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傳統的單片機系統開(kāi)發(fā)中總是離不開(kāi)仿真器和編程器。隨著(zhù)電子和計算機技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機技術(shù)也得到了空前的發(fā)展。部分16位單片機和32位 ARM微控制器都帶有JTAG接口，通過(guò)各自不同的專(zhuān)用硬件工具在指定的軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行在線(xiàn)調試和編程。某些片內集成Flash存儲器、基于 MCS-51增強內核的8位單片機可以通過(guò)專(zhuān)用接口和獨有的專(zhuān)用硬件工具在指定的軟件集成開(kāi)發(fā)環(huán)境中進(jìn)行在線(xiàn)調試和編程。如果能夠在眾多單片機中找到一款在通用接口下實(shí)現在線(xiàn)調試和編程的單片機，將對簡(jiǎn)化MCS-51內核的8位單片機系統開(kāi)發(fā)和進(jìn)一步普及具有極其重要的意義。 NXP公司(原Philips半導體公司)是最早獲得MCS-51技術(shù)授權的公司，也是后繼發(fā)展MCS-51內核8位單片機產(chǎn)品最多、最系統的公司。P89V51RD2單片機是其推出的新一代基于MCS-51內核的8位單片機，內部集成64 KB Flash程序存儲器和1 KB RAM數據存儲器，具有自調試(SoftICE)、在系統編程(ISP)和在應用編程(IAP)功能，這些功能都是在RS-232標準串口下實(shí)現。采用 P89V51RD2單片機，可以通過(guò)UART標準接口在KeilμVision編程環(huán)境下用KeilMonitor-51 Driver直接連接系統硬件來(lái)調試程序。完成調試后，在FlashMagic工具軟件下進(jìn)行編程。 本文介紹了采用P89V51 RD2的最新技術(shù)在單片機系統開(kāi)發(fā)中的應用思想和方法。采用這種方法可省去傳統單片機系統開(kāi)發(fā)中必需的仿真器和編程器，提高了開(kāi)發(fā)過(guò)程中的程序設計效率，增強了最終系統的軟件維護和升級能力。 1 在線(xiàn)調試和編程功能的硬件電路設計 P89V51RD2單片機SoftICE和ISP功能的電路接口較為簡(jiǎn)單，但為了兼容NXP公司其他能夠在+5 V下實(shí)現ISP功能的Flash單片機的在系統編程功能，實(shí)現在線(xiàn)調試和在系統編程的接口電路原理圖如圖1所示。 
在圖1所示的電路中，通過(guò)標準的串口通信線(xiàn)將PC與其相連，當SELECT開(kāi)關(guān)將P89V51RD2單片機的PSEN引腳連接到+5 V時(shí)，單片機處于正常工作狀態(tài)；當SELECT開(kāi)關(guān)將PSEN引腳連接到地時(shí)，單片機處于ISP狀態(tài)，FlashMagic工具軟件對+5 V可編程的Flash單片機進(jìn)行在線(xiàn)編程。 2 程序調試仿真的實(shí)現 P89V51RD2單片機在激活SoftICE功能后就可以實(shí)現對程序的單步仿真調試、多步仿真調試及全速運行下的仿真調試。仿真調試主要分為3 步：激活P89V51RD2的SoftICE功能、設置硬件仿真環(huán)境和調試程序。 2．1 SoftICE功能 SoftICE功能的激活需要FlashMagic軟件的支持，FlashMagic軟件可從NXP公司或其他相關(guān)網(wǎng)站下載。目前支持51單片機的 FlashMagic的最高版本為V3．54，高版本主要用于支持NXP公司的ARM器件，對該公司的51器件不支持。 在含有圖1所示接口電路的單片機應用系統中，首先用SELECT開(kāi)關(guān)將單片機的PSEN引腳連接到+5 V，然后啟動(dòng)FlashMagic軟件，在主界面中配置各參數為：COMPort——根據具體連接而定，通常為COM1或COM2；BaudRate—— 9 600，這是由P89V51RD2內部固件所確定的；Device——P89V51RD2；Interface——None(ISP)。在ISP菜單下選擇“Enable SoftICE”命令項，進(jìn)行SoftICE功能的激活。 2．2 設置硬件仿真環(huán)境 單片機應用系統程序的編譯和仿真在。KeilμVision環(huán)境下進(jìn)行，在調試程序之前，需要對工程進(jìn)行Debug設置，選擇軟件仿真或硬件仿真。軟件仿真使用計算機來(lái)模擬程序的運行，不需要建立硬件平臺就可以快速得到某些運行結果；硬件仿真是最準確的仿真方法，必須建立硬件平臺，通過(guò)PC機→硬件仿真器→用戶(hù)目標系統進(jìn)行系統調試。采用硬件仿真的方法，硬件平臺即為帶有圖1所示接口電路的單片機應用系統，設置硬件仿真環(huán)境的具體操作步驟如下： 首先，點(diǎn)擊所建工程：Project菜單中的Options for Target‘Targer 1’，出現工程的配置窗口，點(diǎn)擊Debug設置，選擇KeilMcmitor-51 Driver，具體參數設置如圖2所示。
然后，設置仿真器參數。建議波特率設置范圍300～38 400。為避免程序中的中斷和Keil硬件仿真環(huán)境中的中斷互相沖突，不選擇“Stop ProgramExecution with SerialInterrupt”。仿真器參數的設置如圖3所示。
完成P89V51RD2單片機的SoftICE功能激活和在Keil μVision環(huán)境中的硬件仿真環(huán)境設置后，可以進(jìn)行程序的調試仿真。 3 在系統編程的實(shí)現 當激活SoftICE功能的單片機完成程序調試后，就可將最終的程序代碼下載到NXP公司的其他具有ISP功能的Flash單片機中。這里需要注意：只有未曾激活Soft-ICE功能P89V51RX2系列單片機才支持ISP功能，因為激活SoftICE功能的單片機已取消了ISP功能。 P89V51RX和P89LV51RX系列單片機的在系統編程相對比較簡(jiǎn)單，只需在FlashMagic主界面進(jìn)行如圖4所示的設置后，點(diǎn)擊圖中的 Start按鈕，就可以完成單片機的編程。完成編程后，按系統復位按鈕，單片機應用系統就可以正常運行。
NXP公司推出的80C51單片機除了以上2種系列以外，還有P89C51Rx2Hxx、P89C51Rx2xx、P89C60X2／61X2和 P89C66x等系列Flash單片機，這些單片機都可以采用圖1所示的接口電路進(jìn)行在系統編程。只是編程時(shí)，需要通過(guò)SELECT開(kāi)關(guān)將單片機的 PSEN引腳接地，使單片機在復位后能夠直接進(jìn)入ISP狀態(tài)，然后再進(jìn)行上述編程。在使用這些系列單片機的在線(xiàn)編程時(shí)，還應注意啟動(dòng)向量(BOOT VECTOR)和狀態(tài)字(STATUS BYTE)的設置問(wèn)題，具體情況可以查閱具體型號單片機的使用手冊。 4 P89V51RD2單片機應用系統開(kāi)發(fā) 下面以P89V51RD2單片機在云臺控制器設計為例，介紹系統開(kāi)發(fā)中的全過(guò)程。采用P89V51RD2的單片機應用系統開(kāi)發(fā)過(guò)程如圖5所示。
①系統需求分析。通過(guò)現場(chǎng)調研及與用戶(hù)交流，全面、深入、準確地分析云臺控制器所要實(shí)現的功能、應用環(huán)境、應用對象、應用過(guò)程和具體要求，從整體上得出云臺控制器所要達到的目標及系統所要實(shí)現的功能、完成的具體任務(wù)、產(chǎn)品的形式，最后形成需求分析報告。 ②設計方案。在需求分析的基礎上，進(jìn)行系統方案設計，確定出單片機應用系統的具體技術(shù)方案。包括：系統性能設計、功能設計、工作原理設計、軟件結構設計、程序流程設計和通信協(xié)議設計等內容。 ③系統硬件設計。根據系統的性能和需要實(shí)現的功能，設計系統硬件，這時(shí)，應考慮將圖1所示的接口電路集成到系統硬件中，為采用P89V51RD2進(jìn)行在線(xiàn)程序調試仿真做好準備。 ④軟件編程和在線(xiàn)調試。根據軟件結構設計、程序流程設計和通信協(xié)議設計等內容進(jìn)行模塊化程序設計，并采用激活了SoftICE功能的 P89V51RD2單片機連接系統硬件進(jìn)行在線(xiàn)程序仿真調試。 ⑤選擇單片機型號。根據連接硬件調試通過(guò)的系統軟件程序，估算程序所占用的代碼空間，在NXP公司推出的眾多Flash單片機中選擇合適的型號。 ⑥單片機編程。對所選型號的單片機進(jìn)行在線(xiàn)編程。 結語(yǔ) 在單片機系統開(kāi)發(fā)中，采用具有自調試和在系統編程功能的單片機，對降低系統開(kāi)發(fā)成本，加快開(kāi)發(fā)進(jìn)程，提高系統的可維護性都具有十分重要的意義。本文介紹了NXP公司的新一代單片機P89V51RD2在單片機系統開(kāi)發(fā)中應用的思想和方法，對于那些已采用或即將采用：NXP公司Flash單片機的設計人員都具有很好的參考價(jià)值。 參考文獻 1. P89V51RB2/RC2/RD2 Product data sheet[OL].[2009-04-10].http://www.nxp.com. 2. Flash Magic User Manual Revision 1.55[OL].[2009-04-10].http://www.esacademy.com. 3. 梁合慶.增強核閃存80C51教程[M].北京:電子工業(yè)出版社,2003. 4. 張美琪,胡國文,仇榮鑫,等.基于P89V51RD的通用云臺控制器設計與實(shí)現[J].現代電子技術(shù),2008(31):168-170,173. 作者：鹽城工學(xué)院 張美琪 來(lái)源：?jiǎn)纹瑱C與嵌入式系統應用 2009（10） |
