AVR单片机支持ISP编程的最小系统设计

在本节中给出一个最基本的、典型的支持ISP编程的AVR单片机最小系统硬件图。尽管ATmega16的SPI和JTAG口都可以实现ISP在线编程，但采用SPI口实现ISP在线编程是常用的方式，因为这样不会造成AVR单片机的I/O口浪费。

如图2-13以ATmega16芯片构成的AVR单片机最小系统中，并没有考虑如何实现对AVR单片机的编程。如果完全按图2-13完成硬件系统后，要对AVR单片机编程时，就必须将芯片从PCB上取下，放到专用的编程设备上才能将系统的执行代码下载到芯片中，然后再将芯片插回到PCB上，对于系统调试和生产都非常不方便。

图2-20上增加了一个ISP编程下载口，该口的2、3、4、5脚与芯片SPI口的MOSI（PB5）、MISO（PB6）、SCK（PB7）和RESET引脚连接。当需要改动AVR单片机的熔丝位配置，或将编译好的运行代码烧入AVR单片机的FlashROM中时，就不需要将芯片从PCB上取下了。只要将一根简单的编程线插在该编程下载口上，利用PC就可以方便地实现上面的操作了。

如2.6.5中所介绍的，当PC对AVR单片机编程时，需要先将SCK和RESET引脚拉低，使AVR单片机芯片进入SPI编程状态，然后通过SPI口进行下载操作。所以，在设计AVR单片机系统硬件时，可考虑使用SPI口实现ISP的功能。

AVR单片机的PB5、PB6、PB7与编程下载口连接，在编程状态时这3个引脚用于下载操作。编程完成拔掉下载线，芯片进入正常工作后，PB5、PB6、PB7仍可作为普通的I/O口或AVR单片机的SPI口使用，受AVR单片机的控制，这是使用SPI口实现ISP功能的优点之一。需要注意的是，如果系统中使用了这3个引脚，PCB上这3个引脚已经与外围器件连接在一起的情况下，就需要对外围的连接情况进行分析。如果外围连接在上电情况时表现为强上拉或强下拉（最极端的情况为接高电平或GND），那么为了保证AVR单片机的SPI功能正常工作，应该如图2-20所示，串入3个隔离电阻，阻值在2kΩ左右。(www.xing528.com)

图2-20支持ISP编程的最小系统设计

对于不同的AVR单片机芯片，使用SPI方式进行下载编程的硬件连接口，操作命令和时序请参考与该器件相关器件手册中的详细说明，会有所变化（如ATmega128），但基本方式相同。与使用其他类型的单片机（如8051）一样，可以采用专用的写入设备进行编程下载，但AVR单片机提供了更方便的在线（ISP）串行下载的方法，用户只要制作一个简单的带隔离电路的下载线，就可直接使用PC的打印机口实现AVR单片机的Flash、EEPROM以及熔丝配置位进行编程操作。