具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步解释说明。

实施例一：

本实施例针对BootMode脚常态为低电平的MCU，当BootMode脚为高电平时，MCU复位进入固件下载模式，即BootMode脚进入BOOT模式的有效电平为高电平。

一种多模式虚拟串口芯片，定义两种工作模式：正常工作模式和增强工作模式，正常工作模式即为现有技术所使用的工作模式，以兼容现有的虚拟串口芯片。但是在此模式下，无法实现固件一键自动下载，因为MCU可能会因自身及串口的上电、掉电、串口驱动未加载、串口未打开等情况误进入错误的启动模式，若不想在辅助信号脚增加外围三极管等器件，只能靠手动复位等操作维持正常工作。虚拟串口芯片之所以设置两种工作模式，可以根据需要连接连接下拉电阻进一步选择进入何种模式，正常工作模式与现有技术兼容，增强工作模式下可实现MCU固件一键自动下载，避免MCU进入错误的启动模式。

一种多模式虚拟串口芯片包括：

复用辅助信号脚，如图2中的TNOW/DTR，复用辅助信号脚内部带弱上拉电阻或弱上拉电流，根据外部是否连接下拉电阻判断进入正常工作模式或增强工作模式。本实施例该复用辅助信号脚在正常工作模式下为既定的辅助信号输出（图中的TNOW），也可以是第一调制解调器信号（Modem）输出功能；增强工作模式下复用辅助信号脚可根据设置调制解调器输出命令、关闭串口命令或进入睡眠状态等切换为调制解调器信号输出功能或不输出，用于控制MCU的BootMode脚；

第二调制解调器输出引脚（Modem输出引脚），如图2中的引脚RTS，用于第二调制解调器信号输出，在增强工作模式下还可用于控制MCU的复位；

存储器、处理器及存储在存储器上并可被处理器执行的软件程序，

在芯片处于增强工作模式的情况下，

当接收到上位机的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为高电平时，处理器执行该软件程序将复用辅助信号脚切换为第一调制解调器信号输出功能且输出高电平；

在芯片处于增强工作模式的情况下，当进入睡眠状态、或接收到上位机发出的串口关闭命令、或接收到上位机发出的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为低电平时，处理器执行该软件程序使复用辅助信号脚切换为不输出；

在芯片处于增强工作模式的情况下，由睡眠状态被唤醒时，执行该软件程序将复位辅助信号脚恢复为睡眠前的功能。

因为复用辅助信号脚接有下拉电阻，所以当其为不输出功能时，MCU的BootMode脚在下拉电阻的作用下为低电平，维持用户程序模式，不会进入BOOT固件下载模式。所以，下拉电阻在电路中同时具有判断进入何种模式以及在增强工作模式下且串口未打开时不进入BOOT模式的双重功能。

一种多模式虚拟串口芯片的实现方法，包括以下步骤：

步骤一、上电或复位后检测复用辅助信号脚是否连接有下拉电阻，若无下拉电阻，芯片进入正常工作模式，执行步骤二；若有下拉电阻，芯片进入增强工作模式，执行步骤三；

步骤二、无论接受到上位机发送的打开串口命令还是关闭串口命令，复用辅助信号脚始终为既定的辅助信号输出或者调制解调器信号输出功能，并按照固有辅助功能规则或上位机发送的设置调制解调器输出命令输出所需电平；

步骤三、当接收到上位机发送的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为高电平时，复用辅助信号脚切换为调制解调器信号输出功能且根据设置输出高电平，用于控制MCU进入BOOT模式；

当进入睡眠状态、或接收到上位机发送的串口关闭命令、或接收到上位机发送的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为低电平时，复用辅助信号脚切换为不输出；

当多模式虚拟串口芯片由睡眠状态被唤醒时，复用辅助信号脚恢复为睡眠前的功能。

一种固件下载系统，包括上位机、MCU及上述的多模式虚拟串口芯片，如图2所示，多模式虚拟串口芯片的复用辅助信号脚连接MCU的BootMode脚，且多模式虚拟串口芯片的复用辅助信号脚连接下拉电阻，多模式虚拟串口芯片的第二调制解调器输出引脚连接MCU的复位引脚；上位机与多模式虚拟串口芯片连接；所述MCU为BootMode脚常态是低电平、高电平进入BOOT模式的MCU。下拉电阻一般取值范围为1kΩ~20kΩ，本实施例中选用4.7kΩ。

一种固件下载方法，包括以下步骤：

步骤一、先判断进入何种工作模式：多模式虚拟串口芯片检测复用辅助信号脚是否连接有下拉电阻，若无下拉电阻，芯片进入正常工作模式，复用辅助信号脚始终为既定的辅助信号输出或者第一调制解调器信号输出功能，复用辅助信号脚按照上位机发送的设置调试解调器输出命令输出所需电平，不实现MCU固件自动下载；若有下拉电阻，芯片进入增强工作模式，执行步骤二；

步骤二、上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，在调制解调器输出命令中指定第一调制解调器信号为高电平，使复用辅助信号脚切换为调制解调器信号输出功能且输出高电平；设置第二调制解调器输出引脚输出与MCU有效复位信号相同的电平，MCU因复位时BootMode脚为高电平启动固件下载模式；

步骤三、上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，设置第二调制解调器输出引脚输出与MCU有效复位信号相反的电平，MCU结束复位并自动执行固件下载程序；

步骤四、待固件下载完成，上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，指定第一调制解调器信号为低电平，且指定第二调制解调器输出引脚输出MCU有效复位信号，复用辅助信号脚切换为不输出，MCU因复位时BootMode脚为低电平启动用户程序模式。

实施例二：

实施例二与实施例一相比，区别在于，复用辅助信号脚连接的下拉电阻可以与MCU外围电路中所带的下拉电阻共用，当MCU的外围电路中BootMode脚连接有下拉电阻时，就可以充分利用该下拉电阻作为多模式虚拟串口芯片进入增强工作模式的条件，无需再额外增加下拉电阻。

实施例三：

实施例三与实施例一或实施例二相比，区别在于，多模式虚拟串口芯片在接收到上位机的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为低电平时，处理器执行该软件程序将复用辅助信号脚切换为第一调制解调器信号输出功能且输出低电平。通过实施例一，可知复用辅助信号脚不输出时，在外接的下拉电阻作用下，保证BootMode脚为低电平。而本实施例复用辅助信号脚输出低电平具有相同的效果。除此之外，在增强工作模式下，多模式虚拟串口芯片进入睡眠状态，或者接收到上位机发出的串口关闭命令时，复用辅助信号脚也可输出低电平，只要不是高电平均可。

对应的，多模式虚拟串口芯片的实现方法，包括以下步骤：

步骤一、上电或复位后检测复用辅助信号脚是否连接有下拉电阻，若无下拉电阻，芯片进入正常工作模式，执行步骤二；若有下拉电阻，芯片进入增强工作模式，执行步骤三；

步骤二、无论接受到上位机发送的打开串口命令还是关闭串口命令，复用辅助信号脚始终为既定的辅助信号输出或者第一调制解调器信号输出功能，并按照其固有辅助功能规则或者按照上位机发送的设置调制解调器输出命令输出所需电平；

步骤三、当接收到上位机发送的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为高电平时，复用辅助信号脚切换为调制解调器信号输出功能且根据设置输出高电平，用于控制MCU进入BOOT模式；

当进入睡眠状态、或接收到上位机发送的串口关闭命令时，复用辅助信号脚切换为不输出；当接收到上位机发送的设置调制解调器输出命令且指定第一调制解调器信号为低电平时，复用辅助信号脚输出低电平；

当多模式虚拟串口芯片由睡眠状态被唤醒时，复用辅助信号脚恢复为睡眠前的功能。

固件下载方法包括以下步骤：

步骤一、先判断进入何种工作模式：多模式虚拟串口芯片检测复用辅助信号脚是否连接有下拉电阻，若无下拉电阻，芯片进入正常工作模式，复用辅助信号脚始终为输出功能，当上位机向虚拟串口芯片发送打开串口命令时，复用辅助信号脚按照固有辅助功能规则或上位机发送的命令输出所需电平，不实现MCU固件自动下载；若有下拉电阻，芯片进入增强工作模式，执行步骤二；

步骤二、上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，在调制解调器输出命令中指定第一调制解调器信号为高电平，使复用辅助信号脚切换为调制解调器信号输出功能且输出高电平；设置第二调制解调器输出引脚输出与MCU有效复位信号相同的电平，MCU因复位时BootMode脚为高电平启动固件下载模式；

步骤三、上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，设置第二调制解调器输出引脚输出与MCU有效复位信号相反的电平，MCU结束复位并自动执行固件下载程序；

步骤四、待MCU固件下载完成，上位机向多模式虚拟串口芯片发送设置调制解调器输出命令，指定第一调制解调器信号为低电平，且指定第二调制解调器输出引脚输出MCU有效复位信号，复用辅助信号脚输出低电平，MCU因复位时BootMode脚为低电平启动用户程序模式；上位机向多模式虚拟串口芯片发送串口关闭命令或芯片断开与上位机的连接进入睡眠状态，复用辅助信号脚切换为不输出。

实施例四：

实施例四与实施例一或实施例二或实施例三相比，区别在于，如图3所示，多模式虚拟串口芯片的调制解调器输出引脚RTS与MCU的复位引脚之间连接有二极管，二极管正极连接MCU复位引脚，二极管负极连接调制解调器输出引脚RTS。目的是为了在兼容原复位信号控制的基础上，增加虚拟串口芯片的RTS引脚直接作用NRST。