低成本8051单片机在线升级策略与硬件设计

本文主要探讨了如何实现8051单片机的在线软件升级，针对该单片机的特点，提出了一种经济高效的方案。8051单片机的核心理念是利用其选择执行片内或片外程序的能力。首先，单片机内置一个引导装载程序（bootloader），它负责在系统启动时判断是运行现有程序还是接收新的程序更新。由于8051的片内E2PROM编程复杂，引导装载程序被固定在内部程序空间，而系统应用程序则储存在外部E2PROM，方便随时更新。 为了实现在线升级，单片机在上电复位时会优先执行内部装载程序，通过外围电路将应用程序从E2PROM复制到外部RAM中，然后通过通信接口监听主机的指令。当接收到更新请求时，单片机会接收新的程序内容并写入扩展E2PROM。程序执行完毕后，单片机会复位并加载外部RAM中的程序。 然而，8051单片机的外部程序存储器访问机制有一个限制：只有读取指令（MOVC），没有写入指令。但通过巧妙地利用PSEN和RD信号的组合，使得在同一地址单元中可以同时进行读取和写入操作。这使得使用MOVX指令可以在外部程序空间中进行修改。需要注意的是，当数据与代码共存于RAM时，需要确保数据区和代码区的正确分离，避免混淆。 硬件电路设计的关键在于加电后的初始化过程。通过D触发器和看门狗电路的协同工作，EA引脚被设置为高电平，使单片机从内部程序开始执行。装载程序通过模拟I2C总线将应用程序从E2PROM传输到外部RAM。整个过程既考虑了单片机的特性，又兼顾了通信链路的效率，实现了8051单片机软件的在线升级能力，降低了成本并提高了系统的灵活性。