以ATMEL公司的AT89S51/AT89S52單片機為例，介紹ISP技術原理，及ISP在線編程器的實現方法。
AT89S51/AT89S52單片機的ISP引腳共有4個：RST、MOSI、MISO和SCK。
各引腳的功能如下：RST為在線編程輸入控制端，僅在ISP下載過程中保持高電平，在系統正常工作時該引腳為系統復位端，保持低電平狀態。MOSI為主機輸出/從機輸入的數據端，系統正常工作時，該引腳為通用I/OP1.5口線。MISO為主機輸入/從機輸出的數據端。系統正常工作時，該引腳為通用1/0P1.6口線。SCK為串行編程的時鍾端，可實現主、從機時序的同步，該時鍾頻率不得超過系統時鍾的1/16。
系統正常工作時，該引腳為通用I/OPl.7口線。AT89S51/AT89S52單片機的ISP引腳功能如下圖所示。
ISP下載是基於串行傳輸方式，並且符合SPI協議。在SPI協議中，數據的發送和接收是同步進行的，即在同步時鍾的作用下，在發送數據的同時也接收數據。
ISP的時序如下圖所示。每一字節的數據都是低位在先，高位在后，在串行時鍾的作用下逐位傳輸。在傳輸過程中，數據是在時鍾輸入端為高電平時有效，在時鍾輸入端低電平時更新數據，在編寫ISP下載程序時務必注意這一點。
ISP下載功能的指令集如下表所示。
使用上述指令時，需注意以下事項：
1．要進行ISP編程，首先要確保RST引腳為高電平，且該高電平一直持續到整個編程過程結束。
2.ISP編程操作是通過不同的指令實現的，以編程使能命令作為其他命令的前導命令，必須首先執行編程使能命令，再執行其他命令。例如要擦除芯片，首先執行編程使能命令，然后執行芯片擦除命令，這樣才能完成操作擦除。
3．各個命令有自己的格式，使用不同命令時，必須嚴格按照命令的格式進行，例如在芯片擦除命令中，雖然有2個多字節可為任意數據，但也要發送。
4．ISP數據傳輸符合SPI協議，雖然在發送數據的同時也接收數據，但接收數據的取舍是由用戶決定。
5．在ISP編程中尤其是寫Flash的過程中，最好不要被意外情況中斷，比如斷電，或者RST引腳電壓變低，這樣容易造成芯片內部的Flash永久性損壞。
AT89S51/AT89S52單片機的在線編程(ISP)電路設計如下：計算機並行接口共有25個口線，豐要包括數據端口DO—D7（端口發地址為378H，用於數據輸出）；狀態端口Busy、nAck.PE、Select、nError(端口地址為379H，用於數據輸入)；控制端口nSelin、nlnit、AnrtoFeed、nStrobe（端口地址為37AH，用於輸出控制）。從中選出4個口線來模擬ISP所需的引腳，非常靈活，只需考慮數據的輸入、輸出方向及操作方便，但要注意同一端口的數據方向必須一致，例如數據端口是8位同時操作的，只能全部作為輸入或輸出，而不能將一部分作輸入，另一端分作輸出。電路下圖可實現ISP(在系統編程)的功能。
該電路在計算機並行接口部分，用第⑥腳模擬SCK、第⑦腳模擬MOSI，第⑨腳模擬RST、第⑩腳模擬MISO。用第④腳來控制驅動隔離電路SN74AS244的使能端。注意不同端口操作地址不同，這涉及程序的編寫。下圖中UIB的引腳A2、A3、A4並接是為了增大驅動能力，上拉電阻是為了確保空閑時的電平狀態。該電路制作出的實物如右圖所示。
不同的在線編程電路對應於不同的硬件電路，在程序實現上也有區別。本文的硬件電路設計完全依照共享軟件Easy51Pro來完成設計的，故可上網下載此共享軟件來實現在線編程，並目，下載后無須安裝即可直接運行該程序以實現ISP(在線編程)的功能。
