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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Módulo de depuración para microcontroladores de la serie MCS51. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Microcontroladores El desarrollo de dispositivos en microcontroladores (MC), por regla general, se lleva a cabo de acuerdo con un plan simple: el MC en una inclusión típica se "pesa" con los periféricos necesarios, luego se escribe el software. En este caso, debe usar varias herramientas que asumen el trabajo de rutina, dejando que el programador resuelva los problemas creativos. El dispositivo que se describe a continuación es un "producto semielaborado" de un sistema microcontrolador, una herramienta para su depuración y un objeto de estudio al mismo tiempo. Está destinado a adquirir habilidades de programación y depuración de programas para el MCS51, pero también puede servir como modelo de un sistema real, lo que permite depurar el software de la aplicación junto con el objeto de control. Con un módulo de este tipo, el desarrollador se verá aliviado de la necesidad de utilizar a menudo un programador o un emulador de ROM, que es inaccesible para muchos debido al alto costo. El diagrama esquemático del módulo de depuración para la serie MK MCS51 se muestra en la figura. La mayoría de los nodos se fabrican de acuerdo con esquemas estándar, y el dispositivo de interfaz con el puerto serie de una computadora personal (PC) se toma prestado del dispositivo descrito en el artículo de S. Kuleshov y Yu.Zaumenny "programador de chips ROM" ("Radio", 1995, No. 10, pp. 22-25). Se pueden conectar varios dispositivos periféricos a los pines libres de los puertos P1 y P3 del microcontrolador DD1 (terminan con flechas en el diagrama). El enchufe XP1 está conectado con un cable al zócalo de uno de los puertos serie de la PC, bajo el cual funcionará el módulo.
Después de aplicar la tensión de alimentación, el condensador C3 se carga a través de la resistencia R1. De acuerdo con la señal de reinicio RES generada por el elemento DD3.4, MK DD1 entra en su estado inicial y realiza operaciones preparatorias, incluida la configuración del nivel lógico 1 en todos los pines del puerto P3. El disparador de los elementos DD3.1, DD3.2 está en un estado en el que su señal de salida establece una distribución de memoria tal que el área de dirección de la memoria del programa 0-7FFFH ocupa la ROM (DD5) y 8000H-0FFFFH ocupa la RAM (DD6). Se está ejecutando el programa Monitor, ubicado en la ROM. Al escribir los comandos del Monitor en el teclado de la PC, el operador puede trabajar con la RAM y los periféricos del módulo. Para transferir el disparador a otro estado, es necesario enviar el comando RESET Monitor descrito a continuación desde la PC de control, que configura la señal MOD=0. Las direcciones de la RAM y ROM de la memoria del programa se intercambian y el programa, previamente ingresado por el operador en la RAM del módulo, comienza a funcionar. Esto le permite emular el funcionamiento de un dispositivo real y verificar los programas traducidos a direcciones de memoria más bajas, por ejemplo, preparados para escribir en ROM. El botón SB1 se usa para restablecer el MK a su estado original sin cambiar la asignación de memoria. El monitor solo se puede reiniciar presionando el botón SB2 o apagando y volviendo a encender. Esto permite que los programas depurados operen libremente en el estado del puerto P3 (por ejemplo, trabajando con periféricos) sin temor a cambiar accidentalmente la asignación de memoria. El LED HL1 sirve como el medio más simple para mostrar información y es muy útil, especialmente si no hay conexión con la PC por una u otra razón. Después de aplicar energía, parpadea a una frecuencia de aproximadamente 1 Hz, lo que indica que el monitor está funcionando. El diodo zener protege el dispositivo de polaridad inversa o sobretensión de la fuente de alimentación de +5 V. El programa Monitor (Tabla 1) proporciona el control del módulo y su interacción a través del puerto serial RS-232C con una PC, desde la cual se transmiten los comandos y datos necesarios para trabajar en una tarea específica. A través del mismo puerto, la PC recibe y muestra los resultados de la operación del módulo en su pantalla. El programa de comunicación "Telemax" del shell Norton Commander 5.0 ampliamente utilizado, "Hyper Terminal" de Windows 95 OSR2 o similar debe estar ejecutándose en la PC. En casos extremos, puede prescindir de un programa especial, simplemente enviando los archivos de comando de MS DOS con datos preparados al puerto serie de la PC.
Al configurar el programa de comunicación, debe eliminar las líneas de inicialización del módem, configurar los modos "Eco local" y "Transmisión CR/LF", si es necesario, seleccione el terminal ANSI y la tabla de códigos ASCII. El modo de funcionamiento del puerto serie debe ser el siguiente: velocidad - 4800 baudios, número de bits por carácter - 8, control de paridad desactivado, número de bits de parada - 1. Si todo es correcto, el texto escrito en el teclado de la PC irá al módulo de depuración y sus respuestas se mostrarán en la pantalla. Los comandos del monitor se pueden escribir tanto en mayúsculas como en minúsculas. Todos los caracteres deben estar en codificación ASCII. La tecla [Retroceso] elimina el último carácter ingresado del búfer del módulo de depuración. Cada instrucción consta de un nombre y un operando. El nombre termina con un carácter separador: espacio, tabulador, avance de línea o retorno de carro. Además, lo denotaremos condicionalmente con un guión bajo (_), pero puede ingresar cualquiera de los nombrados. Habiendo aceptado el delimitador, el Monitor compara los primeros cuatro caracteres previamente recibidos y ubicados en el búfer con el contenido de la tabla de instrucciones en la ROM. Habiendo encontrado una coincidencia, recuerda la dirección del controlador de comandos de la misma tabla y comienza a aceptar un operando, uno o más números hexadecimales. Estamos de acuerdo en que las direcciones de uno y dos bytes de la memoria interna y externa del MK se designarán como XX y XXXX, respectivamente, la longitud del bloque es YYYY, otros datos son ZZ o ZZZZ. Por ejemplo, XXXX,YYYY es un bloque de memoria de datos externa que comienza en la dirección XXXX, con una longitud de YYYY bytes. Se deben especificar todos los ceros iniciales. El operando también debe terminar con un delimitador, al recibirlo se inicia el controlador de comandos. Se ignora un delimitador ingresado en un búfer vacío. RESET_ ZZZZ_: se activa el segundo modo de asignación de memoria, se restablece el MC, el control se transfiere a la dirección ZZZZ. El comando requiere una buena memoria RAM para su funcionamiento normal. DATA_ XXXX:_ ZZ_ [ZZ_][XXXX:_ZZ_ [ZZ_]._- La información se ingresa en celdas sucesivas de la memoria externa de datos, comenzando desde la dirección XXXX. No necesita ingresar corchetes, solo indican que el número de operandos ZZ_ puede ser arbitrario. La entrada de datos termina con un punto. En mesa. La Figura 2 muestra un ejemplo del uso de los comandos DATA y RESET para ingresar un programa simple en la RAM y ejecutarlo. READ_XX_ o READ_XXXX_: lee una palabra (dos bytes consecutivos) de las celdas de memoria de la RAM de datos interna o externa. El resultado como un número hexadecimal (primer byte en la dirección alta) se envía al puerto serie. WRITE_XX,ZZ_, WRITE_XX,ZZZZ_, WRITE_XXXX,ZZ_ o WRITE_XXXX,ZZZZ_: escribe el byte ZZ o la palabra ZZZZ en la dirección XX o XXXX. Tenga en cuenta que los comandos READ y WRITE se implementan mediante direccionamiento indirecto, por lo que no pueden funcionar con registros de funciones especiales. Para acceder a los registros se deben redactar procedimientos de cambio con direccionamiento directo específico para cada uno de ellos. Un ejemplo es el controlador de comandos SPEED. Si se instala una MCU con RAM interna de 256 bytes en el módulo, los comandos READ y WRITE podrán funcionar con sus 128 bytes adicionales en las direcciones 80H-0FFH. LOAD_XXXX,YYYY_: lleno de información que llega a través del puerto serie, bloque de memoria de datos externa. SAVE_XXXX,YYYY_: el contenido del bloque de memoria de datos externos se transfiere al puerto serie. CALL_ZZZZ_: se llama a una subrutina a partir de la dirección ZZZZ. Para volver al Monitor, debe terminar con el comando RET. Las interrupciones están deshabilitadas mientras dure la subrutina. CHECK_XXXX,YYYY_ - se calcula la suma de control - el byte bajo de la suma de todos los bytes del bloque de memoria de datos externos. FILL_XXXX,YYYY,ZZ_: llena el área de la memoria de datos externa con el byte ZZ y calcula su suma de verificación. COPY_XXXX,YYYY,ZZZZ_ o COPY_PXXXX,YYYY,ZZZZ_: el bloque de la memoria de datos externa se copia en la dirección ZZZZ. El símbolo P indica que el área a copiar está en la memoria del programa. Al mismo tiempo, se calcula la suma de comprobación. TEST_XXXX,YYYY_: se comprueba el estado del bloque de RAM externo. Si no hay errores, se muestra el mensaje "OK", de lo contrario, "XXXX: YY<>ZZ", donde XXXX es la dirección de la celda fallida, YY es el valor escrito en ella y ZZ es el valor leído. El comando no destruye el contenido de la RAM. SPEED_ZZ_ o SPEED_ZZ+_: cambia la velocidad del intercambio de datos a través del puerto serie. El valor predeterminado es 4800 baudios (determinado por el byte del programa Monitor en la dirección 2DH). El valor igual al operando ZZ se coloca en el registro TH1 del microcontrolador y determina la velocidad de su transceptor. Un signo más en el operando duplica la velocidad al establecer el bit PCON.7. El puerto serial de la PC puede operar a 110, 300, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200, 38400, 57600 baudios y más. La capacidad de sintonizar con precisión el puerto serie del microcontrolador de la serie MSC51 a las velocidades indicadas depende de la frecuencia del resonador de cuarzo utilizado. Por ejemplo, si es de 12 MHz, el puerto se puede configurar a 300, 600, 1200, 2400 y 4800 baudios con el comando SPEED con los operandos 98, CC, E6, F3 y F3+ respectivamente. Con un resonador de 11 MHz, se podrían lograr 9600 baudios. Sin embargo, al transferir archivos, el MK probablemente no podrá seguir el ritmo de los datos que llegan a una velocidad demasiado alta. El conjunto de comandos descrito puede ampliarse y complementarse sin retransmisión del Monitor e incluso sin borrar la ROM. El nuevo controlador de comandos se coloca en su área libre. El nombre del comando (los primeros cuatro caracteres en mayúsculas) se escribe comenzando en la dirección 5ABH, seguido de una dirección de controlador de dos bytes y el byte 0FFH. El controlador debe terminar con un salto a la dirección 23FH. Todas las direcciones de celdas de un solo byte que se mencionan a continuación se refieren a la RAM interna de la MCU. El monitor utiliza los bancos de registro 0 y 2, así como las ubicaciones 20H-3FH. La pila crece desde la dirección 50H. Cuando no recibe ni procesa comandos, el microcontrolador ejecuta continuamente la subrutina ubicada en la ROM en la dirección especificada en las celdas 35H y 36H. Por defecto es 063H. Esta subrutina, que cambia periódicamente el estado del bit P3.4, enciende y apaga el LED HL1. La frecuencia de parpadeo depende del contenido de la celda 3DH. Si este bit se va a utilizar para otros fines, se debe emitir el comando WRITE_35,006A_. En las celdas 37H y 38H está la dirección del controlador de interrupciones del puerto serie, que en realidad sirve como columna vertebral del monitor y determina su respuesta a los comandos del operador. De forma predeterminada, aquí se escribe 0, que corresponde a llamar al controlador estándar ubicado en la ROM en la dirección 081H. Escribiendo un código distinto de 3 a la dirección 0BH, puede activar la función "Echo". Todos los datos recibidos a través del puerto serie se enviarán de vuelta al monitor. Esto desactivará el "eco local" en el programa de comunicación y, si es necesario, guardará en un archivo de texto todos los comandos enviados al módulo de depuración y sus respuestas a ellos. El número en la dirección 3AH establece la pausa entre la recepción de un comando por parte del Monitor y la respuesta al mismo, necesaria para cambiar algunos programas de comunicación de transmisión a recepción (esto no es necesario para "Telemax"). Es igual a la duración de la pausa en segundos multiplicada por 50. Uno de los resultados de los comandos que operan en los bloques de memoria (CARGAR, GUARDAR, VERIFICAR, LLENAR, COPIAR) es la suma de verificación del bloque, que se coloca en la celda 39H. Se puede utilizar para controlar la ejecución correcta de los comandos enumerados. El monitor puede aceptar directamente archivos de formato Intel HEX generados por muchos ensambladores. Basta con enviar dicho archivo al puerto serial de la PC usando un programa de comunicación o simplemente con el comando MSDOS COPY <nombre de archivo> COM2. El puerto pre-usado (en este caso COM2) debe ser configurado con el comando MODE COM2:4800,N,8,1. La información se escribirá en la memoria de datos externa del módulo de depuración y, si las sumas de verificación no coinciden, se mostrará el mensaje correspondiente. Cada línea de un archivo Intel HEX comienza con dos puntos seguidos de bytes representados por números hexadecimales de dos dígitos sin espacios:
Un archivo HEX siempre termina con una línea que contiene dos puntos y cero bytes de datos y una dirección, seguida del último carácter de línea (01) y una suma de verificación igual a FF. La Tabla 3 muestra un ejemplo de un archivo de este tipo que contiene los mismos datos que los ingresados por el comando DATA Monitor de acuerdo con la Tabla 2. Autor: V.Ogleznev, Izhevsk
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