摘 要： 目前，单片机技术广泛应用于弱电控制领域，从事单片机系统开发的技术人员也越来越多。然而，单片机系统开发的前提需要建立系统开发平台，包括仿真器、编程器、相关编译软件等。市场上的仿真器、编程器大多价格较高，这给技术人员进入单片机系统开发行业提高了门槛，同时也提高了从事单片机系统开发企业的研发成本。基于这种情况，文章提出了一种能取代传统编程器、仿真器的ISP下载线设计方案，根据该方案设计的下载线基于USB接口，能对AT89S系列单片机进行在线系统编程。文章对设计方案的工作原理进行了充分论述，对其实现的方法进行了详细说明。该下载线设计具有成本低、性能稳定、使用方便等特点。

1 引言

随着单片机日益广泛的应用，为了降低单片机系统开发的成本和难度，许多单片机生产厂商推出了支持ISP技术的单片机，其中就包括主流厂商ATMEL公司生产的AT89S系列单片机。ISP（InSystem Programming）即在线系统编程，该技术允许用户对电路板上的单片机擦除、写入最终程序代码，免去了传统开发过程中所需的仿真器、编程器等开发工具，且使用户能在线对单片机进行软件升级。

ISP技术需要通过ISP下载线及相应的程序下载软件来实现，目前多数的下载线为并口下载线，而并口已经逐渐被市场淘汰，现在的许多笔记本电脑和台式机都取消了并口配置，因此，USB接口的ISP下载线已成为主流。本文提出了一种基于USB接口的ISP下载线设计方案，该方案成本低、电路简单、易于自制且使用方便。

2 设计方案说明

设计方案以ATMEGA8单片机为核心，具体电路原理图如图1所示。

图1 ISP下载线电路原理图

ATMEGA8单片机是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器，PDIP封装形式的引脚如图2所示。

图2 ATMEGA8引脚图

图1中，ATMEGA8单片机对USB串口协议进行软件模拟，结合电脑端的驱动程序和目标程序下载软件，可实现与电脑的USB接口连接及对目标器件以ISP方式进行代码的擦除、写入。电路图中的ISP端口定义如图3所示。

图3 ISP端口定义

3 设计方案的实现

3.1 硬件焊接

按图1中的标示购买元器件，并完成ISP下载线硬件电路板焊接。元器件列表如表1所示。

表1 元器件列表

3.2 写入固件

下载线电路板焊接完成后，需对电路板上的ATMEGA8写入USB串口模拟协议及ISP下载模式的底层程序（即写入固件）。在写入固件前，要做好三方面的准备工作：将底层程序编译成目标文件（HEX格式文件），准备一条并口ISP下载线，在电脑端安装MCU程序下载软件（如ISPLAY 1.5）。准备工作完成后就可以进行写入固件操作了，具体步骤如下：

（1）按图4所示进行硬件连接。

图4 写入固件硬件连接示意图

值得注意的是，此时J1、J2、J3均短接。J1是降速跳线，短接时慢速，写入固件时要求在慢速；J2短接是为了向原并口下载线供电；J3是ATMEGA8复位跳线，写入固件时要求在复位状态。

（2）运行电脑端MCU程序下载软件，进行写入固件操作。

软件界面如图5所示，值得注意的是，写入固件后，应对ATMEGA8配置熔丝，即对图5中的SUT0和CKSEL0选项进行配置。

写入固件操作完成后，将J1、J2、J3均断开，第一次使用时，在电脑端根据提示安装USB设备驱动程序即可正常使用，若需要相关驱动软件包可与笔者联系。

图5 写入固件软件操作示意图

4 总结

根据上述方案设计的USB接口ISP下载线能对ATS系列单片机进行有效的编程操作，若对固件进行升级，还能对AVR系列单片机进行编程操作。另外，由于采用USB接口，故使用方便，且成本低廉、性能稳定、易于实现，大大降低单片机系统开发的硬件成本，如进行批量生产，具有一定的市场价值。