??? 摘? 要: 介紹支持Keil C51的Monitor-51仿真板硬件電路及監(jiān)控程序的生成方法,對使用中常出現(xiàn)的問題給出了解決方法。?

??? 關(guān)鍵詞: 單片機(jī)? C語言? 仿真板? 監(jiān)控程序

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??? MCS-51單片機(jī)在我國應(yīng)用最為廣泛、經(jīng)久不衰。以往單片機(jī)應(yīng)用程序主要用匯編語言編寫。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差,采用匯編語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序不但周期長,而且調(diào)試和排錯也比較困難。為了提高編制單片機(jī)應(yīng)用程序的效率,改善程序的可讀性和可移植性,采用高級語言無疑是一種最好的選擇。C語言是一種通用的計算機(jī)程序設(shè)計語言,既具有一般高級語言的特點(diǎn),又能直接對計算機(jī)的硬件進(jìn)行操作,表達(dá)和運(yùn)算能力也較強(qiáng),許多以往只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以改用C語言解決。德國Keil Software公司多年來致力于單片機(jī)C語言編譯器的研究。該公司開發(fā)的Keil C51是一種專為8051單片機(jī)設(shè)計的高效率C語言編譯器,符合ANSI標(biāo)準(zhǔn),生成的程序代碼運(yùn)行速度極高,所需要的存儲器空間極小,完全可以與匯編語言相媲美。?

??? 近年來,Keil C51不斷升級,目前最高版本為V6.20。高版本的Keil C51編譯器,尤其是Keil μVision2 (基于Windows的C51集成編譯環(huán)境)以其性能優(yōu)越、使用方便,受到了眾多單片機(jī)愛好者的歡迎。Keil C51以軟件包的形式向用戶提供主要包括C51交叉編譯器、A51宏匯編器、BL連接定位器等一系列工具和μVision2、軟件仿真器dScope51等開發(fā)平臺。C51具有豐富的函數(shù)庫,包含100多種功能函數(shù),為用戶編程提供了極大的方便。C51程序可以實(shí)現(xiàn)與匯編語言的接口,兩者相互之間的調(diào)用十分方便。?

??? 但目前支持高版本Keil C51編程的仿真器不多,且價格較高。為此Keil C51提供了Monitor-51仿真板的制作方法,但無完整的硬件電路圖,軟件設(shè)置也比較繁瑣。http://www.c51bbs.com也有關(guān)于自制Monitor-51仿真板的專門討論,有很多愛好者在制作仿真板時遇到一些問題,當(dāng)然也有成功者。筆者也是Keil C51的用戶,并成功自制了Monitor-51仿真板,有一些心得。本文提供了Monitor-51仿真板的硬件電路,并對其進(jìn)行了分析,詳細(xì)說明了監(jiān)控程序的生成方法,對使用中常出現(xiàn)的問題給出了解決方法。?

1 硬件電路?

??? Monitor-51仿真板的硬件資源要求如下:?

??? ·5K字節(jié)的程序存儲空間,用于存放監(jiān)控程序;?

??? ·256字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲單元(系統(tǒng)需要)和可選的5K字節(jié)的跟蹤緩沖區(qū);?

??? ·足夠大的外部數(shù)據(jù)存儲空間用于裝載完整的用戶應(yīng)用程序;?

??? ·串行口及一個用作波特率發(fā)生器的內(nèi)部定時器;?

??? ·6字節(jié)的堆?？臻g,用于用戶程序的測試;?

??? ·如果用戶程序大于64K字節(jié),P1口的部分引腳要用于程序存儲空間擴(kuò)展;?

??? ·其它資源均可為應(yīng)用程序所用。?

??? 根據(jù)以上要求,筆者設(shè)計的Monitor-51仿真板電路原理如圖1。?

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??? 需要說明的是,圖1中存放用戶程序的32K字節(jié)外部數(shù)據(jù)存儲器62256的是將CPU的稱為von Neumann接法。此時外部數(shù)據(jù)存儲器在就相當(dāng)于外部程序存儲器,當(dāng)然監(jiān)控程序的存放地址空間不能與這種接法的外部數(shù)據(jù)存儲空間相重復(fù)。von Neumann接法的另一個作用是調(diào)試時可以在用戶程序代碼中設(shè)置斷點(diǎn),監(jiān)控程序修改用戶程序代碼在所有的斷點(diǎn)處插入ACALL指令。?

2 監(jiān)控程序?

??? Monitor-51仿真板的監(jiān)控程序可用Keil C51提供的INSTALL.BAT批處理文件生成,此文件在KEILC51MON51路徑下,須在DOS環(huán)境下執(zhí)行,語法如下:?

??? INSTALL serialtype [xdatastart? [codestart? [BANK] [PROMCHECK]]],[]為可選項(xiàng)。?

??? 命令中的各參數(shù)解釋如下:?

??? serialtype:串行通信設(shè)置,現(xiàn)將有關(guān)MCS-51系列單片機(jī)的serialtype設(shè)置的含義列于表1中。?

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??? xdatastart:指定Monitor-51監(jiān)控程序使用的外部存儲單元的頁號(一頁為256字節(jié)),即上節(jié)所需硬件資源的第2項(xiàng),取值為0~FF之間的十六進(jìn)制數(shù),缺省值為FF。例:xdatastart=FF,則X: 0xFF00..X: 0xFFFF(X表示外部數(shù)據(jù)存儲單元)被Monitor-51監(jiān)控程序存放內(nèi)部變量,用戶應(yīng)用程序不能使用。?

??? codestart:指定監(jiān)控程序代碼在程序存儲器起始頁數(shù),即起始位置,取值為0~F0之間的十六進(jìn)制數(shù),缺省值為0。?

??? BANK:可選項(xiàng),為代碼區(qū)分組的應(yīng)用程序安排,應(yīng)用程序不超過64K,一般不選此項(xiàng)。?

??? PROMCHECK:可選項(xiàng),Monitor-51監(jiān)控程序在CPU復(fù)位時檢查在程序存儲區(qū)0地址處是EPROM還是RAM。?

??? 例:INSTALL 0 7F 0?

??? 這條命令將設(shè)置波特率為9600bps,內(nèi)部定時器1為波特率發(fā)生器,要求CPU時鐘為11.059MHz,Monitor-51內(nèi)部變量空間為:X:0x7F00..X:0x7FFF,Monitor-51監(jiān)控程序代碼起始地址為:C: 0x0000(C表示程序存儲單元)。該命令生成一個MON51.HEX,將其固化在EPROM中即可使用。?

??? 應(yīng)該提醒的是,INSTALL批處理命令中主要用到兩個匯編文件:INSTALL.A51和MON_BANK.A51。根據(jù)硬件配置的具體情況,可能要作一些修改。?

??? INSTALL.A51中修改項(xiàng)主要有兩項(xiàng):?

??? (1)中斷偏移量設(shè)置:當(dāng)Monitor-51監(jiān)控程序在ROM中起始地址為0時,用戶程序?qū)o法使用MCS-51的中斷功能。為此Monitor-51將所有的中斷入口地址轉(zhuǎn)移至高地址的RAM區(qū)(大于監(jiān)控程序的長度),這樣用戶程序就可以使用中斷功能了。當(dāng)Monitor-51監(jiān)控程序代碼的起始地址不為0時,中斷偏移量設(shè)置無意義。?

??? 例:監(jiān)控程序代碼的起始地址為0,采用von Neumann接法的外部數(shù)據(jù)存儲器起始地址為8000H,則中斷偏移量必須設(shè)成8000H,而用戶應(yīng)用程序?qū)⒋娣旁?000H之后。INSTALL.A51中的INT_ADR_OFF定義如下:?

??? INT_ADR_OFF EQU 8000H。?

??? (2)波特率修改:Monitor-51的波特率一般設(shè)置成9600bps或自適應(yīng)。若要改成其它波特率,如4800bps,則修改“InitSerial:”節(jié)中的定時器初始化值。?

??? INSTALL.A51中還有許多其它設(shè)置,一般不作修改。?

??? MON_BANK.A51是為代碼區(qū)分組的應(yīng)用程序安排的,此處不作討論。?

3 使用中的幾個問題?

??? 按前兩節(jié)提供的硬件電路圖和監(jiān)控程序,如果仿真板與目標(biāo)系統(tǒng)連接無誤,就可調(diào)試使用了。但仿真板與目標(biāo)系統(tǒng)連接有問題或Keil C51軟件設(shè)置不當(dāng)會遇到一些麻煩,在程序調(diào)試中的主要錯誤與警告有:?

??? ERROR 22:NO CODE MEMORY AT 0x80xx, 這是因?yàn)榉抡姘逵糜诖娣庞脩舫绦虻耐獠繑?shù)據(jù)存儲空間與目標(biāo)系統(tǒng)地址存在沖突。應(yīng)檢查硬件電路予以解決。?

??? ERROR L107:ADDRESS SPACE OVERFLOW,這是因?yàn)橛脩舫绦虼笥讦蘓ision2中設(shè)定的允許長度?？蓪⒂脩舫绦蛟试S長度設(shè)到仿真板許可的最大值;若還不能解決,可將程序分段進(jìn)行調(diào)試。

??? WARNNING L1:UNRESOLVED EXTERNAL SYMBOL,多數(shù)程序員都遇到過此警告,這是由于在生成Monitor-51監(jiān)控程序時(執(zhí)行INSTALL批處理命令)沒有使用[BANK]選項(xiàng)。解決方法是將Startup.A51文件中第140、141行最前面加“;”號注釋掉。Startup.A51是加入到用戶工程文件中的匯編程序,使用Monitor-51仿真板必須加入此文件。?

??? 由于Monitor-51仿真板比較簡單,占用了一些系統(tǒng)資源,有時給用戶帶來了不便。程序員實(shí)際編程中常要解決以下兩個問題:?

??? (1)串行接口功能:串行通信是MCS51單片機(jī)經(jīng)常要用到的功能,而MCS-51系列單片機(jī)只有一個串行通信接口,在與PC機(jī)相連的仿真狀態(tài)時,串口用于與PC機(jī)通信。若在應(yīng)用程序中也用到串行口,就會發(fā)生沖突。解決方法是用戶程序裝載完畢后,運(yùn)行用戶程序,再斷開仿真板與PC機(jī)的串行通信線。這樣串口就可歸用戶程序使用了,當(dāng)然這時PC機(jī)就不能在線調(diào)試了。?

??? (2)外部存儲空間:用戶程序越長,占用的外部數(shù)據(jù)存儲空間將越大。解決的方法是對較長的程序進(jìn)行分段調(diào)試,所有的程序完成后在軟件仿真狀態(tài)(不用Monitor-51仿真板)生成一個完整的HEX文件。另外,如果系統(tǒng)中還有其它接口器件占用外部數(shù)據(jù)存儲空間,要合理安排。如有一EEPROM要存放歷史數(shù)據(jù),可以在調(diào)試過程中用#define 預(yù)處理命令將存放歷史數(shù)據(jù)的存儲空間定義在較小的范圍內(nèi),程序編完后再修改范圍進(jìn)行編譯生成HEX文件。?

??? 筆者有多年的匯編語言編程經(jīng)歷,改用Keil C51后感覺很好,編程效率大為提高。經(jīng)過一段時間的摸索,自制成了Monitor-51仿真板。使用Monitor-51仿真板,給調(diào)試程序帶來了極大的方便。雖然仿真板占用了一些系統(tǒng)資源,但經(jīng)合理安排,一般的應(yīng)用程序還是可以承受的。?

參考文獻(xiàn)?

1 徐愛鈞,彭秀華.單片機(jī)高級語言C51 Windows 環(huán)境編程與應(yīng)用. 北京: 電子工業(yè)出版社,2001?

2 KEIL SOFTWARE. Installing and Using the Keil Monitor51. Munich, Germany. May 31, 2000