牛人工程師與PIC32一個(gè)月發(fā)生的研發(fā)故事

　　那是始于2009年7月所發(fā)生的一個(gè)我和PIC32的故事。就在我的有關(guān)如何對(duì)16位PIC24微控制器進(jìn)行編程一書剛剛出版不久，我聽(tīng)說(shuō)Microchip公司一款新的32位PIC32微控制器已經(jīng)出爐。該產(chǎn)品使用的是MIPS內(nèi)核，同時(shí)還聲稱與16位的引腳以及PIC24系列產(chǎn)品外圍兼容。對(duì)我來(lái)說(shuō)這簡(jiǎn)直是太重要了!我立即起身去要到一個(gè)樣片并刷新基于GNU的MPLAB C32 C編譯器的beta拷貝。

　　我只是必須看一下這款新產(chǎn)品像什么。它仍然像是PIC MCU?它能不能在同樣的演示版上工作?畢竟，我已經(jīng)用C語(yǔ)言為PIC24寫完了15章頗有價(jià)值的16位代碼和例程。長(zhǎng)話短說(shuō)，在隨后的不到一個(gè)月的時(shí)間里，我不僅完成了代碼移植，而且已經(jīng)開(kāi)始利用所掌握的PIC32的經(jīng)驗(yàn)書寫一本新書了!

　　下面就是對(duì)一個(gè)月里所發(fā)生的事情的簡(jiǎn)要敘述。我喜歡從我遵守最好的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則并從閱讀數(shù)據(jù)頁(yè)開(kāi)始講述，如果說(shuō)我從頭到尾全面閱讀了數(shù)據(jù)頁(yè)，那是撒謊!實(shí)際上我所做的與你做的完全一樣。打開(kāi)裝有以前PIC24項(xiàng)目的MPLAB集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，點(diǎn)擊F10鍵立即創(chuàng)建。

　　二進(jìn)制數(shù)字

　　一長(zhǎng)串的錯(cuò)誤列表出現(xiàn)在輸出窗口中。令我驚奇的是，所報(bào)道的所有錯(cuò)誤都明顯地只與我的二進(jìn)制注釋(0b00000000)，即C語(yǔ)言的一個(gè)非標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)展有關(guān)。我試圖編譯我關(guān)于16位控制器一書前三章中的第一個(gè)代碼例程。這是一段非常簡(jiǎn)單的代碼，用C來(lái)說(shuō)明I/O，精確定時(shí)以及流控制(用于循環(huán))命令。我立刻決定將所有二進(jìn)制文字轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)十六進(jìn)制的注釋(0x00)并觀看結(jié)果，瞧!編譯器和鏈接器馬上解析出代碼沒(méi)有任何錯(cuò)誤。

　　感覺(jué)很幸運(yùn)，我決定繼續(xù)“前進(jìn)”，并在一些實(shí)際的硬件——即Explorer 16演示板上運(yùn)行代碼。我獲取了一個(gè)PIC32插件式模塊(PIM)，并取代我的16位器件一書中普遍所用的PIC24 PIM。加電后我抱著非常懷疑的態(tài)度觀察了幾秒鐘，竟然沒(méi)有“冒煙”!然后我取了一塊MPLAB Real ICE調(diào)試器和編程器連接到板子上。MPLAB IDE竟然很快識(shí)別出該工具并報(bào)告已發(fā)現(xiàn)PIC32連接到板子上。

　　在快速和自動(dòng)的固件升級(jí)后，我便立即按下編程鍵，隨后便是運(yùn)行命令…。但卻不工作!

　　我意識(shí)到板子上明顯有什么問(wèn)題，但一點(diǎn)也不像我所期望的那樣。這里需要解釋一下。在我的16位器件一書的前三章中，我利用C語(yǔ)言向讀者提供了如何生成 “Hello World”這類例子。其中，我講到傳統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法是，向終端發(fā)送一個(gè)字符串，但這在嵌入式控制應(yīng)用中是不現(xiàn)實(shí)或者不合適的。而是采用一個(gè)“有趣的”方案，即制作一排8個(gè)LED，當(dāng)把板子拿在手上并揮動(dòng)時(shí)，燈將有節(jié)奏地閃爍。它將顯示出有用的信息，這要?dú)w功于眼睛的自然成像持久性。實(shí)際上對(duì)此進(jìn)行編碼要比描述更容易。

　　不同時(shí)鐘

　　事實(shí)上是，PIC32得到的I/O引腳和定時(shí)全部都是錯(cuò)誤的。

　　對(duì)于這一點(diǎn)，通常我只需要噼里啪啦地翻開(kāi)數(shù)據(jù)頁(yè)并按我自己的工作方式來(lái)查找問(wèn)題的根源。出現(xiàn)的問(wèn)題是，PIC32時(shí)鐘產(chǎn)生模塊比16位器件一書中所用的 PIC24F要更加復(fù)雜一些。實(shí)際上，PIC32模塊更像16位MCU系列中最新的PIC24F上的振蕩器模塊。同樣，在PIC32結(jié)構(gòu)中，絕大多數(shù)外設(shè)模塊被連接到工作頻率不同的彼此分離的外設(shè)總線上，這些頻率低于系統(tǒng)時(shí)鐘，這有助于功率管理，當(dāng)然也有助于解決EMI問(wèn)題。

　　我耐心找出如何使外設(shè)總線工作在與同一項(xiàng)目(16MHz外設(shè)總線)中PIC24F所用相同的頻率。我還找出了可以執(zhí)行的相同指令數(shù)，而執(zhí)行頻率僅為PIC24F所要求系統(tǒng)頻率的一半，這是因?yàn)镻IC32內(nèi)核每個(gè)時(shí)鐘周期上可以執(zhí)行一個(gè)指令。

　　JTAG默認(rèn)值設(shè)置為on

　　在解決了時(shí)鐘問(wèn)題之后，我快速地瀏覽了一下時(shí)鐘模塊。有5個(gè)時(shí)鐘模塊?？瓷先ソ^對(duì)與PIC24F完全一樣，進(jìn)一步回溯PIC MCU的歷史，一直回溯到PIC16C74(大約1994)都是兼容的。我繼續(xù)驗(yàn)證I/O端口：同樣的結(jié)構(gòu)，同樣的引腳數(shù)，同樣反映“歷史”的寄存器名稱，發(fā)現(xiàn)一個(gè)兼容型的軌跡也許可以一直延伸到最初的PIC16C54(大約1991年)。

　　最后我對(duì)A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行了一次快速檢查，對(duì)于絕大多數(shù)PIC MCU初學(xué)者來(lái)說(shuō)這是一個(gè)最難理解的外設(shè)。其輸入連接到I/O口的上端(絕大多數(shù)16位PIC器件的PORTB)，并且先加電，故除非你的配置正確，否則它不會(huì)使你的數(shù)字輸入工作。顯然它與PIC24兼容，因此我仍然無(wú)法解釋LED行為異常的原因。

　　更靠近看，我發(fā)現(xiàn)有4個(gè)LED，要么從來(lái)不亮，要么就恒亮。于是，我又再一次翻開(kāi)數(shù)據(jù)頁(yè)來(lái)檢查引腳圖，最后終于發(fā)現(xiàn)了“元兇”：JTAG端口。

　　四線(E)JTAG接口被稱為在線串行編程接口，是一個(gè)非正式的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它不僅允許邊界掃描，而且還支持器件完全編程和調(diào)試控制。當(dāng)然，這在引腳數(shù)很多的 32位芯片中是所期望的，PIC32在加電時(shí)通過(guò)默認(rèn)的方式將這兩個(gè)接口都激活了。如果為了利用一些PORTA I/O而不需要這些JTAG接口，則依賴應(yīng)用程序來(lái)將其關(guān)閉。

　　自從我注意了JTAG接口后，我的第一個(gè)PIC32項(xiàng)目開(kāi)始按期望工作，并發(fā)送出它的首個(gè)“Hello”，如圖1所示。

　　圖1：用PIC32產(chǎn)生字符串。

　　至此所學(xué)到的簡(jiǎn)單經(jīng)驗(yàn)(振蕩器配置和JTAG接口)迅速地證明了它們與我16位器件一書中前面各章節(jié)中絕大多數(shù)項(xiàng)目兼容性的關(guān)鍵，在隨后幾天的開(kāi)發(fā)中移植都比較順利。我利用UART與PC通信，用SPI接口與串行EEPROM通信，而利用Parallel Master Port與LCD模塊通信。我利用A/D先讀取電位器，然后讀取溫度傳感器，演示了PIC32如何與模擬應(yīng)用接口。除了模塊的一些擴(kuò)展功能以外，所有這些模塊的工作都與我所預(yù)期的完全一致。我發(fā)現(xiàn)我的16位代碼完全可以照用，幾乎不需要任何的改變。