單片機(jī)監(jiān)控程序的實(shí)現(xiàn)

1　引　言
　　在調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，需要反復(fù)地修改用戶程序，為了避免頻繁地使用編程器寫存儲(chǔ)芯片，可以編制單片機(jī)監(jiān)控程序，單片機(jī)的監(jiān)控程序接收來自PC機(jī)的用戶程序，PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送用戶程序。
2　用戶程序格式
　　用戶將單片機(jī)源程序（．a(chǎn)sm文件）匯編后形成．hex格式的文件，該文件即為發(fā)送至單片機(jī)的十六進(jìn)制可執(zhí)行文件。該文件的結(jié)構(gòu)是：由多行構(gòu)成，行頭為起始符（：），然后是該行有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（滿行時(shí)該數(shù)為10，即十進(jìn)數(shù)16），接下來為兩字節(jié)地址及00，接著是有效數(shù)據(jù)，行尾是校驗(yàn)碼及換行符。為了簡化單片機(jī)監(jiān)控程序，僅向單片機(jī)發(fā)送行字節(jié)數(shù)和有效數(shù)據(jù)，可用下面的簡單C語句從．hex文件中提取字節(jié)數(shù)和有效數(shù)據(jù)：
　　fscanf（fp，＂：％2x％4x00＂，＆TranBytes，＆Address）；
　　fscanf（fp，＂％2x＂，＆TranChar）；
3　單片機(jī)監(jiān)控程序的實(shí)現(xiàn)
　　單片機(jī)監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)的功能為：接收來自PC機(jī)的用戶程序，將用戶程序放置在用戶程序段，當(dāng)用戶程序接收完畢后，跳轉(zhuǎn)至用戶程序段首地址以執(zhí)行用戶程序。接收采用單字節(jié)方式，即每次只接收一個(gè)字節(jié)。
    為了保證單片機(jī)接收用戶程序的準(zhǔn)確性，在接收用戶程序之前需要進(jìn)行握手。筆者所用的握手協(xié)議為：PC機(jī)發(fā)0x55，單片機(jī)收0x55后發(fā)回0x55給PC機(jī)，上位PC機(jī)收0x55后再發(fā)0xaa，單片機(jī)收0xaa后發(fā)回，PC機(jī)收0xaa后握手成功，轉(zhuǎn)為發(fā)用戶程序，單片機(jī)轉(zhuǎn)為接收用戶程序。
　　為了防止單片機(jī)監(jiān)控程序被破壞，需將其固化在EPROM里。筆者所用的80C196系統(tǒng)，將地址2000H－7FFFFH固化，監(jiān)控程序從2080開始。這樣一來又涉及到如何使用中斷向量的問題?？梢赃@樣解決：在中斷向量地址中放入8000之后的地址，舉例說明，在串行中斷向量地址放入8030H，當(dāng)要使用串行中斷時(shí)，在8030中PUSHF和LJMP指令，在8032中放入跳轉(zhuǎn)字節(jié)數(shù)。
　　利用串行中斷，單片機(jī)接收用戶程序?yàn)橹鹦薪邮眨ㄒ娗皵ⅲ甴ex文件的結(jié)構(gòu)）。先接收本行要接收的字節(jié)個(gè)數(shù)，然后才將接受的有效數(shù)據(jù)寫入用戶程序段，當(dāng)接受的有效數(shù)據(jù)數(shù)等于該行要接收的字節(jié)個(gè)數(shù)時(shí)，準(zhǔn)備接收下一行，如此反復(fù)，如果某行要接收的字節(jié)數(shù)為0，則表明用戶程序已經(jīng)傳完，將用戶程序段首址壓入堆棧再彈出（改變中斷返回地址技術(shù)），以執(zhí)行用戶程序，如圖1所示。

4　Win98平臺(tái)串行通信的實(shí)現(xiàn)
　　現(xiàn)在PC機(jī)的應(yīng)用程序絕大多數(shù)都是基于Win98，在進(jìn)行串行通信時(shí)可以通過調(diào)用API函數(shù)來實(shí)現(xiàn)。API函數(shù)提供了對(duì)串口的各種操作。串口通信時(shí)通過CreateFile，GetCommState，SetCommState，WriteFile，ReadFile，CloseHandle以及超時(shí)函數(shù)GetCommTimeouts，SetCommTimeouts來實(shí)現(xiàn)。利用CreateFile函數(shù)打開串口，獲取串口句柄，CloseHandle關(guān)閉串口句柄，利用GetComm-State和SetCommState對(duì)通信參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，WriteFile及ReadFile可對(duì)串口進(jìn)行讀寫。在TC環(huán)境下，對(duì)串口的操作方式有兩種：查詢方式和中斷方式。在VC環(huán)境下，對(duì)串口的操作方式可有多種：查詢方式，同步I／O方式，異步I／O方式，以及事件驅(qū)動(dòng)I／O方式。筆者采用的是異步I／O方式，它可以讓串口操作在后臺(tái)執(zhí)行。讓讀寫串口操作有足夠的時(shí)間在后臺(tái)執(zhí)行。使用異步I／O方式時(shí)，采用如下方式打開串口：
　　HANDLE m_＿hCom＝CreateFile（＂COM2＂，GENERIC_＿READ｜GENERIC_＿WRITE，0，NULL，OPEN_＿EXISTING，F(xiàn)ILE_＿FLAG_＿OVERLAPPED，NULL）；
　　FILE_＿FLAG_＿OVERLAPPED指明串口為異步方式打開。此時(shí)可以分別在WriteFile和ReadFile的最后一個(gè)參數(shù)中指定一個(gè)OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，如下所示：
    OVERLAPPED m_＿OverlappedWrite，　　　　　
　　m_＿OverLappedRead；
　　m_＿OverlappedWrite．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，F(xiàn)ALSE，NULL）；
　　m_＿OverlappedRead．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，F(xiàn)ALSE，NULL）；
    CreateEvent函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)有名或無名的事件對(duì)象，第一個(gè)參數(shù)為保密屬性，設(shè)為NULL，第二個(gè)參數(shù)為TRUE，指明要用ResetEvent函數(shù)將事件設(shè)為無信號(hào)，若為FALSE，則在一個(gè)等待該事件的線程被釋放后系統(tǒng)自動(dòng)將其設(shè)置為無信號(hào)，第三個(gè)參數(shù)設(shè)事件初始為無信號(hào)，第四個(gè)參數(shù)設(shè)事件名為NULL。在讀寫操作中使用事件：
　　WriteFile（m_＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m_＿OverlappedWrite）

　　當(dāng)WriteFile接手控制時(shí)m_＿OverlappedWrite．hEvent為無信號(hào)，讀操作完成后，m_＿OverlappedWrite．hEvent變?yōu)榘l(fā)信號(hào)狀態(tài)，寫操作完成類似。在使用ReadFile和WriteFile對(duì)串口進(jìn)行讀寫時(shí)需要注意的是，這兩個(gè)函數(shù)均為立即返回型函數(shù)，亦即，可能在實(shí)際的讀寫操作還沒有完成時(shí)函數(shù)就返回，操作轉(zhuǎn)入后臺(tái)，但這并不表明實(shí)際的操作失敗。如果返回錯(cuò)誤代碼為ERROR_＿IO_＿PENDING（通過調(diào)用GetLastError獲取），說明讀寫操作仍在進(jìn)行，這時(shí)事件仍然為無信號(hào)，為了顯式地限定前臺(tái)等待操作的時(shí)間，可以進(jìn)行延時(shí)處理，調(diào)用GetTickCount，GetTickCount（）函數(shù)獲取系統(tǒng)當(dāng)前時(shí)間，類似于C中的biostime（）函數(shù)?？梢酝ㄟ^調(diào)用GetOverlappedResult獲取后臺(tái)的操作情況，該函數(shù)報(bào)告最近一次OVERLAPPED操作的結(jié)果，函數(shù)原型如下：　
    BOOLGetOverlappedResult（
    HANDLEhFile，     ／／文件句柄

    LPOVERLAPPEDlpOverlapped，
　　                 ／／OVERLAPPED結(jié)構(gòu)指針

    LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred，　

                  ?。瘜?shí)際完成的字節(jié)數(shù)

    BOOLbWait

                   ／／等待標(biāo)志?。?；
    在進(jìn)行串口讀寫時(shí)，hFile為串口句柄，lpOverlapped是該函數(shù)等待的事件，lpNumberOfBytesTransferrd為實(shí)際讀寫完成的字節(jié)數(shù)，當(dāng)bWait為TRUE時(shí)，該函數(shù)等待讀寫操作完成后返回，bWait為FALSE時(shí)函數(shù)立即返回。關(guān)于以上兩個(gè)函數(shù)的使用，參看如下程序代碼：
if（！WriteFile（m_＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m_＿OverlappedWrite））｛

if（GetLastError（）＝＝ERROR_＿IO_＿PENDING）　
｛

    endtime＝GetTickCount（）＋1000；?。訒r(shí)1000 ms　　
    while（！GetOverlappedResult（m_＿hCom，＆m_＿OverlappedWrite＆nByteWritten，F(xiàn)ALSE））　

｛　

  　if（GetTickCount（）＞endtime）　break；

　 ｝

 ｝　
if（nByteWritten）　　　　
   　?。幚硭x的字節(jié)

 ｝
　　函數(shù)ReadFile的調(diào)用可以類似地處理，進(jìn)行延時(shí)處理后，就可以等到讀寫操作完成之后再執(zhí)行后續(xù)程序。為了應(yīng)用的方便，可以通過調(diào)用API函數(shù)，編寫自己的串口操作類庫來完成實(shí)際的需要。
5　結(jié)　語

　　本文介紹的單片機(jī)監(jiān)控程序及串行通信方法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，程序運(yùn)行穩(wěn)定。

1　汪建，孫開放，章述漢．MCS－96系列單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)．武昌：華中理工大學(xué)出版社，1999
2　Peter Norton，Rob McGregor．MFC開發(fā)Windows95／NT4應(yīng)用程序．北京：清華大學(xué)出版社，1998
3　譚浩強(qiáng)．C程序設(shè)計(jì)．北京：清華大學(xué)出版社，1998