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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Случайная новость из Архива Наножидкость для добычи нефти 21.09.2020 Исследователи из Хьюстонского университета продемонстрировали, что недорогие и нетоксичные наножидкости можно использовать для эффективной добычи даже тяжелой нефти с высокой вязкостью из пластов. Так называемая тяжелая нефть - результат молекулярной структуры нефти - составляет 70% мировых запасов нефти и она будет необходима для удовлетворения растущих потребностей в энергии, пока чистые источники энергии не будут разработаны и использоваться повсеместно. Современные технологии добычи нефти с использованием пара дороги и наносят ущерб окружающей среде. Однако ученые разработали наножидкость, которая помогает извлекать нефти из пласта, используя следующие механизмы. Химическая реакция, возникающая, когда наночастицы натрия вступают в контакт с водой в резервуаре, генерирует тепло, действуя так же, как закачка пара и другие методы, основанные на тепле, для выталкивания нефти из резервуара, без необходимости во внешних - и производящих парниковый газ - источник тепла. Наножидкость также вызывает реакцию с образованием гидроксида натрия, химического вещества, обычно используемого для щелочного заводнения на нефтяных месторождениях. Гидроксид натрия может вызвать движение в масле и вызвать реакцию, снижающую вязкость. Третья реакция производит газообразный водород, который можно использовать для заводнения, еще одного распространенного метода добычи нефти. Наноматериалы натрия рассеиваются после реакции, таки образом не нанося ущерба окружающей среде. Оптимальные концентрации будут варьироваться в зависимости от индивидуальных условий разработки. Натрий очень реактивен с водой. Это позволяет предположить, что он может быть полезен для увеличения нефтеотдачи. Однако это также усложняет его подготовку - слишком раннее воздействие воды на него приведет к неудаче. Исследователи решили эту проблему, приготовив наночастицы натрия в силиконовом масле, позволяя веществу диспергироваться по резервуару до того, как он вступит в контакт с водой в резервуаре, вызывая меньшие химические реакции на большей площади. Также возможно диспергировать наночастицы натрия в других растворителях, включая пентан и керосин, или даже смешать их с полимерами или поверхностно-активными веществами для достижения более высокой степени извлечения нефти. Хотя в документе основное внимание уделяется использованию наножидкости для увеличения извлечения тяжелой нефти, ученые отмечают, что ее также можно использовать в производстве легкой нефти и для более общих бытовых целей, таких как очистка труб, забитых жиром.

Другие интересные новости:

▪ Новый метод диагностики тревожных расстройств

▪ Нейтрино против кариеса

▪ Самовосстанавливающиеся чипы

▪ Пищевые эмульгаторы вредят кишечнику

▪ Новые высокоскоростные USB-кабельные сборки от Molex

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Медицина. Подборка статей

▪ статья Ходить козырем. Крылатое выражение

▪ статья У какой птицы больше всего перьев? Подробный ответ

▪ статья Сейба. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Пассивный кроссовер для би-ампинга. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Ожившая картина. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026