用 libusbsio 测试 LPC51U68 的 I2C ISP 通信

小恩GG

1. 概述
在 NXP 的 LPC 系列 MCU 中，除了常见的 UART ISP 外，还支持通过 I2C 接口进入 ISP 模式，实现固件下载和调试。本文将基于 LPC51U68 的 I2C ISP 功能，利用 libusbsio 库编写上位机程序，通过 板载 LPC-Link2 调试器 作为 USB-I2C 桥，完成主机与目标 MCU 的通信实验。
硬件环境
•        目标 MCU：LPC51U68（板载 LPC-Link2）
•        USB 桥接器：板载 LPC-Link2，作为 USB → I2C Bridge
•        上位机：Windows/Linux，编译并运行 libusbsio 应用
软件环境
•        libusbsio 库
•        C 语言编写的测试程序
•        编译环境：GCC/MinGW（Windows）或 gcc（Linux）

2. 背景知识
2.1 libusbsio 简介
libusbsio（USB Serial I/O Library）是 NXP 提供的一套上位机库，支持 PC 程序通过 USB 调用 I2C、SPI、GPIO 接口与目标 MCU 通信。其工作原理是：
•        上位机 API → USB 消息
•        USB 消息 → LPC-Link2 / MCU-Link
•        LPC-Link2 / MCU-Link → 目标 MCU 的 I2C / SPI / GPIO
因此，我们只需要编写 PC 应用，就能方便地通过 USB 与目标 MCU 交互。
2.2 LPC51U68 I2C ISP 特性
LPC51U68 内置 ROM Bootloader，支持多种 ISP 通信方式（UART、I2C、SPI、USB）。
其中 I2C ISP 特点：
•        作为 I2C 从机 工作
•        地址默认为 0x18（可在 ROM 手册中确认）
•        通过标准 IAP/ISP 命令完成固件烧写、擦除、读取等操作

2.3 如何进入 I2C ISP 模式
根据 LPC51U68 的原理图和 Boot ROM 设计，进入 I2C ISP 模式的关键在于上电时的引脚状态配置。具体步骤如下：

•        按键配置：
o        同时按住 ISP0 和 ISP1，使其保持低电平
•        上电顺序建议：
1.        按住 SW0 和 SW1
2.        插入 USB，给板子上电
3.        保持约 100ms 后释放按键
4.        MCU 进入 ISP 模式，等待主机通过 I2C 通信


3. 上位机程序实现
3.1 初始化关键代码

1. /* 查找并打开设备 */
   
2. ret = LPCUSBSIO_GetNumPorts(LPCUSBSIO_VID, LPCUSBSIO_PID);
   
3. if (ret == 0) {
   
4.     ret = LPCUSBSIO_GetNumPorts(LPCUSBSIO_VID, MCULINKSIO_PID);
   
5.     if (ret == 0) return -1;
   
6. }
   
7. 
   
8. dev_handle = LPCUSBSIO_Open(0);
   
9. if (dev_handle == NULL) return -2;
   
10. 
    
11. fprintf(stdout, "%s\n", LPCUSBSIO_GetVersion(dev_handle));
    
12. 
    
13. /* 配置 I2C */
    
14. I2C_PORTCONFIG_T i2c_cfg = {
    
15.     .ClockRate = I2C_CLOCK_FAST_MODE,
    
16.     .Options   = 0U,
    
17. };
    
18. i2c_handle = I2C_Open(dev_handle, &i2c_cfg, 0);
    
19. 
    
20. /* 初始化 ISP 结构体 */
    
21. s_isp.pdev = i2c_handle;
    
22. s_isp.xfer = app_isp_issue_command;
    
23. 
    
24. lpc_isp_init(&s_isp);
    
25. lpc_isp_probe(&s_isp);
    

复制代码

3.2 Get Version 函数实现

1. int lpc_isp_get_version(lpc_isp_t *isp, uint8_t *ver) {
   
2.     uint8_t tx_buf[8];
   
3.     uint8_t rx_buf[8];
   
4. 
   
5.     tx_buf[0] = 0xA1;
   
6. 
   
7.     lpc_isp_i2c_xfer_t xfer = {
   
8.         .address = LPC_ISP_I2C_ADDR,
   
9.         .tx_data = tx_buf,
   
10.         .tx_size = 1,
    
11.         .rx_data = rx_buf,
    
12.         .rx_size = 6,
    
13.     };
    
14. 
    
15.     if (isp->xfer(isp->pdev, &xfer) < 0) return -1;
    
16.     if (rx_buf[0] != 0x55 || rx_buf[1] != 0xA1) return -2;
    
17. 
    
18.     ver[0] = rx_buf[4]; // Major version
    
19.     ver[1] = rx_buf[5]; // Minor version
    
20.     return 0;
    
21. }

复制代码

4. 实验结果：
4.1 RM 手册 Get Version 命令说明

可以看出command get version 的命令为0xA1，并且一个字节。
response 回应为6个字节。
4.2 实际逻辑分析仪波形

通过逻辑分析仪截图可以看出 I2C 总线上发送 0xA1 命令和接收响应包
对比 RM 手册字段：确认 SOP、命令码、长度、版本号是一致的。


5. 结论
本文展示了如何使用 libusbsio 与 LPC51U68 I2C ISP 通信。通过编写 PC 上位机程序，可以方便地完成芯片固件版本查询等操作。这种方法的优势是：
•        无需额外编程器，直接利用板载 LPC-Link2
•        I2C 接口灵活，适合嵌入式系统调试和量产编程
•        上位机程序可扩展，便于集成进自动化工具链

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