51單片機的自調試與在線編程

傳統的單片機系統開發中總是離不開仿真器和編程器。隨著電子和計算機技術的迅猛發展，單片機技術也得到了空前的發展。部分16位單片機和32位ARM微控制器都帶有JTAG接口，通過各自不同的專用硬件工具在指定的軟件集成開發環境中進行在線調試和編程。某些片內集成Flash存儲器、基于MCS-51增強內核的8位單片機可以通過專用接口和獨有的專用硬件工具在指定的軟件集成開發環境中進行在線調試和編程。如果能夠在眾多單片機中找到一款在通用接口下實現在線調試和編程的單片機，將對簡化MCS-51內核的8位單片機系統開發和進一步普及具有極其重要的意義。
NXP公司(原Philips半導體公司)是最早獲得MCS-51技術授權的公司，也是后繼發展MCS-51內核8位單片機產品最多、最系統的公司。P89V51RD2單片機是其推出的新一代基于MCS-51內核的8位單片機，內部集成64 KB Flash程序存儲器和1 KB RAM數據存儲器，具有自調試(SoftICE)、在系統編程(ISP)和在應用編程(IAP)功能，這些功能都是在RS-232標準串口下實現。采用P89V51RD2單片機，可以通過UART標準接口在KeilμVision編程環境下用KeilMonitor-51 Driver直接連接系統硬件來調試程序。完成調試后，在FlashMagic工具軟件下進行編程。
本文介紹了采用P89V51 RD2的最新技術在單片機系統開發中的應用思想和方法。采用這種方法可省去傳統單片機系統開發中必需的仿真器和編程器，提高了開發過程中的程序設計效率，增強了最終系統的軟件維護和升級能力。


1 在線調試和編程功能的硬件電路設計
P89V51RD2單片機SoftICE和ISP功能的電路接口較為簡單，但為了兼容NXP公司其他能夠在+5 V下實現ISP功能的Flash單片機的在系統編程功能，實現在線調試和在系統編程的接口電路原理圖如圖1所示。



在圖1所示的電路中，通過標準的串口通信線將PC與其相連，當SELECT開關將P89V51RD2單片機的PSEN引腳連接到+5 V時，單片機處于正常工作狀態；當SELECT開關將PSEN引腳連接到地時，單片機處于ISP狀態，FlashMagic工具軟件對+5 V可編程的Flash單片機進行在線編程。


2 程序調試仿真的實現
P89V51RD2單片機在激活SoftICE功能后就可以實現對程序的單步仿真調試、多步仿真調試及全速運行下的仿真調試。仿真調試主要分為3步：激活P89V51RD2的SoftICE功能、設置硬件仿真環境和調試程序。
2．1 SoftICE功能
SoftICE功能的激活需要FlashMagic軟件的支持，FlashMagic軟件可從NXP公司或其他相關網站下載。目前支持51單片機的FlashMagic的最高版本為V3．54，高版本主要用于支持NXP公司的ARM器件，對該公司的51器件不支持。
在含有圖1所示接口電路的單片機應用系統中，首先用SELECT開關將單片機的PSEN引腳連接到+5 V，然后啟動FlashMagic軟件，在主界面中配置各參數為：COMPort——根據具體連接而定，通常為COM1或COM2；BaudRate——9 600，這是由P89V51RD2內部固件所確定的；Device——P89V51RD2；Interface——None(ISP)。在ISP菜單下選擇“Enable SoftICE”命令項，進行SoftICE功能的激活。