Отладчик для микроконтроллеров семейства НС908. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Микроконтроллеры

 Комментарии к статье

В последнее время на российском рынке имеется множество однокристальных микроконтроллеров (МК) в корпусах DIP и SOIC с числом выводов от 8 до 28. Такие МК недороги, имеют расширенный диапазон напряжения питания 2,7...6 В, могут тактироваться без применения кварцевого резонатора. Они с успехом используются в любительских конструкциях. Однако инструментальные средства отладки устройств на МК, способные не только программно, но и аппаратно имитировать работу реальной системы, реагируя на все входные сигналы и формируя выходные, в большинстве случаев слишком сложны и дороги для использования в любительской практике. Для восьмиразрядных МК семейства НС908 отладчик, обладающий такими свойствами, можно сделать самостоятельно.

Основные характеристики МК семейства НС908, выпускаемых фирмой Motorola, приведены в табл. 1.

Возможность простой реализации аппаратного отладчика базируется на том, что все МК этого семейства, независимо от внутренней конфигурации, обладают двумя важными особенностями. Во-первых, встроенная память программ выполнена с использованием технологии FLASH и является многократно программируемой. В модуле FLASH РПЗУ, кроме собственно ячеек памяти, имеется повышающий преобразователь напряжения, что позволяет стирать и программировать РПЗУ, не подключая к МК дополнительный внешний источник напряжения.

Во-вторых, предусмотрен специальный отладочный режим работы, в котором активизируется занесенная в память МК еще при его изготовлении программа монитора отладки. Она содержит драйвер обмена информацией с внешним устройством по однопроводной двунаправленной линии связи и подпрограммы выполнения шести команд, поступающих по этой линии, например, от персонального компьютера (ПК). С помощью этих команд удается прочитать всю информацию, находящуюся в памяти МК, или записать ее туда, а также запустить программу на исполнение с любого адреса [1].

Используя команды отладки, можно создать специальное программное обеспечение ПК, выполняющее следующие действия:

• загрузку в ОЗУ МК программы стирания/программирования FLASH РПЗУ;
• загрузку во FLASH-память МК прикладной (разрабатываемой) программы;
• запуск прикладной программы на выполнение с заданного адреса в реальном масштабе времени с остановкой в желаемой контрольной точке;
• передачу в ПК состояния регистров и ячеек памяти МК после остановки в контрольной точке.

Все это позволяет создать программатор и отладчик реального времени [2], используя только внутренние ресурсы МК семейства НС908. Достаточно изготовить плату сопряжения с ПК и воспользоваться пакетом программ, включающим интегрированную среду разработки WinlDE, макроассемблер CASM08, программный и внутрисхемный симуляторы ICS08, внутрисхемный отладчик реального времени DEBUG08 и программатор PROG08. Этот пакет можно найти на сайте <pemicro.com> как программную оболочку для внутрисхемного симулятора ICS08. Он распространяется бесплатно и без ограничений.

Плата сопряжения выполняет две функции: обеспечивает перевод МК в отладочный режим и преобразует сигналы двунаправленного однопроводного интерфейса МК в стандартные сигналы последовательного порта ПК. Для перевода любого представителя семейства НС908 в отладочный режим необходимо выполнить следующее:

• входы прерывания IRQ и сброса RST соединить с источником повышенного напряжения UTST = 8,5 В;
• на линиях портов, указанных в табл. 2, установить комбинацию логических сигналов: РТх1=1, РТх2=0, РТх5=1. На линии РТхЗ - лог. 0, если частота кварцевого резонатора равна 4,9152 МГц, или лог. 1, если она 9,8304 МГц. Для МК модели КХ состояние РТхЗ - всегда лог. 0, а для RK и RF оно значения не имеет. Эти МК всегда работают с тактовой частотой 9,8304 МГц. Моделям GR и GP устанавливают РТх4=0, при использовании кварцевого резонатора частотой 32,768 кГц на вход IRQ подают лог. 0, причем состояние РТхЗ безразлично;
• в течение нескольких десятков миллисекунд с момента подачи напряжения питания 5 В удерживать вход сброса МК (RST) в состоянии лог. 0. Затем напряжение на нем повысить до UTST.

В результате МК войдет в отладочный режим работы. После этого уровни сигналов на линиях РТх1-РТх4 можно изменять в произвольном порядке. Однако напряжение UTST на входе RST должно оставаться неизменным, равным 8,5 В. На входе IRQ в процессе отладки сигнал может изменяться, причем в результате установки здесь низкого логического уровня генерируется запрос на прерывание. Напряжение высокого логического уровня на этом выводе может быть повышенным до UTST. По линии ввода/вывода РТх5 в процессе отладки происходит двусторонний обмен информацией между МК и ПК со скоростью 9600 Бод.

Схема платы сопряжения приведена на рисунке. Она содержит всего пять микросхем.

(нажмите для увеличения)

Розетку XS1 подключают к вилке СОМ-порта ПК. Вилка ХР1 служит для соединения с отлаживаемой (целевой) микроконтроллерной системой. На плате последней должен быть предусмотрен ответный разъем, контакты которого соединены с выводами МК в соответствии с табл. 3.

Микросхема DD3 преобразует уровни сигналов интерфейса RS-232 в логические уровни ТТЛ и обратно. Буферные элементы с тремя состояниями DD4.1 и DD4.2 превращают двунаправленную линию МК (РТх5) в две однонаправленных (TXD и RXD), характерных для RS-232. Вместо указанной на схеме МС145407 в качестве DD3 могут быть применены другие функционально аналогичные приборы, например, ADM202E или ADM232L, отличающиеся цоколевкой.

Кроме каскадов преобразования уровней, в каждой из этих микросхем имеются встроенные источники напряжений +10 и -10 В. Первый использован для получения с помощью делителя R7R10 напряжения +8,5 В. Нагрузка на выход встроенного источника составляет приблизительно 2 мА. Чтобы он выдержал такой ток, не рекомендуется применять конденсаторы С4 - С7 емкостью менее указанной в паспортных данных используемой микросхемы.

Сигнал DTR через буфер микросхемы DD3 и элемент DD4.3 поступает на базу транзистора VT5, управляющего ключами на транзисторах VT2 и VT3. Транзистор VT2 коммутирует напряжение+5 В, a VT3 - UTST.

Пока на линии DTR лог. 1, транзисторы VT2 и VT3 закрыты, конденсатор С1 разряжен. В это время на вход RST МК подан сигнал сброса (лог. 0). С переходом DTR в состояние лог. 0 и открыванием ключа на транзисторе VT2 начинается зарядка конденсатора С1. По достижении напряжением на С1 порога срабатывания микросхемы DD1 на ее выходе будет установлена лог. 1. Это приведет к переходу сигнала на входе RST МК в такое же состояние с повышенным до 8,5 В уровнем напряжения. В результате МК войдет в отладочный режим работы. Элемент DD2.3 логически суммирует сигналы сброса, поступающие от ПК и от отлаживаемого устройства (последний - по линии RST_IN), что обеспечивает повторный ввод МК в отладочный режим при генерации внутреннего сигнала сброса.

Необходимая для ввода МК в режим отладки комбинация логических уровней на линиях РТх1-РТх4 создается с помощью микросхемы DD5. С замыканием ключа на транзисторе VT2 выходы ее элементов активизируются. После перевода МК в режим отладки выходы переходят в третье состояние, поэтому далее указанные линии портов МК на целевой плате могут использоваться по усмотрению разработчика.

Сигнал запроса прерывания IRQ_IN от целевой системы поступает на вход элемента DD2.4 и через ключ на транзисторе VT4 возвращается обратно. Такое решение обеспечивает требуемый уровень напряжения на линии IRQ в момент входа МК в отладочный режим и позволяет "пропускать" в процессе отладки сигналы внешних запросов на прерывание без опасности повреждения их источника повышенным напряжением.

Перемычки Х1 и Х2 служат для приведения уровней на линиях РТх1-РТх4 в соответствие с тактовой частотой МК. Перемычку Х1 устанавливают при использовании МК HC908GR/GP с кварцевым резонатором на частоту 32,768 кГц. Положение перемычки Х2 определяет уровень сигнала на линии РТхЗ, необходимый для настройки МК на работу в отладочном режиме с кварцевым резонатором на частоту 9,8304 или 4,9152 МГц.

Если рабочая тактовая частота МК целевой системы отличается от указанных, имеется возможность подать на время отладки внешний сигнал OSC1 нужной частоты. Для этого служит генератор на элементах DD2.1 и DD2.1.

Микросхемы DD4, DD5 МС74НС125 можно заменить отечественными аналогами КР1554ЛП8.

Литература

1. Ремизевич Т. Микроконтроллеры для встраиваемых приложений. От общих подходов к семействам НС05 и НС08 фирмы Motorola. - М.: ДОДЭКА, 2000.
2. Кобахидзе Ш. Микроконтроллеры для начинающих. И не только... Средства разработки и отладки устройств на МК. - Радио, 2000, № 4, с. 22, 23.

Автор: Д.Панфилов, Т.Ремизевич, А.Архипов

Смотрите другие статьи раздела Микроконтроллеры.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Оптимальная продолжительность сна 12.11.2025

Сон играет ключевую роль в поддержании здоровья, когнитивных функций и общего самочувствия. Несмотря на широко распространенный стереотип о восьмичасовом сне, последние исследования показывают, что оптимальная продолжительность сна для большинства здоровых взрослых ближе к семи часам. Эволюционный биолог из Гарварда, Дэниел Э. Либерман, утверждает, что традиционная норма восьми часов сна - это скорее культурное наследие индустриальной эпохи, чем биологическая необходимость. По его словам, полевые исследования, проведенные в сообществах, не использующих электричество, показывают, что средняя продолжительность сна составляет 6-7 часов, что значительно отличается от общепринятого стандарта. Современные эпидемиологические данные подтверждают этот взгляд. Исследования выявили так называемую "U-образную кривую" зависимости между продолжительностью сна и рисками для здоровья. Минимальные показатели заболеваемости и смертности наблюдаются именно у людей, спящих около семи часов в сутки. ...>>

Дефицит кислорода усиливает выброс закиси азота 12.11.2025

Парниковые газы играют ключевую роль в изменении климата, а закись азота (N2O) - один из наиболее опасных среди них. Этот газ не только втрое сильнее углекислого газа в удержании тепла, но и разрушает озоновый слой. Недавнее исследование американских ученых показало, что микробы в зонах с низким содержанием кислорода активно производят N2O, усиливая глобальные климатические риски. Команда из Университета Пенсильвании изучала прибрежные воды у Сан-Диего и провела наблюдения на глубинах от 40 до 120 метров в Восточной тропической северной части Тихого океана - одной из крупнейших зон дефицита кислорода. Исследователи сосредоточились на том, как морские микроорганизмы превращают нитраты в закись азота. В ходе работы выяснилось, что существует два пути образования N2O. Один путь начинается с нитрата, другой - с нитрита. На первый взгляд более короткий путь должен быть эффективнее, однако микробы, использующие нитрат, продуцируют больше газа, поскольку этот "сырьевой" источник более д ...>>

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Случайная новость из Архива Плата Arduino 101 24.10.2015 Корпорация Intel совместно с создателями Arduino объявили о готовящемся выпуске Arduino 101 (в США) и Genuino 101 (в других странах), платформы для разработки и обучения, предназначенной для технических энтузиастов начального уровня и образовательных сред. В США новинка будет называться Arduino 101, а в остальных странах мира - Genuino 101. Genuino 101 - это первая широко доступная макетная плата на без миниатюрного модуля Intel Curie с низким уровнем энергопотребления. Основой модуля Intel Curie служит однокристальная система Intel Quark SE, спроектированная специально для носимых устройств. Genuino 101 отличается не только простотой использования и хорошо подходит для знакомства с основами цифрового проектирования, но и может использоваться для создания прототипов технологической продукции с расширенными сетевыми и вычислительными функциями - благодаря модулю Intel Curie, указали в корпорации. Новинка предлагается по цене, сопоставимой с платами микроконтроллера начального уровня, которые сейчас доступны на рынке, и включает акселерометр, гироскоп и технологию Bluetooth Smart для создания "умных" устройств с расширенными сетевыми возможностями. Новая плата дополняет открытую радиоэлектронную платформу Arduino, которая объединяет бесплатные образцы аппаратных дизайнов, широкую экосистему сторонних компонентов расширения, программную среду программирования, что упрощает создание интерактивных проектов для пользователей с любым уровнем технической подготовки. "Поддержка начинающих предпринимателей и студентов всегда имела большое значение для Intel, и в рамках партнерства с Arduino мы предлагаем возможности технологий Intel новому поколению технических энтузиастов, - заявил Джош Уолден (Josh Walden), старший вице-президент и руководитель подразделения New Technology Group корпорации Intel. - Благодаря расширенным функциональным возможностям модуля Intel Curie, реализованным в Genuino 101, студенты и разработчики смогут создавать действительно уникальные "умные" решения с расширенными сетевыми возможностями". Плата на базе Intel Curie будет также использоваться в качестве инструмента разработки участниками проекта America’s Greatest Makers - нового шоу, которое в 2016 г. будет транслироваться по сети Turner Broadcasting и на других цифровых платформах. Плата поступит в продажу в первом квартале 2016 года по рекомендованной розничной цене $30.

Другие интересные новости:

▪ Новые видеодиски хранят до четырех часов видео на каждой стороне

▪ Флеш-чипы Samsung eUFS для автомобильных систем

▪ Золотые наночастицы синтезировали с помощью мимиозы

▪ Съедобная посуда

▪ Осознанность усиливает эгоизм

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Видеотехника. Подборка статей

▪ статья Шаг вперед, два шага назад. Крылатое выражение

▪ статья Что такое жиры? Подробный ответ

▪ статья Генрих Герц. Биография ученого

▪ статья Сигнализатор Открытая дверь холодильника. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Магнитная палочка. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025