51單片機(jī)的自調(diào)試與在線編程

傳統(tǒng)的單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中總是離不開仿真器和編程器。隨著電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也得到了空前的發(fā)展。部分16位單片機(jī)和32位ARM微控制器都帶有JTAG接口，通過各自不同的專用硬件工具在指定的軟件集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行在線調(diào)試和編程。某些片內(nèi)集成Flash存儲(chǔ)器、基于MCS-51增強(qiáng)內(nèi)核的8位單片機(jī)可以通過專用接口和獨(dú)有的專用硬件工具在指定的軟件集成開發(fā)環(huán)境中進(jìn)行在線調(diào)試和編程。如果能夠在眾多單片機(jī)中找到一款在通用接口下實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試和編程的單片機(jī)，將對(duì)簡(jiǎn)化MCS-51內(nèi)核的8位單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)和進(jìn)一步普及具有極其重要的意義。
NXP公司(原Philips半導(dǎo)體公司)是最早獲得MCS-51技術(shù)授權(quán)的公司，也是后繼發(fā)展MCS-51內(nèi)核8位單片機(jī)產(chǎn)品最多、最系統(tǒng)的公司。P89V51RD2單片機(jī)是其推出的新一代基于MCS-51內(nèi)核的8位單片機(jī)，內(nèi)部集成64 KB Flash程序存儲(chǔ)器和1 KB RAM數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有自調(diào)試(SoftICE)、在系統(tǒng)編程(ISP)和在應(yīng)用編程(IAP)功能，這些功能都是在RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口下實(shí)現(xiàn)。采用P89V51RD2單片機(jī)，可以通過UART標(biāo)準(zhǔn)接口在KeilμVision編程環(huán)境下用KeilMonitor-51 Driver直接連接系統(tǒng)硬件來調(diào)試程序。完成調(diào)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(jī)系統(tǒng)開發(fā)中的應(yīng)用思想和方法。采用這種方法可省去傳統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)開發(fā)中必需的仿真器和編程器，提高了開發(fā)過程中的程序設(shè)計(jì)效率，增強(qiáng)了最終系統(tǒng)的軟件維護(hù)和升級(jí)能力。


1 在線調(diào)試和編程功能的硬件電路設(shè)計(jì)
P89V51RD2單片機(jī)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(xiàn)ISP功能的Flash單片機(jī)的在系統(tǒng)編程功能，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試和在系統(tǒng)編程的接口電路原理圖如圖1所示。



在圖1所示的電路中，通過標(biāo)準(zhǔn)的串口通信線將PC與其相連，當(dāng)SELECT開關(guān)將P89V51RD2單片機(jī)的PSEN引腳連接到+5 V時(shí)，單片機(jī)處于正常工作狀態(tài)；當(dāng)SELECT開關(guān)將PSEN引腳連接到地時(shí)，單片機(jī)處于ISP狀態(tài)，F(xiàn)lashMagic工具軟件對(duì)+5 V可編程的Flash單片機(jī)進(jìn)行在線編程。


2 程序調(diào)試仿真的實(shí)現(xiàn)
P89V51RD2單片機(jī)在激活SoftICE功能后就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的單步仿真調(diào)試、多步仿真調(diào)試及全速運(yùn)行下的仿真調(diào)試。仿真調(diào)試主要分為3步：激活P89V51RD2的SoftICE功能、設(shè)置硬件仿真環(huán)境和調(diào)試程序。
2．1 SoftICE功能
SoftICE功能的激活需要FlashMagic軟件的支持，F(xiàn)lashMagic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(jī)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(duì)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(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，首先用SELECT開關(guān)將單片機(jī)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(shù)為：COMPort——根據(jù)具體連接而定，通常為COM1或COM2；BaudRate——9 600，這是由P89V51RD2內(nèi)部固件所確定的；Device——P89V51RD2；Interface——None(ISP)。在ISP菜單下選擇“Enable SoftICE”命令項(xiàng)，進(jìn)行SoftICE功能的激活。