W78E516及其在系统编程的实现Word格式.docx

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W78E516与标准的8052完全兼容。

　　1.特征

（1）全静态设计，最高工作频率为40MHz。

（2）64KBAPROM存储应用程序和4KBLDROM存储控制ISP操作的程序。

2块存储器均为MTP-ROM。

　　（3）512字节的片内RAM内部数据RAM有512字节。

它分成2个存储单元：

256字节高速暂存和256字节辅存。

这些地址有不同的确定方式

　　①RAM0H~127H：

同8052一样直接或间接寻址，地址指针是被选中的寄存器单元中的R0和R1。

　　②RAM128H~255H：

同8052一样只能间接寻址，地址指针是被选中的寄存器单元中的R0和R1。

　　③AUX-RAM0H~255H：

采用外部数据存储器的方式间接寻址，用MOVX指令，地址指针是选中寄存器单元的R0和R1以及DPTR寄存器。

在CHCON寄存器中的第4位置位后，AUX-RAM有效，访问AUX-RAM使用“MOVX@Ri”指令。

当执行内部程序存储器的指令时，访问AUX-RAM不会影响P0，P2，WR和RD。

AUX-RAM在复位后失效。

　　（4）程序存储器和数据存储器可寻址空间范围为64KB。

　　（5）4个8位双向口：

P0~P3，1个4位双向多用途编程口P4。

　　（6）3个16位的定时器/计数器：

T0，T1，T2。

T0和T1功能与8051相同。

T2是一个16位定时器/计数器，它由T2CON配置和控制。

T2能作为外部时钟计数器，也能作为内部定时器，这取决于T2CON的C/T2位的配置情况。

T2有3种操作方式：

清零、自动重写、波特率发生器。

在清零和自动重写方式时，时钟频率与T0和T1相同。

　　具有一个全双工串行口。

　　具有6个中断源和2级中断能力。

　　内部电源管理：

空闲方式和掉电方式，这两种方式可由软件选择。

　　具有编程后的编码保护功能。

　　2.与ISP操作相关的特殊功能寄存器

　　在系统编程控制寄存器CHPCON功能如表1所列。

表1BITNAME功能7软件复位F04KMODE该位置1且FBOOTSL和FPROGEN都置1时，微控制顺笔位，重新操作。

读该位结果为逻1辑时，可双确认CPU处于F04KBOOT模式6-保留5-保留4ENAUXRAM0：

使AUX-RAM无效；

1：

使AUX-RAM有效30必须置为020必须置为01FBPPTSL程序地址选择。

装载程序位64KB的APROM。

4KBLDROM是重新的目标地址。

0：

装载程序位于4KB的存储器。

64KB的APROM是重新编程的目标地址0FPROGENMTP-ROM编程使能。

使编程功能有效。

微控制器进入在系统编程状态。

在这种编程模式下，清降、编程、读操作在设备进空闲模式后可以实现。

可能对ROM执行写操作

　　编程状态下MTP-ROM的控制字节寄存器SFRCN功能如表2所列。

表2BITNAME功能7-保留6WFWIN选择ISP操作目标存储器。

对LDROM重新编程；

对APROM重新编程5

　　OENMTP-ROM输出使能4CENMTP-ROM使能3，2，1，0CTRL[3:

0]ROM控制信号

　　（3）SFRAH，SFRAL：

在系统编程状态下的目标地址。

SFRAH包含地址的高位字节；

SFRAL包含地址的低位字节。

　　SFRFD：

编程状态下MTP-ROM的编程数据。

二、W78E516的在系统编程方法

　　1.ISP操作实现过程

　　微控制器通常执行APROM中的程序。

如果APROM中的程序需要修改，用户需要通过设置CHPCON寄存器来激活在系统编程模式。

在默认情况下，CHPCON是只读的，必须依次向寄存器中写入#87H和#59H，才能使CHPCON的写特性有效。

激活CHPCON的写特性后，在其0位置位，进入在系统编程模式。

ISP操作包括进入/退出在系统编程模式、编程、擦除、读等，它们是在CPU处于空闲模式时完成的，因此，设置CHPCON寄存器后使CPU进入空闲模式，并由定时器中断的发生来控制执行每一种ISP操作的时间。

定时器中断到来时，转入LDROM中执行相关的中断服务程序。

第一次执行RETI指令后，PC指针清零，指向LDROM中的00H。

当APROM中的内容被完全更新后，将CHPCON的第0，1，7位设置为逻辑1，通过软件复位的方式返回APROM执行其中的新程序。

在应用程序需要频繁更新的情况下，这种在系统编程方式使工作简单而高效。

　　在默认情况下，上电复位后W78E516从程序中启动。

在某些情况下，可以使W78E516从LDROM中启动。

当APROM中的程序不能正常运行，W78E516无法跳到LDROM中执行ISP操作时，CPU进入F04KBOOT模式。

在应用系统设计中一定要注意P2，P3，ALE，EA和PSEN引脚在复位时的值，以避免意外激活编程模式或F04KBOOT模式。

复位时进入F04KBOOTMODE时P43，，引脚电平及时序如图1及图2所示。

　　W78E516处于在系统编程模式时，MTP-ROM可以被反复编程和检验。

向MTP-ROM中完整、正确地写入新代码后，新代码即被保护起来。

W78E516有专用设置寄存器组，其中包括安全性寄存器和公司/器件识别寄存器，处于编程模式时不能访问这些寄存器。

安全性寄存器在LDROM空间的地址是0FFFFH，当它的各个位被从1编程为0后就不能再被改变，将它们重新置位的惟一方式是执行全部擦除操作，这样就能保证其安全性。

　　一般情况下，具有ISP功能的微控制器一般都具备2块程序存储区，其中A-ROM用于存储通常状况下的应用程序，B-ROM用于存储控制ISP操作的程序，向A-ROM中写入新代码。

有些微控制器，A-ROM和B-ROM中的程序代码均能控制ISP操作，由特殊功能寄存器来选择其一，为设计人员提供了灵活的设计应用空间。

针对不同类型的ISP器件，对CPU进行在系统编程的方法具有共同之处。

　　执行ISP操作时，2块程序存储器中的程序流程图分别如图3、图4所示。

的ISP功能特点

　　在MTP产品中，W78E516颇具特色。

它在ISP功能方面具有突出的优点

　　开发灵活性。

可由设计者自定任何编程通信协议，经计算机或简单工具，将要修改的程序通过任何I/O口或UART口送入单片机内，不能像其他具有ISP功能的芯片那样，而必须针对其特定引脚及特殊的TIMMING协议来实现。

　　操作连续性。

市场上目前具有ISP功能的单片机在执行ISP操作时必须停止其他操作；

而有些应用希望此时UART或TIMER/COUNTER等功能仍然能够运作。

W78E516可以满足这种要求。

因为在执行ISP操作时只是控制权从64KBAPROM变换到4KBLDROM，故仍可由4KB中的程序来继续操作控制。

　　断电时具有存储数据能力。

因W78E516拥有2块大小不同的闪速存储器，其中1块可用于存储断电后仍必须被单片机保留的数据，因此，设计者可减少外接EE2PROM芯片的线路与成本。

除具有上述特点外，W78E516在执行ISP操作时不需辅以任何配件，受到用户的欢迎。

三、应用实例

　　此实例是在机车故障检测记录仪系统内对W78E516进行ISP操作的实验。

这是一个由PC机和微控制器组成的主从式系统。

PC机经串行通信将新程序的二进制代码以数据形式下载，微控制器接收数据，由软件控制更新64KBAPROM中的程序代码。

实验中微控制器经RS-232接口接收数据并暂存于内部AUX-RAM中，不需扩展外部数据存储器，节省了板上空间。

检测记录仪与PC机的通信采用RS-232标准，为简化硬件，只使用了该标准中的TXD、RXD以及地线3根连线，电平转换由MAXIM232专用芯片完成。

实验电路原理图如图5所示。

　　实现ISP操作的软件由两部分组成：

一是微控制器部分，用MCS-51汇编语言编写；

二是PC机部分，由MicrosoftVisualBasic开发而来，

　　主要应用MSCOMM控件与W78E516通信，完成数据下载。

　　微控制器上电后一般从64KBAPROM中启动。

64KBAPROM中，包括了在系统编程子程序，还有其他检测记录系统的子程序。

微控制器必须读取拨码盘的输入，决定进入哪一种工作状态，是否进行在系统编程。

值得注意的是,在写CHPCON寄存器时，应将其第4位置1，使AUX-RAM有效；

64KBAPROM中的程序应该始终包含图3流程所示的程序段,以使系统具有进入下一次在系统编程的能力。

4KBLDROM中的程序主要作用是接收来自PC机的下载数据，并控制各项ISP操作。

执行在系统编程时，利用SFRAL、SFRAH、SFRFD、SFRCN这几个特殊功能寄存器，选择在系统编程的地址单元，准备待写入的数据，选择待执行的操作类型。

当从F04BOOT模式启动时，软件复位失效，必须硬件复位。

在系统编程的数据由在此期间仍能正常工作的串行通信口进入。

这部分流程如图6所示。

　　PC机通过RS-232串口发送数据。

每一帧的前3个字节都为7EH，作为帧同步信号。

随后2个字节内容均为帧指针，表明本帧数据的帧号。

PC机在发送1帧数据后，等待单片机发回确认数据帧，该帧数据应包括数据接收正确与否的标志及接收到的数据的帧号。

数据帧格式及PC机通信软件流程分别如图7、图8所示。

结束语

　　根据本文介绍的方法，在机车故障检测记录仪系统内实现了对W78E516的在系统编程。

　　ISP技术高度的灵活性使同一种硬件结构能够实现多种系统功能，成为多功能硬件,减少了系统所需电路板的品种，简化了生产流程；

多功能硬件还能够减少板上元件数目和系统电路板数目，使系统成本显着降低。

在机车系统中要对各部分进行多种不同的测试，比如轴温、轴速以及车门的开关状态等等，以便了解机车的运行状况。

在现阶段，处理这些模拟量或数字量需要设计生产多种不同的模块。

应用ISP技术以后这一现状会得以改变：

设计人员设计出包括微控制器、A/D和D/A转换芯片、I/O口等在内的通用模块，将其安装到需要进行检测的各个部分，然后利用ISP技术把不同的应用程序下载到微控制器中，就可以完成各种不同的测试功能，其综合经济效益不可低估。

此外，

ISP技术也为其他许多领域带来了变革。

总之，在系统编程技术具有广阔的开发应用前景。