第八章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)指導(dǎo)

第八章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)指導(dǎo)1第一頁，共十四頁，2022年，8月28日如何開發(fā)一個(gè)完整的單片機(jī)系統(tǒng)？4

對給定的硬件系統(tǒng)進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)。

應(yīng)先完成程序的結(jié)構(gòu)框圖，再對框圖填寫指令，使所設(shè)計(jì)的程序達(dá)到：功能上可行，代碼上優(yōu)化，并盡量做到結(jié)構(gòu)化、模塊化。

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借助開發(fā)系統(tǒng)對所設(shè)計(jì)的程序進(jìn)行調(diào)試、完善，并連接應(yīng)用系統(tǒng)（即目標(biāo)機(jī)）進(jìn)行連機(jī)調(diào)試和硬件排錯(cuò)；

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將應(yīng)用系統(tǒng)投入實(shí)際工作環(huán)境。第二頁，共十四頁，2022年，8月28日單片機(jī)開發(fā)系統(tǒng)應(yīng)具備的主要功能1

能對目標(biāo)程序進(jìn)行輸入、修改、貯存；

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能與上位機(jī)（PC機(jī)）連接、通訊；

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能在上位機(jī)的支持下對單片機(jī)程序進(jìn)行匯編、反匯編及動(dòng)態(tài)調(diào)試等；

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能以多種方式對目標(biāo)機(jī)進(jìn)行調(diào)試、運(yùn)行(以單步、設(shè)斷點(diǎn)、連續(xù)等方式運(yùn)行程序）；

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能為目標(biāo)機(jī)提供程序運(yùn)行空間,并提供盡量多的子程序庫；

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能對目標(biāo)程序進(jìn)行固化。第三頁，共十四頁，2022年，8月28日對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬、軟件設(shè)計(jì)的基本要求1、系統(tǒng)配置要留有一定的余地；

2、系統(tǒng)硬件應(yīng)盡量簡單；

3、盡量使用成熟的典型硬件電路；

4、

盡量用軟件完成/實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)要求的功能；

5、

要注意系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)能力；

6、

要留有必要的系統(tǒng)功能擴(kuò)展空間，

7、盡量做到方便用戶使用，并應(yīng)考慮用戶的維護(hù)便利。

第四頁，共十四頁，2022年，8月28日軟件設(shè)計(jì)

1、編輯程序2、編譯

（檢查語法錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤返回第一步）3、

試驗(yàn)運(yùn)行

（檢查邏輯錯(cuò)誤，如有錯(cuò)誤返回第一步）

這是程序開發(fā)的主要工作，通常有以下幾種手段：

A、軟件仿真（僅適用于沒有對硬件操作的系統(tǒng)）

B、仿真器（最方便，但成本貴）

C、下載線（低成本，僅有部分CPU有此功能）D、使用編程器直接將程序?qū)懙紺PU（每次要插拔

CPU，太麻煩）4、調(diào)試完畢，用編程器將程序固化在EPROM中（稱寫片）5、成品。第五頁，共十四頁，2022年，8月28日程序語言的選擇對于一個(gè)高級(jí)的單片機(jī)程序員，往往既要熟悉匯編，同時(shí)也要熟悉c語言，才能更好的去編寫程序。因?yàn)閰R編和c都是工具，可能在某些地方用c無法實(shí)現(xiàn)，但用匯編卻很容易.有些地方用匯編，很繁瑣，用c就很方便。在bbs上多次有人爭論匯編和c的問題。無法說c好,還是匯編好，有時(shí)要取決于你的項(xiàng)目。我們認(rèn)為能夠最快的實(shí)現(xiàn)和完成你的設(shè)計(jì)的就是好的。多數(shù)情況下，是用c語言做設(shè)計(jì)比較快。特別是代碼比較多的設(shè)計(jì)，c的優(yōu)勢就更為明顯。如果用c也不好，用匯編也不好，那么就混合使用吧，keilc51是支持c和匯編混合編程的。

第六頁，共十四頁，2022年，8月28日編程器我們調(diào)試通過的匯編語言或C語言源程序，還必須經(jīng)過與該語言對應(yīng)的軟件將我們能看懂的匯編或C“翻譯”（編譯）成所用單片機(jī)可以識(shí)別的代碼。將單片機(jī)可以識(shí)別的代碼燒寫（編程）到單片機(jī)程序存儲(chǔ)器中。編譯出的代碼一般擴(kuò)展名為*.hex或*.bin；這個(gè)代碼文件必須送到單片機(jī)中，單片機(jī)在電路中才能按程序的要求工作。將這個(gè)代碼文件送到單片機(jī)中的工具就是編程器，與電腦連接的編程器一般都通過并口或者串口與編程器的硬件連接，也有相應(yīng)的服務(wù)程序；在連接好電腦與編程后運(yùn)行其服務(wù)程序，在服務(wù)程序中先選擇所要編程的單片機(jī)型號(hào)，再調(diào)入前面所得到的代碼文件，接下來就用編程器將這個(gè)代碼文件燒寫到單片機(jī)中。第七頁，共十四頁，2022年，8月28日寫片舉例

在源程序被編譯后，生成了擴(kuò)展名為HEX的目標(biāo)文件，一般編程器能夠識(shí)別這種格式的文件，只要將此文件調(diào)入即可寫片。在此，為使同學(xué)們對整個(gè)過程有個(gè)認(rèn)識(shí)，舉一例說明：ORG0000HLJMPSTARTORG040HSTART：MOVSP，#5FH;設(shè)堆棧LOOP：NOPLJMPLOOP；循環(huán)END；結(jié)束表1:03000000020040BB:0700400075815F000200431F020040FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF75815F00020043表2表3表1為源程序，表2是匯編后得到的HEX文件，表3是由HEX文件轉(zhuǎn)換成的目標(biāo)文件，也就是最終寫入EPROM的文件，它由編程器轉(zhuǎn)換得到，也可以由HEXBIN一類的程序轉(zhuǎn)換得到。學(xué)過手工匯編者應(yīng)當(dāng)不難找出表3與表1的一一對應(yīng)關(guān)系，值得注意的是從020040后開始的一長串‘FF’，直到7581，這是由于偽指令：ORG040H造成的結(jié)果。（出自平凡的單片機(jī)）第八頁，共十四頁，2022年，8月28日一、硬件準(zhǔn)備隨著技術(shù)的發(fā)展，單片機(jī)開發(fā)手段也越來越先進(jìn)，而價(jià)格卻不斷下降。當(dāng)FLASH型單片機(jī)被廣泛應(yīng)用后，采用軟件模擬加寫片驗(yàn)證成為一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的實(shí)驗(yàn)方法。而近年來很多單片機(jī)都具有了ISP功能，只要一根下載線即可以編程，不再需要編程器。方案1：（1）計(jì)算機(jī)一臺(tái)；（2）具有仿真功能的實(shí)驗(yàn)板一塊，（3）其它如電烙鐵、實(shí)驗(yàn)電源等常規(guī)工具。方案2：（1）計(jì)算機(jī)一臺(tái)；（2）下載型實(shí)驗(yàn)板一塊；（3）下載線一根；（4）其它如電烙鐵、實(shí)驗(yàn)電源等常工具。方案1的特點(diǎn)是實(shí)驗(yàn)板本身具有仿真能力，性價(jià)比高。方案2價(jià)格略低。第九頁，共十四頁，2022年，8月28日單片機(jī)的在線編程技術(shù)通常進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)或開發(fā)時(shí)，編程器是必不可少的。仿真、調(diào)試完的程序需要借助編程器燒到單片機(jī)內(nèi)部或外接的程序存儲(chǔ)器中。普通的編程器價(jià)格從幾百元到幾千元不等，對于一般的單片機(jī)愛好者來說還是一筆不小的開支。另外，在開發(fā)過程中，程序每改動(dòng)一次就要拔下電路板上的芯片編程后再插上，也比較麻煩。隨著單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了可以在線編程的單片機(jī)。這種在線編程目前有兩種實(shí)現(xiàn)方法：在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）。第十頁，共十四頁，2022年，8月28日ISPIn-SystemProgramming在系統(tǒng)可編程ISP一般是通過單片機(jī)專用的串行編程接口對單片機(jī)內(nèi)部的Flash存儲(chǔ)器進(jìn)行編程，而IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲(chǔ)器映射為兩個(gè)存儲(chǔ)體，當(dāng)運(yùn)行一個(gè)存儲(chǔ)體上的用戶程序時(shí)，可對另一個(gè)存儲(chǔ)體重新編程，之后將控制從一個(gè)存儲(chǔ)體轉(zhuǎn)向另一個(gè)。ISP的實(shí)現(xiàn)一般需要很少的外部電路輔助實(shí)現(xiàn)，而IAP的實(shí)現(xiàn)更加靈活，通?？衫脝纹瑱C(jī)的串行口接到計(jì)算機(jī)的RS232口，通過專門設(shè)計(jì)的固件程序來編程內(nèi)部存儲(chǔ)器。例如：ATMEL公司的單片機(jī)AT89S8252就提供了一個(gè)SPI(serialperipheralinterface)串行外設(shè)接口對內(nèi)部程序存儲(chǔ)器編程（ISP），而SST公司的單片機(jī)SST89C54內(nèi)部包含兩塊獨(dú)立的存儲(chǔ)區(qū)，通過預(yù)先編程在其中一塊存儲(chǔ)區(qū)中的程序就可以通過串行口與計(jì)算機(jī)相連，使用PC上專用的用戶界面程序直接下載程序代碼到單片機(jī)的另一塊存儲(chǔ)區(qū)中。(出自“中國電子技術(shù)信息網(wǎng)”)第十一頁，共十四頁，2022年，8月28日IAP:

in

application

programmingISP和IAP為單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)帶來了很大的方便和靈活性，也為廣大單片機(jī)愛好者帶來了福音。利用ISP和IAP，不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，單片機(jī)芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)束即成成品，甚至可以遠(yuǎn)程在線升級(jí)或改變單片機(jī)中的程序。電子工程師網(wǎng)站的單片機(jī)自學(xué)、開發(fā)套件就是采用具有IAP功能的SST公司的單片機(jī)SST89C54來進(jìn)行開發(fā)的。(出自“中國電子技術(shù)信息網(wǎng)”)第十二頁，共十四頁，2022年，8月28日二、軟件準(zhǔn)備單片機(jī)開發(fā)中除必要的硬件外，同樣離不開軟件，Keil軟件是目前最流行開發(fā)MCS-51系列單片機(jī)的軟件，從近年來各仿真機(jī)廠商紛紛宣布全面支持Keil即可看出。Keil提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案，通過一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境（uVision）將這些部份組合在一起。運(yùn)行Keil軟件需要Pentium或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M以上空閑的硬盤空間、WIN98、NT、WIN2000、WINXP等操作系統(tǒng)。掌握這一軟件的使用對于使用51系列單片機(jī)的愛好者來說是十分必要的，如果你使用C語言編程，那么Keil幾乎就是你的不二之選（目前在國內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用C語言而僅用匯編語言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。（出自平凡的單片機(jī)）第十三頁，共十四頁，2022年，8月28日仿真仿真的主要目的是進(jìn)行軟件調(diào)試，當(dāng)然借助仿真機(jī)，也能進(jìn)行一些硬件排錯(cuò)。一塊單片機(jī)應(yīng)用電路板包括單片機(jī)部份及為達(dá)到使用目的而設(shè)計(jì)的應(yīng)用電路，仿真就是利用仿真機(jī)來代替應(yīng)用電路板（稱目標(biāo)機(jī)）的單片機(jī)部份，對應(yīng)用電路部份進(jìn)行測試、調(diào)試。仿真有CPU仿真和ROM仿真兩種，所謂CPU仿真是指用仿真機(jī)代替目標(biāo)機(jī)的CPU，由仿真機(jī)向目標(biāo)機(jī)的應(yīng)用電路部份提供各種信號(hào)、數(shù)據(jù)，進(jìn)行調(diào)試的方法。這種仿真可以通過單步運(yùn)行、連續(xù)運(yùn)行等多種方法來運(yùn)行程序，并能觀察到單片機(jī)內(nèi)部的變