CN204595832U - 一种基于单片机的无线编程设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的无线编程设备，该设备包括发射装置和接收装置，发射装置包括USB接口、USB转串口模块以及ZigBee无线发射模块，上位机通过USB接口与USB转串口模块连接，从上位机接收到的数据经过USB转串口模块转换后，经由ZigBee无线发射模块进行发送。接收装置中，处理器单元分别与ZigBee无线接收模块、存储单元、按键单元及下载接口相连，ZigBee无线接收模块将接收到的数据发送给处理器单元，处理器单元接收通过按键单元输入的用户指令，将接收到的数据传输到下载接口或者送入存储单元。解决了在现场调试情况下下载器受下载线距离制约的问题，并且ZigBee收发模块之间能够实现自动配对连接，工作性能稳定，响应速度快。

Description

一种基于单片机的无线编程设备

技术领域

本实用新型属于嵌入式技术领域，尤其涉及一种基于单片机的无线编程设备。

背景技术

在目前的嵌入式领域当中，单片机的程序更新往往需要专用的编程器（下载器）来实现，即在更新程序的过程中，需有线连接专用下载器，设置相应信号线，进入编程模式，利用单片机专用的串行或并行编程接口对单片机内部的Flash进行编程操作。这种编程方式需要通过有线连接专用编程器，使得单片机的程序更新过程繁琐且耗时。

如今，无线技术的应用已经相当广泛，比如无线网络、无线充电，无线音频等。无线技术可以大大提高了设备便携性和移动性，无线技术应用到芯片调试的下载器几乎空白。例如国内申请的“STC单片机蓝牙串口无线下载器”，专利号为201110084469.4，该无线下载器缺点在于蓝牙的无线收发距离有限，一般在10米以内，这就要求调试的系统在电脑附近，没法解决更远距离的程序下载，实质上没能真正地解决在现场调试时的较远距离程序烧录问题。基于ZigBee的无线设备工作在开放的2.4G 频带，传输距离能够达到150米。在一些 ZigBee 应用中，无线设备大部分时间处于省电模式 （也称休眠模式），这样可以降低系统功耗，因此，ZigBee 设备在近距离距离数据通信中具有很大的优势。因此，开发一种能支持无线通信协议的编程设备，从而实现应用程序的无线编程已成为急需解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术中的问题，提供一种基于单片机的无线编程设备，能够在设备连接正常的条件下，通过无线的方式将51系列单片机程序代码烧录至目标单片机内，ZigBee收发模块之间能够自动配对连接，实现系统的即插即用功能。此外，ZigBee的无线传输距离较远，能很好的解决远距离程序代码烧录的问题，该编程设备所具有的程序代码存储功能还能够方便现场调试，从而实现快速的程序固件升级。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于单片机的无线编程设备，该设备包括发射装置和接收装置，发射装置包括USB接口、USB转串口模块以及ZigBee无线发射模块，USB接口与USB转串口模块的一端连接，USB转串口模块的另一端与ZigBee无线发射模块连接，上位机通过USB接口与USB转串口模块连接，从上位机接收到的数据经过USB转串口模块转换后，经由ZigBee无线发射模块进行发送；接收装置包括ZigBee无线接收模块、处理器单元、存储单元、按键单元及下载接口，处理器单元分别与ZigBee无线接收模块、存储单元、按键单元及下载接口相连，ZigBee无线接收模块将接收到的数据发送给处理器单元，处理器单元接收通过按键单元输入的用户指令，将接收到的数据传输到下载接口或者送入存储单元。

按上述技术方案，接收装置中还包括显示模块，显示模块与处理器单元连接。

按上述技术方案，USB转串口模块采用PL2303芯片，ZigBee无线发射模块采用无线控制芯片CC2530。

按上述技术方案，ZigBee无线接收模块采用无线控制芯片CC2530，处理器单元采用微处理器芯片MSP430F149，存储单元采用EEPROM芯片AT24C64。

本实用新型产生的有益效果是：1）由于ZigBee无线技术的应用，能够使下载器实现150米之内的无线程序烧录，解决在现场调试情况下受下载线距离制约的问题，并且ZigBee收发模块之间能够实现自动配对连接，工作性能稳定，响应速度快；2）编程设备中的存储单元可以暂存程序代码，在一些特殊场合，比如电脑没法带到现场的时候，可以在实验室将程序代码暂存到存储器中 ，然后将接收端模块带到现场通过按键触发的方式将程序烧录到目标单片机。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1为本实用新型实施例无线编程设备的系统结构图；

图2为本实用新型实施例无线编程设备中的USB转串口模块电路示意图；

图3为本实用新型实施例无线编程设备中的ZigBee无线发射模块电路示意图；

图4为本实用新型实施例无线编程设备中的ZigBee无线接收模块电路示意图；

图5为本实用新型实施例无线编程设备中的处理器单元外围电路示意图；

图6为本实用新型实施例无线编程设备中的存储单元电路示意图；

图7为本实用新型实施例无线编程设备的整体结构图；

其中，图7中的附图标记如下：1-USB接口，2-USB转串口模块，3-ZigBee无线发射模块，4、5-天线，6-ZigBee无线接收模块，7-处理器单元，8-存储单元，9-下载接口，10-按键单元，11-发射装置的金属外壳，12-接收装置的金属外壳。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型实施例中，提供一种基于单片机的无线编程设备，该设备包括发射装置和接收装置，发射装置包括USB接口、USB转串口模块以及ZigBee无线发射模块，USB接口与USB转串口模块的一端连接，USB转串口模块的另一端与ZigBee无线发射模块连接，上位机通过USB接口与USB转串口模块连接，从上位机接收到的数据经过USB转串口模块转换后，经由ZigBee无线发射模块进行发送；接收装置包括ZigBee无线接收模块、处理器单元、存储单元、按键单元及下载接口，处理器单元分别与ZigBee无线接收模块、存储单元、按键单元及下载接口相连，ZigBee无线接收模块将接收到的数据发送给处理器单元，处理器单元接收通过按键单元输入的用户指令，将接收到的数据传输到下载接口或者送入存储单元。

进一步地，接收装置中还包括显示模块，显示模块与处理器单元连接。

其中，USB转串口模块采用PL2303芯片，ZigBee无线发射模块采用无线控制芯片CC2530。

其中，ZigBee无线接收模块采用无线控制芯片CC2530，处理器单元采用微处理器芯片MSP430F149，存储单元采用EEPROM芯片AT24C64。

本实用新型的较佳实施例中，该无线编程设备包括发射装置和接收装置，如图1所示，发射装置中包括依次连接的USB接口、USB转串口模块以及ZigBee无线发射模块，从上位机接收到的数据经过USB转串口模块转换后，经由ZigBee无线发射模块进行发送，其中USB转串口模块采用PL2303芯片，ZigBee无线发射模块采用无线控制芯片CC2530。接收装置中包括ZigBee无线接收模块、处理器单元、存储单元、按键单元以及下载接口，处理器单元分别与ZigBee无线接收模块、存储单元、按键单元以及下载接口相连，ZigBee无线接收模块将接收到的数据发送给处理器单元，处理器单元接收通过按键单元输入的用户指令，将接收到的数据传输到下载接口或者送入存储单元，其中ZigBee无线接收模块采用无线控制芯片CC2530，处理器单元采用微处理器芯片MSP430F149，存储单元采用EEPROM芯片AT24C64。

上位机程序下载软件将51单片机程序代码通过USB转串口模块传递给ZigBee无线发射模块CC2530，接收装置中的处理器单元控制ZigBee无线接收模块CC2530接收数据之后将待下载的程序代码暂存入存储单元中，待按键单元中的按键被按下之后再烧入待下载程序的51系列单片机芯片内，程序代码也可以不缓存而直接实时地烧入待下载单片机内。待下载程序的51系列单片机即目标单片机，该目标单片机与下载接口连接，目标单片机包括AT89S51、AT89S52以及使用异步串口总线下载程序的STC系列单片机。该设备的接收装置中还包括与处理器单元连接的显示模块，用于显示当前的状态信息。该无线编程设备发射装置中的USB转串口模块和ZigBee无线发射模块集成在一块电路板上，在露出天线和USB接口的前提下用金属盒子将电路板封装起来，防止外部因素对该控制器产生影响。该设备接收装置中的ZigBee无线接收模块、处理器单元、存储单元、按键单元集成在一块电路板上，在露出接口和天线的前提下同样用金属盒子将电路板封装起来，防止外部因素对该控制器产生影响。该无线编程设备中ZigBee无线发送、接收模块的传输距离在150m之内。按键单元包括一个开关按键和一个触发按键，开关按键可以选择程序代码是存储到EEPORM还是直接烧录到目标单片机中。

图2示出了USB转串口模块电路示意图。其中U101为PL2303芯片，完成USB转串口功能，当USB接口接入电脑，安装好相应的驱动之后电脑就可以识别该设备，电脑将该设备映射为一个通用异步串口与上位机进行通信。当电脑将程序代码通过USB口送入PL2303芯片之后，程序代码将转换为串口数据从PL2303芯片的1脚传给ZigBee无线发射模块，同样当ZigBee无线发射模块接收到的数据将从PL2303芯片的5脚经转换之后通过USB口送给电脑。

图3、4分别为ZigBee无线发射模块、ZigBee无线接收模块的电路示意图，其中以图3为例，图3中CC2530为ZigBee无线控制芯片，当P0.2有串口数据时，CC2530将从休眠中唤醒并将数据打包编码处理之后通过天线JP1发射出去；当天线接收到数据之后，CC2530通过P0.3将数据送出给USB转串口模块。同理，图4中的无线接收模块也是按上述原理进行工作。

处理器单元外围电路如图5所示，P3.6和P3.7是串口的两根数据线，实现单片机MSP430F149与ZigBee无线接收模块的数据交换。当开关S1断开时，P5.4由于上拉电阻的作用表现为高电平，此时单片机从无线模块获得程序代码直接烧录至目标单片机内。当开关S1闭合时，P5.4脚表现为低电平，此时单片机并不直接烧录程序代码，而是启动数据存储功能，通过I2C总线将接收到的程序代码写入在存储单元AT24C64中，等待按键S2按下之后单片机再将程序代码烧录至目标单片机内。

存储单元电路如图6所示，使用存储空间为8K字节的EEPROM芯片AT24C64作为存储器，AT24C64的数据读写操作采用I2C总线。当WP脚为低电平时，芯片进入写保护模式，可以保证数据存储的安全性。

本实用新型实施例无线编程设备的整体结构如图7所示，其中发射装置的金属外壳11的侧面设置USB接口1，USB转串口模块2、ZigBee无线发射模块3固定在发射装置的金属外壳的内部。天线4、5分别固定在发射装置的金属外壳11、接收装置的金属外壳12上，ZigBee无线接收模块6、处理器单元7、存储单元8分别固定在接收装置的金属外壳12内部，下载接口9设置在接收装置的金属外壳12的侧面，按键单元10设置在接收装置的金属外壳12的上表面。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于单片机的无线编程设备，其特征在于，该设备包括发射装置和接收装置，发射装置包括USB接口、USB转串口模块以及ZigBee无线发射模块，USB接口与USB转串口模块的一端连接，USB转串口模块的另一端与ZigBee无线发射模块连接，上位机通过USB接口与USB转串口模块连接，从上位机接收到的数据经过USB转串口模块转换后，经由ZigBee无线发射模块进行发送；

接收装置包括ZigBee无线接收模块、处理器单元、存储单元、按键单元及下载接口，处理器单元分别与ZigBee无线接收模块、存储单元、按键单元及下载接口相连，ZigBee无线接收模块将接收到的数据发送给处理器单元，处理器单元接收通过按键单元输入的用户指令，将接收到的数据传输到下载接口或者送入存储单元。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的无线编程设备，其特征在于，接收装置中还包括显示模块，显示模块与处理器单元连接。

3.根据权利要求1或2所述的基于单片机的无线编程设备，其特征在于，USB转串口模块采用PL2303芯片，ZigBee无线发射模块采用无线控制芯片CC2530。

4.根据权利要求1或2所述的基于单片机的无线编程设备，其特征在于，ZigBee无线接收模块采用无线控制芯片CC2530，处理器单元采用微处理器芯片MSP430F149，存储单元采用EEPROM芯片AT24C64。