執(zhí)行效率[1]。因此，PIC單片機(jī)在工業(yè)界得到了大量的應(yīng)用，占據(jù)了一定的市場(chǎng)份額。在工業(yè)的批量燒錄生產(chǎn)過(guò)程中，主要使用PicKit等脫機(jī)燒錄器，其功能比較單一，無(wú)法滿足擴(kuò)展功能等需求。隨著PIC單片機(jī)產(chǎn)品的增多和自動(dòng)燒錄機(jī)臺(tái)等設(shè)備的應(yīng)用，根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需求，人們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于STM32的PIC程序燒錄器，其具有工作穩(wěn)定、界面直觀、操作方便等特點(diǎn)，取得了良好的效果。

1 ICSP協(xié)議簡(jiǎn)介

Microchip公司是最先生產(chǎn)能夠在線編程的微控制器生產(chǎn)商之一。這個(gè)功能首先是在中檔PICmicro微控制器中提供的，但從那以后已經(jīng)成為所有新的PICmicro微控制器的一個(gè)特性[2]。

電路系列編程中（In Circuit Serial Programming，ICSP）需使用5根線，分別為時(shí)鐘、數(shù)據(jù)線、電源、接地以及編程電壓線。利用ICSP功能，可以很方便地構(gòu)建一個(gè)PIC單片機(jī)的串行編程器，將編好的單片機(jī)程序固化到芯片中[3]。保持編程時(shí)鐘和編程數(shù)據(jù)引腳為低電平，并將VPP引腳電壓從VIL增加到VIHH，器件便進(jìn)入編程模式。此時(shí)通過(guò)數(shù)據(jù)引腳即可將數(shù)據(jù)送入單片機(jī)或者從單片機(jī)中讀出數(shù)據(jù)。

2 燒錄器的硬件設(shè)計(jì)

燒錄器的主控芯片采用ST公司的32位單片機(jī)STM32F103VCT6，配有3.2寸彩色TFT液晶觸摸屏提供人機(jī)交互功能，且具有可調(diào)節(jié)的電壓輸出功能以及EEPROM掉電記憶功能。

STM32F103VCT6是由ST公司出品的基于ARM內(nèi)核的32位微控制器，包括256 K字節(jié)Flash存儲(chǔ)器、2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器[4]。

系統(tǒng)使用12 V直流電源作為供電電源，通過(guò)穩(wěn)壓芯片LM2576，MC78M05和LM1117-3.3分別輸出7 V，5 V和3.3 V作為系統(tǒng)內(nèi)部使用的電源。為了輸出13 V左右的VPP編程電壓，在系統(tǒng)中使用了PWM波控制的升壓電路來(lái)完成此功能，如圖1所示。

系統(tǒng)通過(guò)3.2寸彩色TFT液晶屏提供顯示功能，用戶可以通過(guò)觸摸屏來(lái)進(jìn)行對(duì)編程器的操作。并通過(guò)JTAG接口進(jìn)行程序的調(diào)試和下載。為了實(shí)現(xiàn)掉電記憶功能，系統(tǒng)配有EEPROM芯片。連接電路如圖2所示。

3 燒錄器的軟件設(shè)計(jì)

燒錄器的軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)系統(tǒng)的重點(diǎn)，程序使用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。在開(kāi)發(fā)中使用ST公司提供的庫(kù)函數(shù)，具有高效、易用的特點(diǎn)。庫(kù)函數(shù)中封裝了對(duì)底層硬件的控制功能，它可以讓開(kāi)發(fā)者無(wú)需直接操作硬件，只需調(diào)用庫(kù)函數(shù)中提供的功能函數(shù)即可完成相應(yīng)的功能，方便了開(kāi)發(fā)者的使用。

系統(tǒng)使用運(yùn)行于STM32之上的uC/OSII嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。uC/OSII它是一個(gè)源代碼公開(kāi)、可裁減、移植性好、占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，目前已廣泛移植在DSP，ARM單片機(jī)等處理器上[5]。

系統(tǒng)通過(guò)uC/GUI創(chuàng)建友好易用的圖形用戶界面，能夠完成的功能有：對(duì)PIC芯片進(jìn)行編程、提供LCD的顯示、觸摸屏功能、自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)、掉電記憶等。在基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程中，任務(wù)設(shè)計(jì)是整個(gè)應(yīng)用編程的基礎(chǔ)。當(dāng)任務(wù)被創(chuàng)建之后進(jìn)入就緒狀態(tài)，然后按照優(yōu)先權(quán)的高低依次獲得運(yùn)行權(quán)，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)。在應(yīng)用編程的設(shè)計(jì)中，主函數(shù)可以簡(jiǎn)化，只負(fù)責(zé)跟操作系統(tǒng)有關(guān)的事項(xiàng)，而與具體的應(yīng)用無(wú)關(guān)，即初始化系統(tǒng)、創(chuàng)建主任務(wù)以及啟動(dòng)操作系統(tǒng)。

PIC系列單片機(jī)程序下載需遵循ICSP編程規(guī)范，其使用數(shù)據(jù)、時(shí)鐘兩個(gè)引腳進(jìn)行通信，并遵循時(shí)序來(lái)進(jìn)行編程。進(jìn)入編程模式后，通過(guò)向芯片發(fā)送操作命令和燒錄數(shù)據(jù)進(jìn)行編程。在本燒錄器的信息顯示區(qū)會(huì)有進(jìn)度條顯示燒錄進(jìn)度，并顯示燒錄成功/失敗的提示信息。程序設(shè)計(jì)的流程如圖3所示。

4 結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種基于STM32的PIC單片機(jī)程序燒錄器的設(shè)計(jì)方案，闡述了硬件設(shè)計(jì)的相關(guān)功能，給出了控制軟件的流程設(shè)計(jì)。該程序燒錄器具有工作穩(wěn)定、界面直觀友好、操作方便等特點(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用表明，其具有一定的實(shí)用性。

[參考文獻(xiàn)]

[1]謝鋒然. PIC單片機(jī)原理及程序設(shè)計(jì)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.

[2]（加）邁克·普雷多克. PICmicro微控制器編程與自主開(kāi)發(fā)[M].姜漢龍，譯.北京：電子工業(yè)出版社，2001.

[3]湯競(jìng)南.PIC單片機(jī)基礎(chǔ)與應(yīng)用[M].北京：北京郵電出版社，2006.

[4]谷峰.一種可輸出預(yù)置序列的新型程控電源設(shè)計(jì)[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2015 （2）：86-90.

[5]程鳳蘭.一種嵌入式多工位壓力機(jī)送料機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2011（33）：20-21.