1 引言

　　隨著單片機日益廣泛的應用，為了降低單片機系統開發的成本和難度，許多單片機生產廠商推出了支持ISP技術的單片機，其中就包括主流廠商ATMEL公司生產的AT89S系列單片機。ISP（InSySTem Programming）即在線系統編程，該技術允許用戶對電路板上的單片機擦除、寫入最終程序代碼，免去了傳統開發過程中所需的仿真器、編程器等開發工具，且使用戶能在線對單片機進行軟件升級。

　　ISP技術需要通過ISP下載線及相應的程序下載軟件來實現，目前多數的下載線為并口下載線，而并口已經逐漸被市場淘汰，現在的許多筆記本電腦和臺式機都取消了并口配置，因此，USB接口的ISP下載線已成為主流。本文提出了一種基于USB接口的ISP下載線設計方案，該方案成本低、電路簡單、易于自制且使用方便。

　　2 設計方案說明

　　設計方案以ATMEGA8單片機為核心，具體電路原理圖如圖1所示。

圖1 ISP下載線電路原理圖

　　ATMEGA8單片機是基于增強的AVR RISC結構的低功耗8位CMOS微控制器，PDIP封裝形式的引腳如圖2所示。

圖2 ATMEGA8引腳圖

圖1中，ATMEGA8單片機對USB串口協議進行軟件模擬，結合電腦端的驅動程序和目標程序下載軟件，可實現與電腦的USB接口連接及對目標器件以ISP方式進行代碼的擦除、寫入。電路圖中的ISP端口定義如圖3所示。
 3 設計方案的實現

　　3.1 硬件焊接

　　按圖1中的標示購買元器件，并完成ISP下載線硬件電路板焊接。元器件列表如表1所示。

表1 元器件列表

3.2 寫入固件

　　下載線電路板焊接完成后，需對電路板上的ATMEGA8寫入USB串口模擬協議及ISP下載模式的底層程序（即寫入固件）。在寫入固件前，要做好三方面的準備工作：將底層程序編譯成目標文件（HEX格式文件），準備一條并口ISP下載線，在電腦端安裝MCU程序下載軟件（如ISPLAY 1.5）。準備工作完成后就可以進行寫入固件操作了，具體步驟如下：

　　（1）按圖4所示進行硬件連接。

圖4 寫入固件硬件連接示意圖

　　值得注意的是，此時J1、J2、J3均短接。J1是降速跳線，短接時慢速，寫入固件時要求在慢速；J2短接是為了向原并口下載線供電；J3是ATMEGA8復位跳線，寫入固件時要求在復位狀態。

　　（2）運行電腦端MCU程序下載軟件，進行寫入固件操作。

　　軟件界面如圖5所示，值得注意的是，寫入固件后，應對ATMEGA8配置熔絲，即對圖5中的SUT0和CKSEL0選項進行配置。

　　寫入固件操作完成后，將J1、J2、J3均斷開，第一次使用時，在電腦端根據提示安裝USB設備驅動程序即可正常使用，若需要相關驅動軟件包可與筆者聯系。

圖5 寫入固件軟件操作示意圖

　　4 總結

　　根據上述方案設計的USB接口ISP下載線能對ATS系列單片機進行有效的編程操作，若對固件進行升級，還能對AVR系列單片機進行編程操作。另外，由于采用USB接口，故使用方便，且成本低廉、性能穩定、易于實現，大大降低單片機系統開發的硬件成本，如進行批量生產，具有一定的市場價值。