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1、秉火STM32F103VET6(指南者)自带串口下载电路,配合上位机可实现一键ISP下载,不需要修改开发板上的BOOT设置。
与仿真器Fire-Debugger相比,ISP(In-System Programming,在系统可编程)只能下载程序,不能在线调试且下载速度慢。 2、 安装USB转串口驱动 秉火的STM32开发板用的USB转串口的驱动芯片是CH340,要使用串口,需要先在电脑中安装USB转串口驱动:CH340版本,见图2-1。驱动可在网上搜索下载,或者使用我们论坛里面提供的。 图2-1 串口连接示意图 如果USB转串口驱动安装成功,USB线与板子连接没有问题,依次选择“计算机→管理→设备管理器→端口”,可识别到串口。 如果识别不了串口,请检查USB线是否完好,或换一根USB线试试。 3、硬件连接 如图3-1所示,用USB线连接电脑和开发板的“USB转串口”接口,给开发板上电(见图3-1)。 图3-1 USB转串口驱动安装成功 图3-2 指南者串口连接图 4、 开始下载 打开mcuisp软件,配置如下:①选择“搜索串口”,设置波特率为460800(尽量不要设置得太高);②选择要下载的HEX文件;③勾选“校验”“编程后执行”复选框;④选择“DTR低电平复位,RTS高电平进Boot Loader”选项;⑤开始编程,见图4-1。如果出现一直连接的情况,按一下开发板上的复位键即可。下载成功界面见图4-2。 图4-1 ISP下载配置 图4-2 ISP下载成功 5 ISP一键下载原理分析 5.1 ISP简介 ISP指电路板上的空白元器件可以编程写入最终用户代码,而不需要从电路板上取下元器件。已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。 使用ISP的时候需要用到自举程序(Boot Loader),自举程序存储在STM32器件的内部自举ROM(系统存储器)中。其主要任务是通过一种可用的串行外设(USART、CAN、USB、I2C等)将应用程序下载到内部Flash存储器中。每种串行接口都定义了相应的通信协议,其中包含兼容的命令集和序列。 5.2 ISP普通下载 现在我们针对USART1的ISP进行分析,通常的ISP下载的步骤如下: 1)通过USB转串口线将电脑连接到STM32的USART1,并打开电脑端的上位机; 2)设置跳线保持BOOT0为高电平,BOOT1为低电平; 3)复位单片机使其进入Boot Loader模式,通过上位机下载程序; 4)下载完毕,设置跳线保持BOOT0为低电平,BOOT1为低电平; 5)复位单片机即可启动用户代码,正常运行。 以上步骤有个不好的地方就是:下载程序需要跳线及复位操作,很繁琐。理解了ISP的原理,就理解一键ISP了。它需要做的事情就是用上位机去控制BOOT0引脚和单片机的复位引脚,电路图见图5-1。 图5-1 ISP一键下载电路图 图5-1(续) 5.3 BOOT配置 在ISP下载电路中,需要配置BOOT引脚,BOOT引脚不同的配置会产生不同的启动方式,具体见表3-1。 表5-2 BOOT配置 5.4 ISP一键下载 USB转串口大家都很熟悉,一般是用RXD和TXD这两个引脚。在一键ISP电路中,我们需要用USB转串口的芯片的DTR引脚和RTS引脚来控制单片机的BOOT0和NRST,原理如下: 1)通过上位机控制U6(CH340G)的RTS引脚为低电平,Q1导通,BOOT0的电平上拉为高电平。 2)通过上位机控制U6(CH340G)的DTR引脚为高电平,由于RTS为低电平,Q2导通,U8的2引脚为低电平,U18为一个模拟开关,使能端由4引脚控制,默认为高电平,U18的1引脚和2引脚导通,所以NRST为低电平,系统复位。 3)单片机进入ISP模式,此时可以将DTR引脚设置为低电平,RTS设置为高电平。Q1和Q2处于截止状态,BOOT0和NRST还原默认电平。 4)上位机将程序下载到单片机,下载完毕之后,程序自动运行。 5)有人认为U18、Q1、Q2是多余的,用U6的RTS和DTR直接控制也可以。正常情况下,这样理解没有问题,但是他们忽略了一点,就是在单片机上电瞬间,如果USB转串口连接了电脑,DTR和RTS的电平是变化的,如果处理不好,单片机会一直进入ISP模式,或者系统会复位多次,这种情况是不允许的。 6)于是,就有了全新的一键ISP电路。我们主要是分析上电瞬间的逻辑关系,单片机上电时通过示波器观察波形得知DTR和RTS的电平是变化的,但是也有一个规律就是:当RTS为低电平的候,DTR也是低电平,因此一般情况下Q2不会导通,但由于这两个IO口的电平存在“竞争冒险”, 会出现RTS的下降沿刚好遇到DTR的上升沿,这个时候Q2导通,导致系统复位,而BOOT0此时有可能也为高电平,就会进入ISP模式。这个是不受我们控制的,而我们不想系统出现这样的情况,因此加入了模拟开关来切断这种干扰。 7)加入模拟开关U18,通过控制U18的4引脚的开关来达到隔离干扰电平的目的。下面我们分析一下延时开关电路,上电瞬间,电容C65通过电阻R18来充电,由于电阻100kΩ很大,电容的充电电流很小,电容充电达到U18的4引脚的有效电平2V大概耗时1秒,在这个1秒时间内U18的模拟开关是断开的,因此RTS和DTR的干扰电平不会影响到系统复位。这样就保证了系统正常运行。 |
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