Debugger für Mikrocontroller der NS908-Familie. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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In letzter Zeit gibt es auf dem russischen Markt viele Single-Chip-Mikrocontroller (MCs) in DIP- und SOIC-Gehäusen mit einer Anzahl von Pins von 8 bis 28. Solche MCUs sind kostengünstig, haben einen erweiterten Versorgungsspannungsbereich von 2,7...6 V, und kann ohne Verwendung eines Quarzresonators getaktet werden. Sie werden erfolgreich in Amateurdesigns eingesetzt. Tools zum Debuggen von Geräten auf einem Mikrocontroller, die nicht nur software-, sondern auch hardwaremäßig den Betrieb eines realen Systems simulieren, auf alle Eingangssignale reagieren und Ausgangssignale erzeugen können, sind jedoch in den meisten Fällen zu komplex und teuer für den Einsatz in der Amateurpraxis. Für Acht-Bit-Mikrocontroller der NS908-Familie kann ein Debugger mit solchen Eigenschaften unabhängig erstellt werden.

Die Hauptmerkmale der von Motorola hergestellten MK-Familie HC908 sind in der Tabelle aufgeführt. 1.

Die Möglichkeit, einen Hardware-Debugger einfach zu implementieren, basiert auf der Tatsache, dass alle MKs dieser Familie, unabhängig von der internen Konfiguration, über zwei wichtige Funktionen verfügen. Erstens ist der eingebaute Programmspeicher in FLASH-Technologie gefertigt und mehrfach programmierbar. Im FLASH RPOM-Modul befindet sich zusätzlich zu den Speicherzellen selbst ein Aufwärtsspannungswandler, der es Ihnen ermöglicht, das RPOM zu löschen und zu programmieren, ohne eine zusätzliche externe Spannungsquelle an den MK anzuschließen.

Zweitens steht ein spezieller Debugging-Modus zur Verfügung, in dem das im Speicher des MK gespeicherte Debugging-Monitorprogramm während seiner Herstellung aktiviert wird. Es enthält einen Treiber zum Austausch von Informationen mit einem externen Gerät über eine einadrige, bidirektionale Kommunikationsleitung und Routinen zur Ausführung von sechs über diese Leitung empfangenen Befehlen, beispielsweise von einem Personal Computer (PC). Mit diesen Befehlen ist es möglich, alle im Speicher des MK befindlichen Informationen zu lesen oder dorthin zu schreiben sowie das Programm zur Ausführung von einer beliebigen Adresse aus zu starten [1].

Mithilfe von Debugging-Befehlen können Sie benutzerdefinierte PC-Software erstellen, die Folgendes tut:

• Laden des Programms zum Löschen/Programmieren des FLASH ROM in den RAM des MK;
• Laden des (entwickelten) Programms der MC-Anwendung in den FLASH-Speicher;
• Starten eines Anwendungsprogramms zur Ausführung von einer bestimmten Adresse in Echtzeit mit Stopp am gewünschten Kontrollpunkt;
• Übertragung des Zustands der Register und Speicherzellen des MK an den PC nach dem Stoppen an einem Kontrollpunkt.

All dies ermöglicht die Erstellung eines Echtzeit-Programmierers und Debuggers [2], der nur die internen Ressourcen der Mikrocontroller-Familie HC908 nutzt. Es reicht aus, eine Schnittstellenkarte mit einem PC zu erstellen und ein Softwarepaket zu verwenden, das die integrierte Entwicklungsumgebung WinlDE, den CASM08-Makroassembler, die ICS08-Software und In-Circuit-Simulatoren, den In-Circuit-Echtzeit-Debugger DEBUG08 und PROG08 enthält Programmierer. Dieses Paket finden Sie auf der Website als Software-Shell für den In-Circuit-Simulator ICS08. Die Verteilung erfolgt kostenlos und ohne Einschränkungen.

Die Schnittstellenkarte erfüllt zwei Funktionen: Sie versetzt den MK in den Debug-Modus und wandelt die Signale der bidirektionalen Single-Wire-Schnittstelle des MK in Standardsignale vom seriellen PC-Port um. Um ein Mitglied der HC908-Familie in den Debug-Modus zu versetzen, müssen Sie Folgendes tun:

• Verbinden Sie die IRQ-Interrupt- und RST-Reset-Eingänge mit einer Überspannungsquelle UTST = 8,5 V;
• auf den in der Tabelle angegebenen Hafenlinien. 2. Stellen Sie die Kombination der logischen Signale ein: PTx1=1, PTx2=0, PTx5=1. Auf der RTxZ-Leitung - log. 0, wenn die Frequenz des Quarzresonators 4,9152 MHz beträgt, oder log. 1, wenn es 9,8304 MHz ist. Beim MC-Modell KX ist der Status von RTxZ immer log. 0, aber für RK und RF spielt es keine Rolle. Diese MCUs arbeiten immer mit einer Taktfrequenz von 9,8304 MHz. Bei den Modellen GR und GP ist PTx4=0 eingestellt, bei Verwendung eines Quarzresonators mit einer Frequenz von 32,768 kHz wird ein Log auf den IRQ-Eingang gelegt. 0 und der Zustand von RTxZ ist gleichgültig;
• Halten Sie den MK-Reset-Eingang (RST) innerhalb weniger zehn Millisekunden nach dem Anlegen der 5-V-Versorgungsspannung im Protokollzustand. 0. Erhöhen Sie dann die Spannung auf UTST.

Infolgedessen wechselt der MK in den Debug-Modus. Danach können die Signalpegel auf den PTx1-PTx4-Leitungen in beliebiger Reihenfolge geändert werden. Die UTST-Spannung am RST-Eingang muss jedoch unverändert bei 8,5 V bleiben. Am IRQ-Eingang kann sich das Signal während des Debuggens ändern und durch Setzen des Logikpegels hier auf Low wird eine Interrupt-Anforderung generiert. Die logische Hochspannung an diesem Pin kann auf UTST erhöht werden. Während des Debugging-Prozesses erfolgt über die PTx5-Ein-/Ausgabeleitung ein bidirektionaler Informationsaustausch zwischen MK und PC mit einer Geschwindigkeit von 9600 Baud.

Das Diagramm der Schnittstellenkarte ist in der Abbildung dargestellt. Es enthält nur fünf Chips.

(zum Vergrößern klicken)

Die XS1-Buchse wird mit dem PC-COM-Port-Stecker verbunden. Der XP1-Stecker dient zur Verbindung mit dem zu debuggenden Mikrocontrollersystem (Ziel). Letztere Platine muss über einen Gegenstecker verfügen, dessen Kontakte gemäß Tabelle mit den MK-Pins verbunden werden. 3.

Der DD3-Chip wandelt die Signalpegel der RS-232-Schnittstelle in logische TTL-Pegel und zurück um. Die Tri-State-Pufferelemente DD4.1 und DD4.2 wandeln die bidirektionale MK-Leitung (PTx5) in zwei unidirektionale Leitungen (TXD und RXD) um, die für RS-232 charakteristisch sind. Anstelle des im Diagramm angegebenen MC145407 können auch andere funktional ähnliche Geräte als DD3 verwendet werden, beispielsweise ADM202E oder ADM232L, die sich in der Pinbelegung unterscheiden.

Zusätzlich zu den Pegelumwandlungsstufen verfügt jeder dieser Mikroschaltkreise über eingebaute Spannungsquellen von +10 und -10 V. Die erste wird verwendet, um mithilfe des R7R10-Teilers eine Spannung von +8,5 V zu erhalten. Die Belastung des Ausgangs des Die eingebaute Quelle beträgt ca. 2 mA. Damit es einem solchen Strom standhält, wird nicht empfohlen, Kondensatoren C4 - C7 mit einer Kapazität zu verwenden, die unter der im Datenblatt der verwendeten Mikroschaltung angegebenen liegt.

Das DTR-Signal wird über den Puffer des DD3-Chips und das DD4.3-Element der Basis des Transistors VT5 zugeführt, der die Schalter der Transistoren VT2 und VT3 steuert. Der Transistor VT2 schaltet die Spannung +5 V und VT3 - UTST.

Auf der DTR-Leitung gibt es ein Protokoll. In 1 sind die Transistoren VT2 und VT3 geschlossen, der Kondensator C1 ist entladen. Zu diesem Zeitpunkt wird ein Reset-Signal (log. 0) an den RST-Eingang des MC angelegt. Mit dem Übergang von DTR in den Protokollzustand. 0 und das Öffnen der Taste am Transistor VT2 beginnt, den Kondensator C1 aufzuladen. Wenn die Spannung an C1 die Auslöseschwelle des DD1-Mikroschaltkreises erreicht, wird an seinem Ausgang ein Protokoll gesetzt. 1. Dies führt dazu, dass das Signal am RST-Eingang des MC in den gleichen Zustand übergeht, wobei der Spannungspegel auf 8,5 V erhöht wird. Infolgedessen wechselt der MK in den Debug-Modus. Element DD2.3 fasst die vom PC und vom zu debuggenden Gerät kommenden Reset-Signale logisch zusammen (letzteres über die RST_IN-Leitung), wodurch sichergestellt wird, dass der MK wieder in den Debugging-Modus wechselt, wenn ein internes Reset-Signal erzeugt wird.

Die Kombination der logischen Ebenen auf den Leitungen PTx1-PTx4, die erforderlich ist, um den MK in den Debugging-Modus zu versetzen, wird mithilfe der DD5-Mikroschaltung erstellt. Wenn der Schlüssel am Transistor VT2 geschlossen ist, werden die Ausgänge seiner Elemente aktiviert. Nachdem der MK in den Debugging-Modus geschaltet wurde, gehen die Ausgänge in den dritten Zustand, sodass nach Ermessen des Entwicklers weitere spezifizierte Zeilen von MK-Ports auf der Zielplatine verwendet werden können.

Das Interrupt-Anforderungssignal IRQ_IN vom Zielsystem wird an den Eingang des Elements DD2.4 gesendet und kehrt über den Schalter am Transistor VT4 zurück. Diese Lösung gewährleistet den erforderlichen Spannungspegel auf der IRQ-Leitung in dem Moment, in dem der MC in den Debugging-Modus wechselt, und ermöglicht es Ihnen, externe Interrupt-Anforderungssignale während des Debugging-Prozesses „weiterzuleiten“, ohne dass das Risiko einer Beschädigung ihrer Quelle durch erhöhte Spannung besteht.

Über die Jumper X1 und X2 werden die Pegel auf den PTx1-PTx4-Leitungen an die Taktfrequenz des MK angepasst. Bei Verwendung des HC1GR/GP MK mit einem Quarzresonator bei einer Frequenz von 908 kHz wird Jumper X32,768 installiert. Die Position des Jumpers

Wenn die Betriebstaktfrequenz des Mikrocontrollers des Zielsystems von den angegebenen abweicht, besteht die Möglichkeit, beim Debuggen ein externes Signal OSC1 mit der erforderlichen Frequenz anzulegen. Zu diesem Zweck wird ein Generator basierend auf den Elementen DD2.1 und DD2.1 verwendet.

Die Chips DD4, DD5 MS74NS125 können durch inländische Gegenstücke KR1554LP8 ersetzt werden.

Literatur

1. Remizevich T. Mikrocontroller für eingebettete Anwendungen. Von allgemeinen Ansätzen bis hin zu den HC05- und HC08-Familien von Motorola. - M.: DODEKA, 2000.
2. Kobakhidze Sh. Mikrocontroller für Einsteiger. Und nicht nur... Tools zum Entwickeln und Debuggen von Geräten auf MK. – Radio, 2000, Nr. 4, S. 22, 23.

Autor: D.Panfilov, T.Remizevich, A.Arkhipov

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