鄭潔霽+秦國棟

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

關(guān)鍵詞：STM32；PIC單片機；程序燒錄器

PIC單片機是Microchip公司的產(chǎn)品，其采用精簡指令集的RISC結(jié)構(gòu)。同時采用哈佛雙總線結(jié)構(gòu)，能并行處理程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器的訪問，這種指令流水線結(jié)構(gòu)能在一個周期內(nèi)完成兩部分工作，極大地提升了執(zhí)行效率[1]。因此，PIC單片機在工業(yè)界得到了大量的應(yīng)用，占據(jù)了一定的市場份額。在工業(yè)的批量燒錄生產(chǎn)過程中，主要使用PicKit等脫機燒錄器，其功能比較單一，無法滿足擴展功能等需求。隨著PIC單片機產(chǎn)品的增多和自動燒錄機臺等設(shè)備的應(yīng)用，根據(jù)生產(chǎn)的實際需求，人們設(shè)計了一種基于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，取得了良好的效果。

1 ICSP協(xié)議簡介

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PIC單片機的串行編程器，將編好的單片機程序固化到芯片中[3]。保持編程時鐘和編程數(shù)據(jù)引腳為低電平，并將VPP引腳電壓從VIL增加到VIHH，器件便進入編程模式。此時通過數(shù)據(jù)引腳即可將數(shù)據(jù)送入單片機或者從單片機中讀出數(shù)據(jù)。

2 燒錄器的硬件設(shè)計

燒錄器的主控芯片采用ST公司的32位單片機STM32F103VCT6，配有3.2寸彩色TFT液晶觸摸屏提供人機交互功能，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存儲器、2個12位的ADC、3個通用16位定時器和1個PWM定時器[4]。

系統(tǒng)使用12 V直流電源作為供電電源，通過穩(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完成此功能，如圖1所示。

系統(tǒng)通過3.2寸彩色TFT液晶屏提供顯示功能，用戶可以通過觸摸屏來進行對編程器的操作。并通過JTAG接口進行程序的調(diào)試和下載。為了實現(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

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

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

系統(tǒng)通過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PIC芯片進行編程、提供LCD的顯示、觸摸屏功能、自動電壓調(diào)節(jié)、掉電記憶等。在基于實時操作系統(tǒng)的應(yīng)用編程中，任務(wù)設(shè)計是整個應(yīng)用編程的基礎(chǔ)。當任務(wù)被創(chuàng)建之后進入就緒狀態(tài)，然后按照優(yōu)先權(quán)的高低依次獲得運行權(quán)，進入運行狀態(tài)。在應(yīng)用編程的設(shè)計中，主函數(shù)可以簡化，只負責跟操作系統(tǒng)有關(guān)的事項，而與具體的應(yīng)用無關(guān)，即初始化系統(tǒng)、創(chuàng)建主任務(wù)以及啟動操作系統(tǒng)。

PIC系列單片機程序下載需遵循ICSP編程規(guī)范，其使用數(shù)據(jù)、時鐘兩個引腳進行通信，并遵循時序來進行編程。進入編程模式后，通過向芯片發(fā)送操作命令和燒錄數(shù)據(jù)進行編程。在本燒錄器的信息顯示區(qū)會有進度條顯示燒錄進度，并顯示燒錄成功/失敗的提示信息。程序設(shè)計的流程如圖3所示。

4 結(jié)語

本文介紹了一種基于STM32的PIC單片機程序燒錄器的設(shè)計方案，闡述了硬件設(shè)計的相關(guān)功能，給出了控制軟件的流程設(shè)計。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。實際應(yīng)用表明，其具有一定的實用性。

[參考文獻]

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

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

[3]湯競南.PIC單片機基礎(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[J].重慶理工大學學報（自然科學版），2015 （2）：86-90.

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