emulator do Amigi.pdf

Emulator 8051 do Amigi

AVT−995

Przedstawiamy

kolejny na ³amach EP

projekt dla

AmigowcÛw -

sprzÍtowy emulator

mikrokontrolerÛw

rodziny '51. Mamy nadziejÍ,

øe bÍdzie siÍ on cieszy³

podobnym powodzeniem, jak

nasze dotychczasowe amigowe

opracowania.

Na ³amach EP pojawi³ siÍ opis

programatora-emulatora proceso-

rÛw AT89Cx051. Duø¹ zalet¹ tego

urz¹dzenia jest wspÛ³praca z†kaø-

dym typem komputera wyposaøo-

nego w†port RS232C. W†Interne-

cie, na stronie www.home.mck.pl/

~r-mik, s¹ dostÍpne darmowe pro-

gramy umoøliwiaj¹ce wspÛ³pracÍ

Amigi z†tym urz¹dzeniem. Nieste-

ty, wielkoúÊ pamiÍci programu

i†liczba dostÍpnych portÛw w†pro-

cesorach serii AT89Cx051 jest

czÍsto niewystarczaj¹ca. Dlatego

powsta³ projekt programatora-emu-

latora procesorÛw 8051 z†pamiÍ-

ci¹ programu do 8KB.

Oto jego krÛtka charakterystyka:

- zasilanie z†uruchamianego sys-

temu,

- wspÛ³praca z†kaødym kompute-

rem wyposaøonym w†port

RS232C (takøe AVT-2250), for-

mat transmisji: 4800bd, 8N1,

- izolacja galwaniczna od kompu-

tera, dziÍki czemu przy³¹czanie

zasilania do programatora moøe

nastÍpowaÊ bez wy³¹czania kom-

putera z†sieci,

- przyjmowanie danych w†forma-

cie IntelHex,

- emulacja procesorÛw 8051, 8052,

89S8252,

- programowanie: 89S8252 (takøe

w†pracuj¹cym urz¹dzeniu przez SPI),

- programowanie bitÛw blokady 1,

2†i†3,

- programowanie pamiÍci danych

i†programu,

- sygnalizacja trybu pracy i†b³Í-

dÛw.

Właściwości emulatora

Zalety:

Opis dzia³ania

Jak widaÊ na rys. 1 , budowa

emulatora nie jest z³oøona. Wszys-

tko to za spraw¹ procesora z†ma-

gistral¹ SPI typu AT89S8252, ktÛry

do programowania wymaga trzech

linii oraz linii zeruj¹cej. DziÍki

temu do prze³¹czania trybu pracy

programowanie/emulacja wystarcza-

j¹ dwa multipleksery analogowe.

Zasilanie programatora jest po-

bierane z†uruchamianego systemu

(za poúrednictwem kabla z³¹cza

emulacyjnego). Kondensatory C4..C8

filtruj¹ napiÍcie linii zasilania. Op-

cjonalnie moøna pod³¹czyÊ zewnÍt-

rzny zasilacz stabilizowany 5V.

Sygna³y danych z†portu RS s¹

konwertowane do poziomÛw TTL

przez transoptor OPT1. Rezystor R1

ogranicza pr¹d diody D2 (sygnalizu-

j¹cej transmisjÍ po RS) i†diody

w†strukturze transoptora. D1 zabez-

piecza diody LED przed zbyt duøym

napiÍciem wstecznym. Tranzystor

optotriaka steruje wejúcie RxD pro-

cesora IC1. Rezystor R2 ìpodci¹gaî

to wejúcie od +5V, dziÍki czemu

zbocza s¹ bardziej strome. W†tym

przypadku wewnÍtrzny rezystor na

wejúciu portu ma zbyt duø¹ rezys-

Pełna emulacja 8051/8052/AT89S8252.

Możliwość wykorzystania jako programator

procesorów uruchamianych w systemie

przez SPI.

Możliwość wykorzystania jako programator

AT89S8252.

Weryfikacja zapisanych danych.

Współpraca z każdym typem komputera

(dzięki RS, formatowi IntelHex i uniwersalnej

procedurze wykrywania znaku końca linii).

Sygnalizacja kilku rodzajów błędów, co

ułatwia uruchamianie.

Programowanie pamięci danych

w AT89S8252.

Izolacja galwaniczna od uruchamianego

systemu.

Nie wymaga dodatkowego zasilacza.

Możliwość programowania pamięci „na raty”

(nie jest wymagane czyszczenie pamięci

procesora przed zapisem).

Wady:

Pobiera dodatkowo 50mA z uruchamianego

systemu.

Brak możliwości symulowania procesorów

z kwarcem o częstotliwości mniejszej niż

4MHz.

Brak możliwości odczytu kodu programu

z procesora.

Stosunkowo mała prędkość transmisji

(4800bd) − transmisja 1kB trwa

6s (8kB − 45s)

Elektronika Praktyczna 12/2000

P R O J E K T Y

Emulator 8051 do Amigi

Rys. 1. Schemat elektryczny emulatora.

tancjÍ, aby skutecznie prze³adowaÊ

pojemnoúci pasoøytnicze. Procesor

IC1 czeka na otrzymanie znaku ì@î

lub ì:î. Pierwszy z†nich komuniku-

je, øe zostanie wys³any rozkaz,

drugi, øe plik w†formacie IntelHex.

Po zdekodowaniu rozkazu czy re-

kordu pliku IntelHex, procesor IC1

od³¹cza IC4 od uruchamianego sys-

temu i†przy³¹cza go do procesora

IC1. Od tego momentu zaczyna

migaÊ dioda D3 (ìBusyî) sygnalizu-

j¹ca pracÍ programatora. Multiplek-

ser IC2 odpowiada za prze³¹czanie

linii interfejsu SPI, natomiast IC3 za

liniÍ zeruj¹c¹. Po prze³¹czeniu jest

wysy³ana sekwencja rozpoczÍcia

programowania przez SPI. Warto

wiedzieÊ, øe aby programowanie

szeregowe siÍ powiod³o, musi byÊ

ustawiony odpowiedni bit w†proce-

sorze (producent dostarcza proceso-

ry w†takim stanie, a†wartoúÊ tego

bitu moøna zmieniÊ jedynie w†try-

bie programowania rÛwnoleg³ego),

a†przy aktywnym stanie linii zeru-

j¹cej (RESET), linia SCK musi znaj-

dowaÊ siÍ w†stanie niskim. O†to

wszystko dba IC1 wysy³aj¹c odpo-

wiedni¹ sekwencjÍ steruj¹c¹ multi-

pleksery. NastÍpnie jest wysy³ana

sekwencja sygna³Ûw inicjalizuj¹ca

programowanie. Od tego momentu

moøna programowaÊ pamiÍÊ progra-

mu i†danych. Naleøy wspomnieÊ, øe

czyszczenie pamiÍci procesora przed

jego zapisaniem nie jest konieczne,

poniewaø przy programowaniu sze-

regowym kaødy bajt przed zapisem

jest kasowany. Operacja przygoto-

wania do programowania trwa pra-

wie 20ms. W†tym czasie znaki

przychodz¹ce po RS s¹ gromadzone

w†buforze odbiorczym.

Sama procedura programowania

jest dosyÊ skomplikowana. Naj-

pierw sprawdzana jest wartoúÊ baj-

tu w†pamiÍci procesora. Jeúli jest

taka sama jak bajtu przeznaczonego

do zapisu, nastÍpuje wyjúcie z†pro-

cedury. Jeúli bajty s¹ rÛøne, wy-

sy³ana jest sekwencja zapisuj¹ca

pamiÍÊ, nastÍpnie przeprowadzana

jest weryfikacja, aø do poprawnego

odczytu (wtedy nastÍpuje wyjúcie

z†procedury) lub przekroczenia cza-

su 10ms, co oznacza niepowodze-

nie zapisu. Gdy zapis siÍ nie

powiedzie, powyøsza sekwencja jest

powtarzana jeszcze 3†razy, przy

czym dwie ostatnie prÛby s¹ po-

przedzone zerowaniem uk³adu.

Takie skomplikowanie procedu-

ry mia³o na celu wyeliminowanie

ewentualnych b³ÍdÛw, jakie mog-

³yby siÍ†pojawiÊ podczas transmis-

ji po SPI. W†pocz¹tkowym stadium

uruchamiania emulatora pos³ugi-

wano siÍ prostszymi procedurami,

co powodowa³o czÍste pojawianie

siÍ b³Ídu ìB³¹d zapisu bajtu do

procesoraî. Po poprawnym zapro-

gramowaniu ca³ego kodu badany

jest stan jumperÛw LOCK0

i†LOCK1. Zaleønie od ich stanu

ustawiane s¹ bity zabezpieczaj¹ce

pamiÍÊ procesora przed odczytem.

I†tak odpowiednio:

zworki

ustawione bity

LOCK0 LOCK1

rozwarty rozwarty żaden

zwarty rozwarty 1

rozwarty zwarty 1 i 2

zwarty zwarty 1, 2 i 3

Naleøy wspomnieÊ, øe stan

jumperÛw jest badany przed kaø-

d¹ operacj¹ programowania. DziÍ-

ki temu moøna go zmieniaÊ pod-

czas pracy urz¹dzenia.

PrzypomnÍ znaczenie tak usta-

wionych bitÛw:

Tab. 1.

LED LED Stan urządzenia

BUSY ERROR

zgaszona zgaszona Tryb emulacji

miga zgaszona Zajętość emulatora

zgaszona miga

Przekroczony adres

zgaszona świeci

Przekroczono czas

oczekiwania na

transmisję RS

świeci

miga

Błąd pliku IntelHex

miga

Błąd zapisu bajtu do

procesora

świeci świeci

Przepełniony bufor

odbiorczy RS

miga

Przepełnienie stosu

naprze− naprze−

miennie miennie

Elektronika Praktyczna 12/2000

Emulator 8051 do Amigi

Tab. 2.

Tryb pracy

emulator

programator programator

testowanie

W†przypadku ostatniego b³Ídu

najczÍúciej pomaga ponowne wy-

s³anie pliku do emulatora.

Przepe³niony bufor odbiorczy

RS - ten b³¹d nie powinien siÍ

pojawiÊ. Funkcja uøyteczna pod-

czas pisania oprogramowania emu-

latora. B³¹d moøe siÍ pojawiÊ, gdy

bufor jest prawie pe³ny i†s¹ prob-

lemy z†zapisem bajtu do proceso-

ra. Nast¹pi wtedy szybkie zape³-

nienie bufora. Wyjúciem z†sytuacji

jest ponowienie transmisji.

Przepe³nienie stosu - ten b³¹d

nie powinien siÍ pojawiÊ. Funkcja

uøyteczna podczas pisania oprog-

ramowania emulatora.

B³¹d bÍdzie wskazywany przez

5†sekund. Przez ten czas emulator

nie reaguje na wysy³ane do niego

rozkazy i†pliki. W†przypadku b³Í-

du ìPrzepe³nienie stosuî koniecz-

ne jest zerowanie. Jeúli transmisja

przebieg³a prawid³owo, diody zo-

stan¹ wygaszone.

8051

SPI

89S8252

programatora

R11

Jumper EA

rozwarty

zwarty

JP1

rozwarty

zwarty

IC4

−

+ (do zapro

−gramowania)

−

C10

−

Q2 (4..12MHz)

−

+ − element musi być zamontowany

− − element nie może być zamontowany

X − element może być zamontowany

1. Instrukcje MOVC wykonuj¹-

ce program zapisany w†pamiÍci

zewnÍtrznej nie mog¹ pobieraÊ

bajtÛw kodu z†pamiÍci wewnÍtrz-

nej. W†trakcie operacji zerowania

stan wyprowadzenia EA jest prÛb-

kowany i†zapisywany w†zatrzas-

ku, a†przeprogramowywanie pa-

miÍci Flash jest zabronione.

2. Jak wyøej, ponadto weryfi-

kacja programu jest zablokowana

(nie moøna odczytaÊ kodu progra-

mu).

3†Jak wyøej, ponadto wykony-

wanie programu zewnÍtrznego jest

zablokowane.

Po zaprogramowaniu procesora

jest on przy³¹czany do z³¹cza

emulacyjnego. Dodatkowo genero-

wany jest sygna³ zeruj¹cy urucha-

miany system. Jeúli podczas pro-

gramowania wyst¹pi b³¹d, jest on

sygnalizowany diodami LED.

W†tab. 1†przedstawiono wszystkie

moøliwe stany diod LED.

B³¹d pliku IntelHex - moøe

oznaczaÊ:

- b³Ídn¹ sumÍ kontroln¹ rekordu

pliku IntelHex,

- niewykrycie pocz¹tku rekordu

pliku IntelHex (znak ì:î),

- z³y typ nag³Ûwka (powinien byÊ

$00 - dane, inne wartoúci mog¹

oznaczaÊ adresy startowe itp.),

- b³¹d sumy kontrolnej.

Najbardziej prawdopodobna

przyczyna wyst¹pienia b³Ídu to

wys³anie pliku w†formacie innym

niø IntelHex.

B³¹d zapisu bajtu do procesora

- nie moøna zapisaÊ bajtu do

procesora. Weryfikacja przez 10ms

nie jest poprawna. Przyczyn¹ wys-

t¹pienia b³Ídu moøe byÊ:

- brak procesora AT89S8252

w†podstawce lub uruchamianym

systemie,

- brak po³¹czenia emulatora z†proce-

sorem w†uruchamianym systemie,

- brak oscylacji generatora zegaro-

wego w†programowanym proce-

sorze lub czÍstotliwoúÊ niøsza

niø 4MHz,

- zak³Ûcenia na liniach SPI.

Moøliwe warianty

Jeúli wykorzystujemy urz¹dzenie

jako emulator 8051, nie musimy

montowaÊ R11. Nie mog¹ byÊ

zamontowane elementy: C9, C10

i†Q2, a†jumpery JP1 i†EA musz¹

byÊ rozwarte. Jeúli chcemy wyko-

rzystaÊ urz¹dzenie jako programa-

tor procesorÛw w†systemie (za po-

úrednictwem SPI), naleøy zamonto-

waÊ R11 i†zewrzeÊ jumper JP1. R11

jest konieczny, aby wymusiÊ niski

poziom na wejúciu zeruj¹cym pro-

gramowanego procesora. Urucha-

miane urz¹dzenie ³¹czymy z†pro-

gramatorem taúm¹ 6-øy³ow¹.

Zawiera ona linie niezbÍdne do

programowania, a†takøe jest ni¹

dostarczane zasilanie do programa-

Tryby pracy urz¹dzenia

Tryb emulacji - oznacza stan

spoczynkowy programatora, pro-

cesor IC4 jest pod³¹czony do

z³¹cza emulacyjnego.

ZajÍtoúÊ emulatora - oznacza

transmisjÍ danych (w tym czasie

migocze LED ìDataî), czyszczenie

pamiÍci procesora lub wysy³anie

sygna³u zerowania do uruchamia-

nego systemu.

Przekroczony adres - prÛbowa-

no zapisaÊ pamiÍÊ programu

ponad adres $1FFF lub pamiÍÊ

danych ponad adres $07FF.

Przekroczono czas oczekiwania

- nie otrzymano znaku koÒca

pliku IntelHex w†ci¹gu 10 se-

kund. Prawdopodobn¹ przyczyn¹

moøe byÊ przerwana transmisja

lub wys³anie pliku w†innym for-

macie niø IntelHex.

Rys. 2. Rozmieszczenie elementów na płytce drukowanej.

Elektronika Praktyczna 12/2000

Emulator 8051 do Amigi

tora. W†tym trybie podstawka pod

IC4 musi byÊ pusta. C9, C10 i†Q2

nie musz¹ byÊ zamontowane.

Urz¹dzenie moøna wykorzystaÊ

takøe jako programator AT89S8252.

Sens takiego trybu pracy jest w¹t-

pliwy, ale u³atwi³ testowanie pro-

gramatora. W†tym trybie w†miejsce

IC4 umieszczamy procesor do za-

programowania (wtedy R11, C9,

C10, Q2 musz¹ byÊ zamontowane,

a†JP1 zwarty). Aby zaprogramowaÊ

procesor naleøy:

1.umieúciÊ procesor do zaprogra-

mowania w†IC4,

2.pod³¹czyÊ zasilanie +5V do pro-

gramatora,

3.wys³aÊ RS-em plik IntelHex,

4.od³¹czyÊ zasilanie,

5.wyj¹Ê zaprogramowany procesor

z†podstawki.

W† tab. 2 przedstawiono wszys-

tkie tryby pracy programatora.

Ω

(jedn¹ do pinu P1.0, drug¹ do

P1.1). Na p³ytce jest miejsce na

LED-y i†rezystory oznaczone

RTEST1, RTEST2, DTEST1

i†DTEST2.

4. Pod³¹czyÊ zasilanie 5V.

5. Wys³aÊ do Programatora pro-

gram ìTest8252.hexî. W†czasie

transmisji dioda D3 (ìBusyî)

migocze i†da siÍ teø zauwaøyÊ

modulacjÍ jasnoúci D2 ìdataî.

5. Gdy LED-y zgasn¹, diody pod-

³¹czone do P1.0 i†P1.1 powinny

migotaÊ naprzemian.

Takie zachowanie úwiadczy

o†poprawnej pracy programatora.

Naleøy pamiÍtaÊ, aby przy nor-

malnej pracy emulatora nie by³y

zamontowane elementy testuj¹ce.

Pin LOCK1 spe³nia dwie funkcje.

Procesor odczytuj¹c go decyduje,

jakie bity zabezpieczaj¹ce ustawiÊ,

natomiast w†czasie programowa-

nia wystÍpuj¹ tam ujemne impul-

sy o†czasie trwania rÛwnym cza-

sowi programowania jednego baj-

tu. Pin ten moøe byÊ pomocny

przy okreúlaniu przyczyny wyst¹-

pienia b³Ídu przepe³nienia bufora

RS lub b³Ídu zapisu do procesora.

Typowy czas programowania baj-

tu jest rÛwny 3,8ms. Jeúli czas

zwiÍkszy siÍ do 5ms, nast¹pi

szybkie zape³nienie bufora RS.

W†miejsce C9, C10 i†Q2 warto

zamontowaÊ odcinki listwy

z†gniazdkami (tulipanowej), dziÍki

temu elementy te moøna umiesz-

czaÊ tam w†zaleønoúci od potrzeb.

WYKAZ ELEMENTÓW:

Rezystory

R1: 1k

Ω

R4, R5, R7, R11: 470

Ω

Kondensatory

C1, C4, C8: 10

C2, C3: 27pF

C5..C7: 100nF

Półprzewodniki

D1: 1N4148

D2..D5: LED

D7: 1N4007

IC1: AT89C2051

IC2, IC3: 4053

IC4: 89S8252

OPT1: CNY−17

Różne

Q1: 12,000MHz

CON−1: DB9PIN−M

CON−2: IDC40

Elementy opcjonalne (patrz tekst)

C9, C10: 27pF

Q2: min 4,000MHz

Elementy opcjonalne do

testowania urządzenia

(patrz tekst)

DTEST1, DTEST2: LED

RTEST1, RTEST2: 470

Montaø i†uruchomienie

Schemat montaøowy przedsta-

wiono na rys. 2 . Montaø trady-

cyjnie rozpoczynamy od zwor.

W†dalszej kolejnoúci montujemy

rezystory, podstawki, kondensato-

ry, z³¹cze emulacyjne, listwy do

jumperÛw, pÛ³przewodniki, na

koÒcu gniazdo RS.

Kabel emulacyjny wykonujemy

zgodnie z† rys. 3 . Taúma nie powin-

na byÊ zbyt d³uga (max. 15..20cm).

Pod³¹czamy zasilanie, sprawdzamy

napiÍcia zasilania uk³adÛw scalo-

nych. Pod³¹czamy urz¹dzenie do

komputera standardowym kablem

RS ze skrzyøowanymi liniami TxD

i†RxD. Uruchamiamy program ter-

minalowy i†po ustawieniu przed-

stawionych wczeúniej parametrÛw

transmisji naciskamy dowolne kla-

wisze. Dioda D2 ìDataî powinna

migotaÊ. Teraz moøna umieúciÊ

uk³ady w†podstawkach. Programa-

tor moøna przetestowaÊ bez umiesz-

czania sondy w†uruchamianym sys-

temie. W†tym celu naleøy:

Po klikniÍciu na nich, pamiÍÊ

procesora zostanie wyczyszczona

lub wys³any bÍdzie sygna³ zero-

wania do uruchamianego systemu.

Oczywiúcie nic nie stoi na prze-

szkodzie, aby skrypty ìpodpi¹Êî

pod klawisze funkcyjne. W†pliku

ìCompiler.DokPLî opisano dok³ad-

nie sposÛb instalacji asemblera

8051. Naleøy jeszcze dodaÊ, øe na

p³ycie CD-EP12/2000B znajduj¹

siÍ skrypty i† include dla kitÛw

AVT-2250 i†AVT-498 (programa-

tor-emulator AT89Cx051).

Sławomir Skrzyński, AVT

Obs³uga

Teraz co nieco o†obs³udze i†pi-

saniu programÛw. Aby zaprogramo-

waÊ procesor, wystarczy wys³aÊ RS-

em plik IntelHex. Moøna to zrobiÊ

systemow¹ komend¹ Copy . Aby

wyzerowaÊ uruchamiany system, na-

leøy wys³aÊ RS-em tekst: @emu8051

@r. Aby wyczyúciÊ pamiÍÊ progra-

mowanego procesora, naleøy wys³aÊ

RS-em tekst: @emu8051 @c.

Autor, chc¹c u³atwiÊ øycie

uøytkownikom emulatora, stwo-

rzy³ odpowiednie skrypty (pliki

wsadowe), ktÛre uruchamiaj¹ kom-

pilacjÍ, wys³aj¹ sygna³ zeruj¹cy

do uruchamianego systemu lub

czyszcz¹ pamiÍÊ procesora. Ikony

plikÛw: ì@resetî i†ì@clearî moøna

wyci¹gn¹Ê na blat Workbencha.

Najnowsze wersje oprogramowa-

nia dla Amigi i†PC bÍd¹ dostÍpne

na stronie www.ep.com.pl w†dziale

download i†pod adresem: http://

home.mck.pl/~r-mik.

Uwagi, propozycje, zauwaøone b³Í-

dy proszÍ przesy³aÊ na adres: skrzyn-

ski@zt.wloclawek.tpsa.pl, w†polu treúÊ

listu umieúciÊ: emulator 8051.

Rys. 3. Sposób wykonania kabla

emulacyjnego.

Wzory p³ytek drukowanych w for-

macie PDF s¹ dostÍpne w Internecie

pod adresem: http://www.ep.com.pl/

pcb.html oraz na p³ycie CD-EP12/

2000 w katalogu PCB .

Elektronika Praktyczna 12/2000

Ω

R2, R3, R8..R10: 10k

1. ZewrzeÊ jumper JP1 i†EA.

2. ZamontowaÊ C9, C10, Q2.

3. PrzylutowaÊ dwie diody LED

z†rezystorami szeregowymi 470

R6: 510

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: