第2章单片机存储器组织结构图ppt课件

1、 实训2 单片机开发系统及运用 2.1 单片机开发系统 2.2 单片机开发系统的功能 2.3 单片机运用系统的调试 2.4 单片机开发系统举例前往主目录第2章 单片机开发系统实训2 单片机开发系统及运用 1. 实训目的 (1) 了解单片机开发系统的根本组成及功能。 (2) 经过最简运用系统实例了解单片机开发系统的 运用方法。 2. 实训设备与器件 实训设备：单片机开发系统。 实训电路：参见附录1原理图。 3. 实训步骤及要求 1) 系统衔接参照图2.1将单片机开发系统、实验板及计算机衔接起来。留意单片机开发系统的电源不要接反。 2) 输入、编辑汇编言语源程序 利用DOS提供的EDIT或其它文本

2、编辑软件QE、SK等，输入下面程序。留意，分号后面的文字为阐明文字，输入时可以省略。保管文件时，程序名后缀应为ASM，例如，LED1.ASM。程序 ；阐明ORG 0000H ；程序从地址0000H开场存放START:MOV P1,#00H ；把立刻数00H送P1口，点亮一切发光二极管ACALL DELAY ；延时MOV P1,#0FFH ；灭掉一切发光二极管ACALL DELAY ；延时AJMP START；反复闪烁DELAY: MOV R3,#0FFH ；延时子程序开场DEL2: MOV R4,#0FFH DEL1: NOP DJNZ R4,DEL1 DJNZ R3,DEL2 RET ；子程

3、序 END ；汇编程序终了图2.1 MICE-51单片机开发系统衔接图 3) 启动单片机开发系统调试软件 运用不同的单片机开发系统，调试软件也有所不同。例如，MICE-51单片机开发系统的调试软件是MBUG。不同的调试软件，其功能大致一样。在调试软件中，完成以下操作： (1) 翻开Open上一步输入的汇编言语源程序文件。 (2) 将汇编言语源程序汇编Assemble，生成十六进制文件。 (3) 将汇编后生成的十六进制文件装载Load到单片机开发系统的仿真RAM中。 4) 运转及调试程序 (1) 运转Execute程序，察看实验板上8个发光二极管的亮灭形状。 (2) 单步运转Step程序，察看每

4、一句指令运转后实验板上8个发光二极管的亮灭形状。 5) 修正、运转程序 将程序中第2行的MOV P1，#00H修正为MOV P1，#55H第4行的MOV P1，#0FFH修正为MOV P1，#0AAH，反复步骤2 步骤4。 4. 实训分析与总结 (1) 利用单片机开发系统运转、调试程序的步骤普通包括：输入源程序、汇编源程序、装载汇编后的十六进制程序及运转程序。在2.4节中，我们将以MICE-51单片机开发系统为例，详细引见以上各步骤的详细操作。 (2) 为了方便程序调试，单片机开发系统普通提供以下几种程序运转方式：全速运转简称运转Execute、单步运转Step、跟踪运转Trace、断点运转B

5、reakpoint等。全速运转可以直接看到程序的最终运转结果，实训中程序的运转结果是实验板上8个发光二极管一同闪烁，跟实训一中的运转结果是完全一样的。 单步运转可以使程序逐条指令地运转，每运转一步都可以看到运转结果，单步运转是调试程序中用得比较多的运转方式。 跟踪运转与单步运转类似，不同之处在于跟踪可以进入子程序运转，在此不做赘述。试将实训中的程序跟踪运转，察看它与单步运转过程的不同。 断点运转是预先在程序中设置断点，当全速运转程序时，遇到断点即停顿运转，用户可以察看运转结果，断点运转对于调试程序提供了很大的方便。试将实训中的程序进展断点运转，察看其运转过程。 (3) 程序调试是一个反复的过程

6、。普通来讲，片机硬件电路和汇编程序很难一次设计胜利，因此，必需经过反复调试，不断修正硬件和软件，直到运转结果完全符合要求为止。 2.1 单片机开发系统 单片机运用系统建立以后，电路正确与否，程序能否有误，怎样将程序装入机器等，这都必需借助单片机开发系统安装来完成。单片机开发系统是单片机编程调试的必需工具。单片机开发系统和普统统用计算机系统相比，在硬件上添加了目的系统的在线仿真器、编程器等部件，所提供的软件除有类似普通计算机系统的简单的操作系统之外，还添加了目的系统的汇编和调试程序等。单片机开发系统有通用和公用两种类型。通用的单片机开发系统配备多种在线仿真器和相应的开发软件，运用时，只需改换系统

7、中的仿真器板，就能开发相应的单片机或微处置器。 只能开发一种类型的单片机或微处置器的开发系统称为公用开发系统。 功能强、操作方便的单片机开发系统能加快单片机运用系统的研制周期。国外早已研制出功能较全的产品，但价钱昂贵，在国内没有得到推行。国内很多单位根据我国国情研制出以8031作为开发芯片的MCS-51单片机开发系统的系列产品。例如MICE-51、DVCC-51、SICE、SYBER等。这些产品大部分是开发型单片机，经过软件手段可到达或接近国外同类产品的程度。虽然它们的功能强弱并不完全一样，但都具有较高的性能价钱比。 2.2 单片机开发系统的功能 2.2.1 在线仿真功能 单片机的仿真器本身就

8、是一个单片机系统，它具有与所要开发的单片机运用系一致样的单片机芯片如8031或8051等。当一个单片机用户系统接线终了后，由于本身无调试才干，无法验证好坏，那么我们可以把运用系统中的单片机芯片拔掉，插上在线仿真器提供的仿真头参考图2.1。此时单片机运用系统和仿真器共用一块单片机芯片。在开发系统上经过在线仿真器调试单片机运用系统时，就像运用运用系统中真实的单片机一样，这种觉察不到的“替代称之为“仿真。 在线仿真器的英文名为In Circuit Emulator(简称ICE)。ICE是由一系列硬件构成的设备。开发系统中的在线仿真器应能仿真目的系统即运用系统中的单片机，并能模拟目的系统的ROM、RA

9、M和I/O口。使在线仿真时目的系统的运转环境和脱机运转的环境完全“逼真，以实现目的系统的一次性开发。仿真功能详细地表达在以下几个方面。 1) 单片机仿真功能 在线仿真时，开发系统应能将在线仿真器中的单片机完好地出借给目的系统，不占用目的系统单片机的任何资源，使目的系统在联机仿真和脱机运转时的环境任务程序、运用的资源和地址空间完全一致，实现完全的一次性仿真。 单片机的资源包括：片上的CPU、RAM、SFR、定时器、中断源、I/O口以及外部可扩展的程序存储器和数据存储器地址空间。这些资源应允许目的系统充分自在地运用，不应遭到任何限制，使目的系统能根据单片机固有的资源特性进展硬件和软件的设计。 2)

10、 模拟功能 在开发目的系统的过程中，单片机的开发系统允许用户运用它内部的RAM存储器和输入/输出来替代目的系统中的ROM程序存储器、RAM数据存储器和输入/输出，运用户在目的系统样机还未完全配置好以前，便可以借用开发系统提供的资源进展软件的开发。 在研制目的系统开场的初级阶段，目的程序还未生成，此时用户编写的程序必需存放在开发系统RAM存储器内，以便于对程序进展调试和修正。开发系统所能出借的可作为目的系统程序存储器的RAM，我们常称之为仿真RAM，开发系统中仿真RAM的容量和地址映射应和目的机系统完全一致。 2.2.2 调试功能 开发系统对目的系统软、硬件的调试功能强弱，将直接关系到开发的效率

11、。性能优良的单片机开发系统应具有以下调试功能。 1. 运转控制功能 开发系统应能运用户有效地控制目的程序的运转，以便检查程序运转的结果，对存在的硬件缺点和软件错误进展定位。 (1) 单步运转：能使CPU从恣意的程序地址开场，执行一条指令后停顿运转。 (2) 断点运转：允许用户恣意设置断点条件，启动CPU从规定地址开场运转后，当断点条件程序地址和指定断点地址符合或者CPU访问到指定的数据存储器单元等条件符合以后停顿运转。 (3) 全速运转：能使CPU从指定地址开场延续地全速运转目的程序。 (4) 跟踪运转：类似单步运转过程，但可以跟踪到子程序中运转。 2. 目的系统形状的读出修正功能 当CPU停

12、顿执行目的系统的程序后，允许用户方便地读出或修正目的系统资源的形状，以便检查程序运转的结果、设置断点条件以及设置程序的初始参数。可供用户读出/修正的目的系统资源包括： (1) 程序存储器开发系统中的仿真RAM存储器或目的机中的程序存储器 (2) 单片机中片内资源任务存放器、特殊功能存放器、I/O口、RAM数据存储器、位单元。 (3) 系统中扩展的数据存储器、I/O口。 3. 跟踪功能 高性能的单片机开发系统具有逻辑分析仪的功能，在目的程序运转过程中，能跟踪存储目的系统总线上的地址、数据和控制信号的形状变化，跟踪存储器能同步地记录总线上的信息。用户可以根据需求显示跟踪存储器搜集到的信息，也可以显

13、示某一位总线形状变化的波形，运用户掌握总线上形状变化的过程，对各种缺点的定位特别有用，可大大提高任务效率。 2.2.3 辅助设计功能 软件辅助设计功能的强弱也是衡量单片机开发系统性能高低的重要标志。单片机运用系统软件开发的效率在很大程度上取决于开发系统的辅助设计功能。 1. 程序设计言语 单片机的程序设计言语有机器言语、汇编言语和高级言语。 机器言语只在简单的开发安装中才运用，程序的设计、输入、修正和调试都很费事。它只能用来开发一些非常简单的单片机运用系统。 汇编言语具有运用灵敏、程序容易优化的特点，是单片机中最常用的程序设计言语。但是用汇编言语编写程序还是比较复杂的，只需对单片机的指令系统非

14、常熟习，并具有一定的程序设计阅历时，才干研制出功能复杂的运用程序。 高级言语通用性好、程序设计人员只需掌握开发系统所提供的高级言语的运用方法，就可以直接用该言语编写程序。MCS-51系列单片机的编译型高级言语有：PL/M51、C-51、MBASIC-51等。解释型高级言语有BASIC-52、TINY BASIC等。编译型高级言语可生成机器码，解释型高级言语必需在解释程序支持下直接解释执行，因此编译型高级言语才干作为单片机开发言语。 2. 程序编辑 单片机大都在一些简单的硬件环境中任务，因此大都直接运用机器代码程序。可借助开发系统提供的软件将用户系统的源程序翻译成目的程序。 几乎一切的单片机开发

15、系统都能与PC机衔接，允许用户运用PC机的编辑程序编写汇编言语或高级言语程序。例如，PC机上的EDLIN行编辑和PE、WS等屏幕编辑程序，可运用户方便地将源程序输入到计算机开发系统中，生成汇编言语或高级言语的源文件。然后利用开发系统提供的交叉汇编或编译系统，将源程序编译成可在目的机上直接运转的目的程序。开发型单片机普通都具有能和PC机串行通讯的接口，在PC机上生成的目的程序可经过命令直接传输到开发机的RAM中，这大大减轻了人工输入机器码的繁重劳动。 2.2.4 程序固化功能 在单片机运用系统中常需求扩展EPROM或EEPROM，作为存放程序和常数的存储器。运用程序尚未调好时可借用开发系统的存储

16、器。当系统调试终了，确认软件无缺点时，应把用户运用系统的程序固化到EPROM中去，EPROM写入器就是完成这种义务的公用设备，它也是单片机开发系统的重要组成部分。2.3 单片机运用系统的调试 2.3.1 硬件调试方法 单片机运用系统的硬件调试和软件调试是分不开的，许多硬件缺点是在调试软件时才发现的，但通常是先排除系统中明显的硬件缺点后，再和软件结合起来调试。 1. 常见的硬件缺点 1) 逻辑错误 样机硬件的逻辑错误是由于设计错误和加工过程中的工艺性错误所呵斥的。这类错误包括错线、开路、短路等几种，其中短路是最常见的缺点。在印刷电路板布线密度高的情况下，极易因工艺缘由呵斥短路。 2) 器件失效

17、元器件失效的缘由有两个方面：一是器件本身已损坏或性能不符合要求；二是由于组装错误呵斥的元器件失效，如电解电容、二极管的极性错误，集成块安装方向错误等。 3) 可靠性差 引起系统不可靠的要素很多，如金属化孔、接插件接触不良会呵斥系统时好时坏；内部和外部的干扰、电源纹波系数过大、器件负载过大等呵斥逻辑电平不稳定。另外，走线和规划的不合理等也会引起系统可靠性差。 4) 电源缺点 假设样机中存在电源缺点，那么加电后将呵斥器件损坏。电源的缺点包括：电压值不符合设计要求，电源引出线和插座不对应，电源功率缺乏、负载才干差等。 2. 硬件调试方法 1) 脱机调试 脱机调试是在样机加电之前，先用万用表等工具，根

18、据硬件电气原理图和装配图仔细检查样机线路的正确性，并核对元器件的型号、规格和安装能否符合要求。 应特别留意电源的走线，防止电源之间的短路和极性错误，并重点检查扩展系统总线能否存在相互间的短路或其它信号线的短路。 样机所用的电源，事先必需单独调试。调试好后，确认其电压值、负载才干、极性等均符合要求，才干加到系统的各个部件上。在不插片子的情况下，加电检查各插件上引脚的电位，仔细丈量各点电位能否正常，尤其应留意单片机插座上的各点电位能否正常。假设有高压，联机时将会损坏开发机。 2) 联机调试 经过脱机调试可排除一些明显的硬件缺点。有些硬件缺点需求经过联机调试才干发现和排除。 联机前先断电，把开发系统

19、的仿真插头插到样机的单片机插座上，检查一下开发机与样机之间的电源、接地能否良好。如一切正常，即可翻开电源。 通电后，执行开发机读写指令，对用户样机的存储器、I/O端口进展读写操作、逻辑检查，假设有缺点，可用样机的存储器、I/O端口进展读/写操作、逻辑检查，假设仍有缺点，可用示波器察看波形如输出波形、读/写控制信号、地址数据波形以及有关控制电平。经过对波形的察看分析，寻觅缺点缘由，并进一步排除缺点。 能够的缺点有：线路衔接上有逻辑错误、有断路或短路景象、集成电路失效等。 在用户系统的样机主机部分调试好后，可以插上用户系统的其它外围部件，如键盘、显示器、输出驱动板、A/D、D/A板等，再对这些部件

20、进展初步伐试。在调试中假设发现用户系统任务不稳定，能够有以下情况：电源系统供电电流不够，联机时公共地线接触不良；用户系统主机板负载过大；用户系统各级电源滤波不完善等。 对于任务不稳定的问题一定要仔细查出缘由，加以排除。 2.3.2 软件调试方法 软件调试方法与所选用的软件构造和程序设计技术有关。假设采用模块程序设计技术，那么逐个模块调好以后，再进展系统程序总调试；假设采用实时多义务操作系统，普通是逐个义务进展调试。下面进一步予以阐明。 对于模块构造程序，要一个个子程序分别调试。调试子程序时，一定要符合现场环境，即入口条件和出口条件。调试的手段可采用单步运转方式和断点运转方式，经过检查用户系统C

21、PU的现场、RAM的内容和I/O口的形状，检测程序执行结果能否符合设计要求。 经过检测，可以发现程序中的死循环错误、机器码错误及转移地址的错误，同时也可以发现用户系统中的硬件缺点、软件算法及硬件设计错误。在调试过程中不断调整用户系统的软件和硬件，逐渐经过一个个程序模块。 各程序模块经过后，可以把各功能块结合起来一同进展整体程序综合调试。在这一阶段，假设发生缺点，可以思索各子程序在运转时能否破坏现场，缓冲单元能否发生冲突，零位的建立和去除在设计上能否失误，堆栈区域能否溢出，输入设备的形状能否正常，等等。假设用户系统是在开发系统的监控程序下运转时，还要思索用户缓冲单元能否和监控程序的任务单元发生冲

22、突。 单步和断点调试后，还应进展延续调试，这是由于单步运转只能验证程序正确与否，而不能确定定时精度、CPU的实时呼应等问题。待全部完成后，应反复运转多次，除了察看稳定性之外，还要察看用户系统的操作能否符合原始设计要求，安排的用户操作能否合理等，必要时还要作适当修正。 实时多义务操作系统的调试方法与上述方法有很多类似之处，只是实时多义务操作系统的运用程序是由假设干个义务程序组成的，普通是逐个义务进展调试。在调试某一个义务时，同时也调试相关的子程序、中断效力程序和一些操作系统的程序。各个义务调试好以后，再使各个义务同时运转，假设操作系统中没有错误，普通情况下系统就能正常运转。2.4 单片机开发系统

23、举例 1. 单片机开发系统的衔接 单片机开发系统在购买时普通包括单片机仿真器及其附件、支持软件工具盘等，它们必需同PC机或兼容机衔接起来运用，才干构成一个完好的开发系统，如图2.1所示。 仿真器经过RS232串行通讯电缆与计算机相连，经过扁平仿真电缆将仿真主机的仿真插座与实验板的单片机插座相连，工具软件安装到计算机上。 2. 工具软件的安装 在计算机硬盘上建立一个子目录MBUG，将工具软件盘插入A驱动器，把其内容拷贝到新建子目录MBUG中即可完成工具软件的安装。DOS命令如下： CMD MBUG CCD MBUG C:MBUGCOPY A:*.* 3. 输入、编辑汇编言语源程序 利用DOS提供

24、的EDIT或其它文本编辑软件QE、SK等，输入第1章的程序，保管文件时，程序名后缀应为ASM，例如，L1.ASM。 MBUG调试器也提供了文本编辑功能。 4. 汇编源程序 在计算机上运转MBUG调试软件。输入命令 C:MBUGMBUG屏幕首先显示MBUG版本号等信息，再按恣意键便可进入多窗口任务形状，屏幕中央显示如图2.2所示的主菜单。图2.2 MBUG的主菜单 运用“和“键挪动高亮条到“Assemble选项，再按回车键或按“A键，出现英文提示，按照提示输入源文件名和汇编后的文件名可以缺省。 汇编完成后，假设程序有错误，屏幕上会给出错误提示，假设没有错误，汇编生成十六进制文件*.HEX。 5. 用户程序的装载 源程序汇编后生成的十六进制文件必需装载到单片机仿真器的仿真RAM中才干运转。装载过程如下： (1) 翻开仿真器的电源，数码管上显示“P，表示仿真器自检经过，可以运用，否那么必需马上关掉电源，