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8051单片机开发工具DIY

来源:华强电子网 作者:华仔 浏览:299

标签:

摘要: 引言:  目前介绍单片机应用的文章很多,但介绍单片机开发工具制作的文章却较少。由于单片机是一门实践性很强的课程,如果采用传统的开发模式,则要购买价格昂贵的仿真器、编程器等开发工具来作实验。其实由于芯片功能的日益完善,我们可以利用芯片的在系统编程(ISP)功能制作出实用而低价的开发工具。本文旨在帮助DIY爱好者开发制作出适合自己的开发工具。1当前常用开发模式  目前,基本上有两种开发模式可供选择:用

引言:
  目前介绍单片机应用的文章很多,但介绍单片机开发工具制作的文章却较少。由于单片机是一门实践性很强的课程,如果采用传统的开发模式,则要购买价格昂贵的仿真器、编程器等开发工具来作实验。其实由于芯片功能的日益完善,我们可以利用芯片的在系统编程(ISP)功能制作出实用而低价的开发工具。本文旨在帮助DIY爱好者开发制作出适合自己的开发工具。
1当前常用开发模式  目前,基本上有两种开发模式可供选择:用仿真器、用编程器。
①用仿真器。优点:方便,可以设置断点,可以观察存储器及寄存器的内容。缺点:价格昂贵,不同类型的单片机要购买不同的仿真器;仿真器终究不是单片机,有时代码在仿真器上能通过,但在单片机中不能正常工作,反而增加了调试的难度。
②用编程器。优点:价格相对便宜,通常一款编程器可编程多种器件。缺点:操作相当不便,每次要将芯片在目标板与编程器之间转移,并且还要在编译操作界面与编程器操作界面之间切换,大部分时间在做简单的重复工作。2新的开发模式介绍及芯片选择  本文介绍的开发工具采用一种新的开发模式(类似于编程器开发模式)。由于利用了芯片的在系统编程功能,因此不需要移动芯片。在软件设计时设计成:一旦代码文件被重新编过,即自动下载到芯片,并自动复位运行,是真正的“所编即所得”。  目前很多单片机都支持在系统编程。8051系列单片机支持在系统编程的也很多,但大多数是支持通过PC机的串口对单片机进行编程。这样有四个不方便的地方:一是项目本身与PC机串行通信不方便;二是要增加1片MAX232电平转换芯片;三是有的芯片要按特定的步骤进入下载模式,编程过程需要手工干预;四是有的芯片需要固件(定制的程序)的支持,如果不小心损坏了固件,则芯片的在系统编程功能也没有了。  经过比较,Atmel公司生产的AT89S8252是一种比较理想的芯片,适合制作开发工具。此芯片有如下特点:
与8051兼容;内含8KB可擦写1000次的程序存储器,2KB可擦写超过100000次的数据存储器及256字节8位宽内部RAM;可通过SPI接口在系统串行编程,与8051兼容串行编程时有自动擦写周期,在调试大程序时可以分段下载,节约时间;低电压下载,无需12V编程电压。
3AT89S8252串行编程(1)AT89S8252串行编程模式  当芯片的RST引脚置高电平时,所有程序和数据存储器可以通过SPI总线接口[SCK,MOSI(input),MISO(output)]编程。RST变高以后,在编程或擦除操作之前必须首先发送一条编程允许命令。在串行编程模式下,芯片会在字节编程之前自动插入一个擦除周期。因此,除非芯片的代码保护位被编程,编程之前不需要执行全片擦除命令。SPI接口之SCK时钟频率须低于晶振频率的1/40。(2)AT89S8252串行编程步骤①在XTAL1与XTAL2之间连接一个3~24MHz的晶振;在VCC与GND之前加上电源电压,将RST置高,等待10ms。
②发送串行编程允许命令。
③发送写/读/擦除等命令及数据,串行数据高位在前,低位在后,数据在时钟的上升沿锁定。
④如果上一步是写命令,至少等待2.5ms。
⑤需要时重复③、④两步。
⑥将RST置低,芯片开始运行。(3)AT89S8252串行编程命令AT89S8252串行编程命令如表1所列。 4)AT89S8252串行编程时序图AT89S8252串行编程时序如图1所示。 4硬件设计①通过计算机并口与单片机SPI口连接;
②为了保护计算机并口,需要增加1片74HC244作为隔离。
实用的原理图如图2所示。(已经过实践检验,可放心使用。) 5用VB编程进行并口控制
  打印端口的基地址一般为0x278、0x378或0x3BC,可以从控制面板中查到。为了方便读者,表2列出了常用打印端口引脚及寄存器位元的说明。 在Windows环境下最简单易学的语言恐怕非VB莫属,所以我们的开发工具也选用VB作为编程语言。但由于Windows的保护,VB无法直接读写打印端口,因此我们需要另外的程序模块来实现打印端口的直接读写。在Internet网上可以找到许多此类模块,并且相当多的模块可以免费使用。经过试用,笔者推荐使用Winiov2.0。该模块支持Win9X/NT/2000/XP(  http://www、internals、comYarivKaplan),并且带有详细的帮助、例子程序及源码。使用时,将Winio.sys、Winio.dll、Winio.vxd及Winio.bas四个文件拷贝到工作目录下,在VB中直接添加Winio.bas模块即可。本例中用到的函数有四个,分别说明如下。①Initialize():允许端口控制函数。在使用端口输入输出函数之前调用一次,成功返回“1”,失败返回“0”。
②Shutdown():关闭端口控制函数。在退出程序时执行一次,成功返回“1”,失败返回“0”。
③GetPortVal(ByValPortAddrAsInteger,ByRefPortvalAsLong,ByValbSizeAsByte)AsBoolean:读取端口函数,PortAddr为端口地址,Portval为端口值,bSize为要读取的字节数。读取成功时返回“1”,失败时返回“0”。
④SetPortVal(ByValPortAddrAsInteger,ByValPortvalAsLong,ByValbSizeAsByte)AsBoolean:写端口函数。PortAddr为端口地址,Portval为要写的值,bSize为要写入的字节数。写入成功返回“1”,失败返回“0”。
四个函数在Winio.bas模块中的声明如下:
DeclareFunctionInitializeWinIoLib揥inIo.dll”()AsBoolean
DeclareFunctionShutdownWinIoLib揥inIo.dll”()AsBoolean
DeclareFunctionGetPortValLib揥inIo.dll”(ByValPortAddrAsInteger,ByRefPortvalAsLong,ByValbSizeAsByte)AsBoolean
DeclareFunctionSetPortValLib揥inIo.dll”(ByValPortAddrAsInteger,ByValPortvalAsLong,ByValbSizeAsByte)AsBoolean
6IntelHEX格式文件  由于一般编译软件产生的用于写入芯片的文件都是IntelHEX格式的文件。IntelHEX文件属于文本文件,可以用记事本查看。一个IntelHEX文件的一行称为一个记录,每个记录都是由十六进制字符组成的,两个字符表示一个字节的值。IntelHEX文件通常由若干条记录组成,每个记录都具有如下的形式:
:LLAAAATTDD...DDCC
“:”——记录的起始标志;
LL——记录长度,表示该记录中的数据字节数;
AAAA——数据装入的首地址(16位);
TT——记录类型,00表示数据记录,01表示文件结束;(注意:有的编译软件会产生大于01的记录类型,本应用中对大于01记录类型的记录忽略掉即可。)
DD——数据值(字节);
CC——校验和。(将其本身与记录中除起始标志外的所有字节相加应为0,不为0则有错。)
VB编程详细说明见本刊网络补充版(  http://www、dpj、com、cn)。(由于各子程序的流程都较简单,所以直接给出源码,而未画出流程图。程序采用由底至顶的设计方法。)结语
  虽然上述程序能实现各种基本的功能,但并不完善,并未考虑各种异常情况,读者可根据实际情况进行完善。编程功力较差的朋友可直接到笔者的网站(http://www、mcudiy、com)下载相对较完善的应用程序。如果充分理解了上述程序,那么DIY一个AVR或PIC单片机的开发工具也非难事。在笔者的网站也有制作完成的“MCS51/AVR/PIC三合一下载器资料”供爱好者下载。  由于AT89S8252的价格还是较贵,所以现在市场上较难买,不过Atmel公司推出的替代AT89C51/52的AT89S51/52也有在系统编程功能,且价格便宜。其在系统编程的实现方法与AT89S8252类似,对本例部分程序稍作修改即可支持该器件。笔者制作的“MCS51/AVR/PIC三合一下载器”增加了对AT89S51/52的支持。
型号 厂商 价格
EPCOS 爱普科斯 /
STM32F103RCT6 ST ¥461.23
STM32F103C8T6 ST ¥84
STM32F103VET6 ST ¥426.57
STM32F103RET6 ST ¥780.82
STM8S003F3P6 ST ¥10.62
STM32F103VCT6 ST ¥275.84
STM32F103CBT6 ST ¥130.66
STM32F030C8T6 ST ¥18.11
N76E003AT20 NUVOTON ¥9.67