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【STM32笔记】：P03 ISP 一键下载电路详解

news 2025/10/20 7:28:34

【野火】一键下载电路

ISP 普通下载

现在我们针对 USART1 的 ISP 进行分析，通常的 ISP 的步骤如下：
①、电脑通过 USB 转串口线连接 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 Bootloader 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。通过对 ISP 的原理认识，
一键 ISP 就诞生了，它需要做的事情就是用上位机去控制 BOOT0 脚和单片机的复位脚，原理图
如下：

在这里插入图片描述

BOOT 配置

在 ISP 下载电路中，我们需要配置 BOOT 引脚，有关 BOOT 引脚不同的配置会产生不同的启动
方式，见下表。

ISP 一键下载

USB 转串口估计大家都很熟悉，一般都是用到 RXD 和 TXD 这两个口，一键 ISP 电路中我们需要用 USB 转串口的芯片的 DTR 口和 RTS 口来控制单片机的 BOOT0 和 NRST，原理如下：

①、通过上位机控制 U6(CH340G) 的 RTS 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 脚为高电平，由于 RTS 为低电平，Q2 导通，U18 的 2 脚为低电平，U18 为一个模拟开关，使能端由 4 脚控制，默认高电平，U18 的 1 脚和 2 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 脚设置为低电平，RTS 设置为高电平。Q1 和 Q2 为截至状态，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、至此，很多人还会认为 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，但是我们忽略了一点，就是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，如果不处理好，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，就有了我们全新的一键 ISP 电路。我们主要是分析上电瞬间的逻辑关系，单片机上电时我们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：只要 RTS 为低电平的时候，DTR 的电平也是低，因此一般情况 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 的下降沿的时候刚好遇到 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，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 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 100k 很大，电容的充电电流很小，等电容充电达到 U18 的 4 脚的有效电平 2V 时，大概耗时 1S，在这个1S 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。系统正常运行。