单片机ISP、IAP、ICP、JTAG、SWD编程技术介绍

随着科学技术的不断发展，单片机的编程技术也是越来越丰富了。简单统计一下目前大家比较熟悉的编程方法有以下几种：ISP、IAP、ICP、JTAG、SWD、UART。那么这些编程技术都有什么特点，又都是什么原理呢？今天我们就来给大家普及一下。

IAP

IAP的英文全称是In Application Programming，从英文字面意思来翻译的话，就是“在应用编程”.

IAP的运行原理是：指MCU可以在系统中获取新代码并对自己重新编程，即可用程序来改变程序。在实现IAP功能时，单片机内部一定要有两块存储区，一般一块被称为BOOT区，另外一块被称为存储区。单片机上电运行在BOOT区，如果有外部改写程序的条件满足，则对存储区的程序进行改写操作。如果外部改写程序的条件不满足，程序指针跳到存储区，开始执行放在存储区的程序，这样便实现了IAP功能。

IAP技术是从结构上将Flash存储器映射为两个存储体，当运行一个存储体上的用户程序时，可对另一个存储体重新编程，之后将程序从一个存储体转向另一个。

IAP的实现非常灵活，通常可利用单片机的串行口接到计算机的RS232口，通过专门设计的固件程序来编程内部存储器，可以通过现有的INTERNET或其它通讯方式很方便地实现远程升级和维护。

ISP编程

ISP的英文全称是In System Programming，英文字面意思为：在系统编程，ISP技术可以对已经焊接到电路板上的单片机进行编程，而不需要从电路板上取下器件，已经编程的器件也可以用ISP方式擦除或再编程。

ISP技术的优势是不需要编程器就可以进行单片机的实验和开发，单片机芯片可以直接焊接到电路板上，调试结束即成成品，免去了调试时由于频繁地插入取出芯片对芯片和电路板带来的不便。

ISP的实现一般需要很少的外部电路辅助实现。

ICP编程

ICP的英文全称是In Circuit Programing，意为：在电路编程。如果单片机已经焊接到电路上，但又需要再次烧写程序，如果拆卸单片机会非常不方便，这时就用到ICP编程，这一点与ISP比较像。

ICP编程的特点是：MCU只要处于上电状态即可,不必预烧任何code在MCU里面；(2)烧录范围涵盖整颗MCU,包括APROM, DataFlash, CONFIG, LDROM和 ROMMAP。

JTAG编程

JTAG的英文全称是Joint Test Action Group（联合测试行为组织）；JTAG 主要应用于：电路的边界扫描测试和可编程芯片的在线系统编程。

JTAG 也是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现今多数的高级器件都支持JTAG协议,如DSP、FPGA、ARM、部分单片机器件等。标准的JTAG接口是4线：JTAGTMS、TCK、TDI、TDO,分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。相关JTAG引脚的定义为：TCK为测试时钟输入；TDI为测试数据输入，数据通过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测试数据输出，数据通过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测试模式选择，TMS用来设置JTAG接口处于某种特定的测试模式；TRST为测试复位，输入引脚，低电平有效。

JTAG口会因为单片机的不同，其接口数量也不等，一般有10,14,20引脚的JTAG接口。

SWD编程

SWD最大的好处就是节省PCB 的空间和布线难度，SWN采用J-LINK编程模式。

SWD 模式比 JTAG 在高速模式下面更加可靠。在大数据量的情况下面 JTAG 下载程序会失败, 但是 SWD 发生的几率会小很多。基本使用 JTAG 仿真模式的情况下是可以直接使用 SWD 模式的, 只要你的仿真器支持。所以推荐大家使用这个模式。

在单片机 GPIO 刚好缺一个的时候, 可以使用 SWD 仿真, 这种模式支持更少的引脚。

在板子的体积有限的时候推荐使用 SWD 模式, 它需要的引脚少, 当然需要的 PCB 空间就小啦！比如你可以选择一个很小的 2.54 间距的 5 芯端子做仿真接口。

UART编程

顾名思义，UART编程是利用串口进行编程。

说了这么多，可能把大家搞糊涂了，下面我们通过一张图来说明一下这几重编程方式的层次关系

从图上看，ISP和ICP是处于最顶层的技术。描述的是一种编程结构，所用使用到的协议、通信端口等，不同芯片有不同的定义。

IAP在第二层，是一种编程方式。实现方式是将一段目标芯片可执行的代码通过某种通信协议下载到芯片RAM中并由芯片执行，由该代码实现具体操作以达到编程的目的。这种方式需要芯片支持通过某种通信协议对芯片的RAM进行读写并能控制其CPU。这是在编程结构下的一种编程方式，像AK100Pro、SmartPRO 5000U-Plus等烧录器，都用到了这种编程方式。

最下面的是硬件通信协议，UART是最早应用在单片机里面的串行通信技术。JTAG和SWD是ARM内核芯片兴起之后，逐渐流行起来的，这三种技术描述的是编程过程中硬件层使用的通信协议，是最底层的一些技术规范。

用一个表格来对比这几种通信协议的特性：

综合上面的内容，只要UART、JTAG、SWD这些硬件通信协议能保证电气连接的规范性和稳定性，那么ISP、IAP就能对芯片正确地编程。

冒牌的单片机

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一、前言

前天，测试了这颗雅特力单片机 F421，遇到了问题。下面使用刚刚得到的 AT-LINK下载器对它进行调试。由于原来手工制作的电路板已经有些破损，下面使用一分钟制板方法，重新制作测试电路板。查看一下前面单片机遇到的问题的具体原因。

二、制作测试电路板

一分钟之后，得到了测试电路板。这个电路板采用了双面覆铜板，检查电路制作的情况，可以看到其中有一处存在着缺陷，下面进行手工修复。

焊接电路板。使用一颗新的 G8U7单片机，这颗芯片也是我从淘宝上购买的。其他的器件都从前面测试电路板上拆卸下来。清洗之后进行测试。使用探针夹子将 ATLINK 接入单片机，使用 AT ICP软件进行链接。很可惜，现在无法进行链接。

重新对芯片进行焊接。检查电路板连线。但是依然无法访问该单片机。的确令人感到不可思议。现在单片机静态功耗为 7mA，不知道这个数值是否正常。因为是测试电路，电路本身比较简单。至此，现在还无法继续进行下面的测试了。

此时，我只好默默地重新拿出来 ST-LINK调试器，查看是否能够连接到这颗AT32F421单片机，心理有些忐忑，不知道结果如何。如果AT-LINK都无法连接的单片机，ST-LINK难道能够链接吗？最后的结果只能用一个词来形容，“神奇”。居然能够连接上 AT32单片机。这说明电路板没有问题，问题还是出现在调试器上。

GM1713400197_1920_1080.MP4|_-5](https://img-blog.csdnimg.cn/direct/ab03e59a58904927b3d5aa3f75a7d313.png#pic_center)

再次测试 AT-LINK，故障依旧。使用 Keil环境进行调试，同样是错误的。

下面更换一颗F421单片机，这颗单片机应该是昨天雅特力技术人员寄送过来的。神奇的事情发生了，现在可以通过 ICP连接到单片机了。Keil环境下，也能够连接单片机。这只能说明一个事情，那就是我购买的 F421单片机是一个假的单片机。

接下来，使用ST-LINK 对该单片机进行调试，结果发现无法连接上了。现在这能说明一个事情，那就是我购买的是一颗假的冒牌单片机。左边是我购买的单片机，右边是雅特力技术人员发送的单片机。它们的芯片文字有着明显的差异。左边假冒的单片机，文字笔画比较粗，右边雅特力单片机则表面文字细腻，只有在偏振光下才能够看的清楚。现在终于真相大白了。

※总结 ※

本文测试了雅特力单片机 F421G8U7，自己购买的单片机原来是不良商家使用ST单片机假冒雅特力的单片机。表面文字比较粗糙。这个事情让我体会到现在市场上单片机的混乱情况。

上海羊羽卓进出口贸易有限公司

产品概述

单片机 icp 单片机ISP，IAP，ICP，JTAG，SWD编程技术介绍

单片机ISP、IAP、ICP、JTAG、SWD编程技术介绍

IAP

ISP编程

ICP编程

JTAG编程

SWD编程

UART编程

冒牌的单片机

一、前言

※总结 ※

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单片机ISP、IAP、ICP、JTAG、SWD编程技术介绍

IAP

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一、前言

※总 结 ※

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