單片機監控程序的實現

  

摘　要　首先分析了單片機（80C196為例）監控程序的實現；介紹了在Win98平臺使用VisualC＋＋6．0實現串行通信，以及如何利用串行通信將匯編后的二進制用戶程序發送至單片機執行。 
關鍵詞　API函數　串行通信　VisualC＋＋6．0　單片機 
1　引　言
　　在調試單片機應用系統時，需要反復地修改用戶程序，為了避免頻繁地使用編程器寫存儲芯片，可以編制單片機監控程序，單片機的監控程序接收來自PC機的用戶程序，PC機向單片機發送用戶程序。
2　用戶程序格式
　　用戶將單片機源程序（．asm文件）匯編后形成．hex格式的文件，該文件即為發送至單片機的十六進制可執行文件。該文件的結構是：由多行構成，行頭為起始符（：），然后是該行有效數據字節數（滿行時該數為10，即十進數16），接下來為兩字節地址及00，接著是有效數據，行尾是校驗碼及換行符。為了簡化單片機監控程序，僅向單片機發送行字節數和有效數據，可用下面的簡單C語句從．hex文件中提取字節數和有效數據：
　　fscanf（fp，＂：％2x％4x00＂，＆TranBytes，＆Address）；
　　fscanf（fp，＂％2x＂，＆TranChar）；
3　單片機監控程序的實現
　　單片機監控程序實現的功能為：接收來自PC機的用戶程序，將用戶程序放置在用戶程序段，當用戶程序接收完畢后，跳轉至用戶程序段首地址以執行用戶程序。接收采用單字節方式，即每次只接收一個字節。
    為了保證單片機接收用戶程序的準確性，在接收用戶程序之前需要進行握手。筆者所用的握手協議為：PC機發0x55，單片機收0x55后發回0x55給PC機，上位PC機收0x55后再發0xaa，單片機收0xaa后發回，PC機收0xaa后握手成功，轉為發用戶程序，單片機轉為接收用戶程序。
　　為了防止單片機監控程序被破壞，需將其固化在EPROM里。筆者所用的80C196系統，將地址2000H－7FFFFH固化，監控程序從2080開始。這樣一來又涉及到如何使用中斷向量的問題。可以這樣解決：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，當要使用串行中斷時，在8030中PUSHF和LJMP指令，在8032中放入跳轉字節數。
　　利用串行中斷，單片機接收用戶程序為逐行接收（見前敘．hex文件的結構）。先接收本行要接收的字節個數，然后才將接受的有效數據寫入用戶程序段，當接受的有效數據數等于該行要接收的字節個數時，準備接收下一行，如此反復，如果某行要接收的字節數為0，則表明用戶程序已經傳完，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），以執行用戶程序，如圖1所示。




4　Win98平臺串行通信的實現
　　現在PC機的應用程序絕大多數都是基于Win98，在進行串行通信時可以通過調用API函數來實現。API函數提供了對串口的各種操作。串口通信時通過CreateFile，GetCommState，SetCommState，WriteFile，ReadFile，CloseHandle以及超時函數GetCommTimeouts，SetCommTimeouts來實現。利用CreateFile函數打開串口，獲取串口句柄，CloseHandle關閉串口句柄，利用GetComm-State和SetCommState對通信參數進行設置，WriteFile及ReadFile可對串口進行讀寫。在TC環境下，對串口的操作方式有兩種：查詢方式和中斷方式。在VC環境下，對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，以及事件驅動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執行。讓讀寫串口操作有足夠的時間在后臺執行。使用異步I／O方式時，采用如下方式打開串口：
　　HANDLE m＿hCom＝CreateFile（＂COM2＂，GENERIC＿READ｜GENERIC＿WRITE，0，NULL，OPEN＿EXISTING，FILE＿FLAG＿OVERLAPPED，NULL）；
　　FILE＿FLAG＿OVERLAPPED指明串口為異步方式打開。此時可以分別在WriteFile和ReadFile的最后一個參數中指定一個OVERLAPPED結構，如下所示：
    OVERLAPPED m＿OverlappedWrite，　　　　　
　　m＿OverLappedRead；
　　m＿OverlappedWrite．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，FALSE，NULL）；
　　m＿OverlappedRead．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，FALSE，NULL）；
    CreateEvent函數創建一個有名或無名的事件對象，第一個參數為保密屬性，設為NULL，第二個參數為TRUE，指明要用ResetEvent函數將事件設為無信號，若為FALSE，則在一個等待該事件的線程被釋放后系統自動將其設置為無信號，第三個參數設事件初始為無信號，第四個參數設事件名為NULL。在讀寫操作中使用事件：
　　WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite）

　　ReadFile（m＿hCom，＆ReadBuffer，nByteToRead，＆nByteRead，＆m＿OverlappedRead） 
　　當WriteFile接手控制時m＿OverlappedWrite．hEvent為無信號，讀操作完成后，m＿OverlappedWrite．hEvent變為發信號狀態，寫操作完成類似。在使用ReadFile和WriteFile對串口進行讀寫時需要注意的是，這兩個函數均為立即返回型函數，亦即，可能在實際的讀寫操作還沒有完成時函數就返回，操作轉入后臺，但這并不表明實際的操作失敗。如果返回錯誤代碼為ERROR＿IO＿PENDING（通過調用GetLastError獲取），說明讀寫操作仍在進行，這時事件仍然為無信號，為了顯式地限定前臺等待操作的時間，可以進行延時處理，調用GetTickCount，GetTickCount（）函數獲取系統當前時間，類似于C中的biostime（）函數。可以通過調用GetOverlappedResult獲取后臺的操作情況，該函數報告最近一次OVERLAPPED操作的結果，函數原型如下：　
    BOOLGetOverlappedResult（
    HANDLEhFile，     ／／文件句柄 

    LPOVERLAPPEDlpOverlapped，
　　                 ／／OVERLAPPED結構指針

    LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred，　

                  　／／實際完成的字節數

    BOOLbWait

                   ／／等待標志　）；
    在進行串口讀寫時，hFile為串口句柄，lpOverlapped是該函數等待的事件，lpNumberOfBytesTransferrd為實際讀寫完成的字節數，當bWait為TRUE時，該函數等待讀寫操作完成后返回，bWait為FALSE時函數立即返回。關于以上兩個函數的使用，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；　／／延時1000 ms　　
    while（！GetOverlappedResult（m＿hCom，＆m＿OverlappedWrite＆nByteWritten，FALSE））　

｛　

  　if（GetTickCount（）＞endtime）　break；

　 ｝

 ｝　
if（nByteWritten）　　　　
   　　／／處理所讀的字節

 ｝
　　函數ReadFile的調用可以類似地處理，進行延時處理后，就可以等到讀寫操作完成之后再執行后續程序。為了應用的方便，可以通過調用API函數，編寫自己的串口操作類庫來完成實際的需要。
5　結　語


　　本文介紹的單片機監控程序及串行通信方法簡單，易于實現，程序運行穩定。


參　考　文　獻


1　汪建，孫開放，章述漢．MCS－96系列單片機原理及應用技術．武昌：華中理工大學出版社，1999
2　Peter Norton，Rob McGregor．MFC開發Windows95／NT4應用程序．北京：清華大學出版社，1998
3　譚浩強．C程序設計．北京：清華大學出版社，1998