仿真器在單片機(jī)多路開發(fā)中的應(yīng)用(圖)

單片機(jī)在線仿真技術(shù)的出現(xiàn)，極大地提高了開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)、仿真調(diào)試的效率和可靠性，減輕了開發(fā)者的勞動(dòng)強(qiáng)度。

圖1 宿主機(jī)/目標(biāo)板的開發(fā)方式

一般地，單片機(jī)開發(fā)采用“宿主機(jī)/目標(biāo)機(jī)”方式（如圖1所示）。首先,利用宿主機(jī)上豐富的資源及良好的開發(fā)環(huán)境開發(fā)和仿真調(diào)試目標(biāo)機(jī)上的軟件。然后，通過(guò)串行口將編譯生成的目標(biāo)代碼傳輸下載到目標(biāo)板上，并用交叉調(diào)試器在調(diào)試軟件支持下進(jìn)行實(shí)時(shí)分析和在線仿真調(diào)試。最后，目標(biāo)板在特定環(huán)境下編程脫機(jī)運(yùn)行。

這種一對(duì)一式的開發(fā)，無(wú)疑是很好的開發(fā)方式，但它的問(wèn)題是設(shè)備利用率低下，這在單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室顯得尤其突出。所以在設(shè)備緊缺情況下，開發(fā)一套輔助設(shè)備來(lái)提高仿真開發(fā)設(shè)備的利用率是非常有必要的。

性能要求

在現(xiàn)有單片機(jī)仿真設(shè)備的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一個(gè)多路開發(fā)應(yīng)用裝置，實(shí)現(xiàn)一套可供幾個(gè)用戶輪流開發(fā)仿真的單片機(jī)仿真器。這樣幾人一組共用實(shí)驗(yàn)設(shè)備，既能提高設(shè)備利用率，又能形成良好的開發(fā)仿真氛圍，更重要的是降低設(shè)備重復(fù)投入。

多路開發(fā)器的整機(jī)框圖

本文陳述的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一套單片機(jī)仿真器的多路開發(fā)應(yīng)用板，很好地滿足了以上要求，并且在實(shí)踐過(guò)程中取得了較好的效果。其原理如圖2所示。

圖2 仿真多路開發(fā)器的原理框圖

多路開發(fā)器的電路設(shè)計(jì)

整機(jī)是通過(guò)一個(gè)控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)多個(gè)用戶主機(jī)對(duì)一臺(tái)單片機(jī)仿真器的輪流地一對(duì)一的仿真使用。這里選用了AT89C2051單片機(jī)芯片、74LS04反相器和電磁繼電器為主要部件，來(lái)組成一個(gè)利用單片機(jī)自動(dòng)控制的選通電路，來(lái)正確地完成每個(gè)用戶主機(jī)與單片機(jī)仿真器之間串行口的數(shù)據(jù)通信。最終目的是設(shè)計(jì)一個(gè)單片機(jī)仿真器的多路復(fù)用系統(tǒng)板，以實(shí)現(xiàn)4個(gè)用戶共同使用一個(gè)仿真器。

AT89C2051是一個(gè)低電壓，高性能CMOS 8位單片機(jī)，片內(nèi)含2Kb的可反復(fù)擦寫的只讀Flash程序存儲(chǔ)器和128 字節(jié)的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C2051單片機(jī)可提供許多高性價(jià)比的應(yīng)用場(chǎng)合。

它只有20個(gè)引腳，15個(gè)雙向輸入/輸出（I/O）端口，其中P1是一個(gè)完整的8位雙向I/O口，兩個(gè)外中斷口，兩個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，兩個(gè)全雙向串行通信口，一個(gè)模擬比較放大器。

多路開發(fā)器電路原理如圖3所示。當(dāng)用戶1按下連接在單片機(jī)P3.5的按鍵S1時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低電平，單片機(jī)查詢到P3.5變低時(shí)，使P1.0變低，讓連接此端口的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光以指示用戶1正在申請(qǐng)使用，同時(shí)單片機(jī)P1.7產(chǎn)生一個(gè)高電平，經(jīng)過(guò)74LS04反相后再經(jīng)三極管放大，使得繼電器K1導(dǎo)通，從而使得連接用戶1主機(jī)和單片機(jī)仿真器的串行口TxD線，RxD線和地線能夠順利連接，使用戶J1主機(jī)能順利地使用單片機(jī)仿真器，這樣就完成了用戶J1主機(jī)與單片機(jī)仿真器的連接使用。

圖3 仿真器多路開發(fā)器電路圖

當(dāng)用戶2按下連接在單片機(jī)P3.4的按鍵S2時(shí)，產(chǎn)生一個(gè)低電平，單片機(jī)查詢到P3.4變低時(shí)，使P1.0恢復(fù)高電平，此端口的發(fā)光二極管熄滅，此時(shí)單片機(jī)P1.1端口產(chǎn)生一個(gè)低電平，連接在此端口的發(fā)光二極管導(dǎo)通發(fā)光以指示用戶J2正在申請(qǐng)使用，同時(shí)讓P1.7變成低電平，流經(jīng)繼電器的電流消失，繼電器K1斷開，使得用戶J1主機(jī)與單片機(jī)仿真器斷開。此時(shí)P1.6端口產(chǎn)生高電平，經(jīng)反相放大后使繼電器K2導(dǎo)通，使得用戶J2主機(jī)順利使用單片機(jī)仿真器。

同樣的道理，其他用戶按下按鍵后，當(dāng)單片機(jī)查詢到時(shí)，就會(huì)使相應(yīng)LED發(fā)光指示正在使用，從而相應(yīng)繼電器發(fā)生動(dòng)作，這樣就實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)仿真器多路復(fù)用。

圖4 多路開發(fā)仿真軟件流程

軟件編程

軟件流程如圖4所示。整個(gè)程序用C51編寫完成，通過(guò)編譯，編程至芯片AT89C2051，完成脫機(jī)工作。

單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)仿真調(diào)試借助WAVE6000仿真器，該調(diào)試器有集成的isp仿真調(diào)試環(huán)境。安裝使用時(shí)，其默認(rèn)的編譯系統(tǒng)是匯編語(yǔ)言，為了實(shí)現(xiàn)C51編譯，開發(fā)過(guò)程中，為WAVE6000安裝了KEIL C51編譯器。

結(jié)語(yǔ)

整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行正常，達(dá)到了單片機(jī)仿真器多路復(fù)用的目的。在開發(fā)實(shí)踐過(guò)程中，取得了預(yù)期目的效果，多個(gè)用戶開發(fā)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)仿真調(diào)試時(shí)，能很好地交替使用，從而提高了實(shí)驗(yàn)設(shè)備利用率。