嵌入式系统与单片机

Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,嵌入式系统与单片机,北京科技大学电子信息系,PIC,单片机部分主要内容,PIC,单片机微处理器体系结构,PIC,单片机存储器组织与寻址方式,PIC,单片机指令系统与汇编语言,集成开发环境,MPLAB_IDE,PIC,单片机常用的周边功能模块,参考书,1 刘和平主编，单片机原理及应用，重庆大,学出版社，,2002,年（）,2,刘和平等编著，,PIC16F87X,单片机实用,软件与接口技术，北航出版社，2002年,3,刘笃仁著,.PIC,软硬件系统设计,.,北京：电,子工业出版社，,2004,年,4,李学海编，,PIC,单片机实用教程（基础,篇、提高篇），北航出版社，,2002,年,第五讲,PIC,单片机的开发工具,MPLAB ICD2,在线调试器,MPLAB IDE,集成开发软件,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,MPLAB IDE,是一种在,PC,机上运行的软件，用来为,Microchip,单片机开发应用程序。由于它提供了一种单一的集成环境来为嵌入式单片机开发程序代码，因此被称为集成开发环境或,IDE,。,MPLAB IDE,是在台式计算机上运行的程序系统，它有助于编写、编辑和调试程序代码，并将其烧写到单片机中。,MPLAB IDE,在,PC,机上运行，包含设计和部署嵌入式系统应用所需的全部组件。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,MPLAB IDE,的功能：,编写程序,调试程序,在调试过程中，可以测试代码，以观察变量在程序执行过程中各个点的值、进行检查、更改变量值和单步调试程序。,编译程序,使用编译器以及链接器汇编、编译和链接软件，以将程序代码翻译成二进制机器代码。,将二进制代码“烧写”到单片机中,单片机系统开发周期如下：,这一过程需要多种工具：编写代码的,编辑器,、管理,文件及设置的,项目管理器,、将源代码转换为机器码的,编译器,，以及多种连接到目标单片机的,硬件,或用来模拟单片机运行的,软件,。,MPLAB IDE,的内置组件,项目管理器,项目管理器管理要编辑的文件和其他相关文件，以便将这些文件送至语言工具进行汇编或编译，并最终送至链接器。,链接器的任务是将来自汇编器、编译器和库的目标代码片段存放到嵌入式控制器的恰当存储区，并确保各个模块之间可以相互协调（或“链接在一起”）。从汇编、编译到链接的整个操作过程被称为项目“,build”,。,使用,MPLAB,项目管理器，每个文件可以根据需要调用不同的语言工具。并且编译过程会将所有的语言工具操作集成到一起。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,编辑器,文本编辑器用于编写代码。这不是普通的文本编辑器，而是专门为编写,MicrochipMCU,的代码而设计的编辑器。,它可以识别文本中的语法结构，并采用彩色编码来区分各种元素，如指令助记符、,C,语言结构和注释。编辑器支持编写源代码常用的操作，如查找,C,语言中的匹配花括号、注释和取消注释代码段、查找多个文件中的文本以及添加特殊书签等。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,汇编器,/,链接器和语言工具,汇编器可以单独使用来汇编单个文件，也可以与链接器配合使用，以从不同的源文件、库和重新编译的目标文件生成一个项目。链接器负责将编译后的代码分配到目标单片机的存储区中。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,调试器,Microchip,调试器允许使用断点、单步调试、,watch,窗口以及目前,MPLAB IDE,调试器中的所有功能。将它与编辑器配合使用，可以将正在调试的目标中的信息与源代码相关联。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,执行引擎,MPLAB IDE,中具有适用于所有,PICmicro,和,dsPIC,器件的软件模拟器。这些软件模拟器使用,PC,机来模拟,PICmicro,和,dsPIC,器件的指令和某些外设功能。还可以使用可选的在线仿真器和在线调试器通过在应用硬件中运行代码来测试代码。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,语言工具,PIC,汇编语言、,C,语言,目标调试,在开发环境中，代码的执行是在调试器中测试的。调试器可以是软件程序，用来模拟单片机的操作以便进行测试，也可以是特殊的仪器，用来分析在应用程序中执行的代码。,MPLAB IDE,中内置了软件模拟器，因此不需要任何其他硬件就可以对程序进行测试。,软件模拟器是一种软件调试器，软件模拟器的调试功能与硬件调试器的功能几乎完全相同，学习起来非常容易。由于软件模拟器使用,PC,机中的,CPU,来模拟单片机的操作，因此它通常比实际单片机运行得要慢一些。,MPLAB IDE,为所有的,PICmicro,和,dsPIC,处理器提供了许多软件模拟器。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,MPLAB-SIM,（,Software Simulator,）,这是一种代替价格较贵的硬件仿真器的调试工具，也是一种非实时、非线性的纯软件的调试工具。借助这个工具软件，我们可以不需要任何额外的附加硬件，仅用软件的手段，来模仿,PIC,系列单片机的指令的执行和信号的输入,/,输出，从而实现对用户自编单片机源程序的模拟运行、功能调试和深层次逻辑错误查找。相当于提供了一种虚拟的实战环境。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,MPLAB-SIM,的局限性：,一是它还不能模拟,PIC16F87X,片内一些特殊的外围模块；,二是不能查找目标板上的电路错误；,三是执行速度慢，只适合那些实时性要求不高的程序。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,MPLAB-ICD2 Debugger,（在线调试工具,ICD,的支持程序）,这是一种专门与,ICD,配合使用的支持程序，,ICD,是,Microchip,公司专为,PIC16F87X,设计的一种廉价在线调试工具套件，在下一节中介绍。,另外，还包含一些其他工具软件。,例如：程序模块连接器、库程序管理器、,C,语言编译器、硬件在线仿真器的支持程序、目标程序烧录器的支持程序等。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,在,MPLAB IDE,中，可以使用两种类型的硬件：编程器和硬件调试器。,编程器直接将机器码从,PC,机传送到目标单片机的片内存储器中。然后就可以将单片机插入到应用中了，并希望单片机中的程序能够按设计运行。,但是，代码通常都不会完全按照预期运行，设计人员需要检查代码及其在应用中的运行状况，以决定如何修改源代码，使之能够按预期运行。这个过程被称为调试。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,如前所述，软件模拟器可以用于测试代码的运行，但是一旦向单片机烧写了固件，就由软件模拟器之外的很多因素发挥作用了。,仅使用编程器，虽然可以更改代码，并将其重新烧写到单片机，然后插入目标进行重新测试，但如果代码比较复杂，这个过程就非常费时费力，而且很难弄清楚硬件中究竟发生了什么问题。,一、,MPLAB IDE,集成开发软件,在这种情况下，硬件调试器就非常有用了。,硬件调试器可以是在线仿真器，它使用专用硬件来代替实际的目标单片机。它也可以是在线调试器，使用具有特殊内置调试功能的单片机。,硬件调试器和软件模拟器一样，允许设计人员检查当代码执行到各个点时的变量，单步调试程序以检查硬件与专用电路交互时的指令。,二、,MPLAB ICD2,在线调试器,PICDEM2,目标电路板,（,1,）分别为,18,、,28,、,40,引脚的,IC,插座,（,2,）,9V,的电源输入插座和一个电池插座，板上工作电压为,5V,（,3,）,RS-232,串行接口可以直接连接,RS-232,接口,（,4,）电缆连接插座，可以通过电缆直接连接到,ICD2,调试器,（,5,）,5K,可调电位器，用来作为模拟信号的输入,（,6,）,3,个按钮开关，分别为复位按钮和外部开关信号的输入按钮,（,7,）绿色电源指示灯,（,8,）,4,个红色指示灯，分别与,PORTB,口的,RB0RB3,连接,（,9,）,J6,跳线开关，用来断开,4,个红色指示灯和,PORTB,口,（,10,）,4MHz,晶振,（,11,）晶体连接口,（,12,）,32.768KHz,晶体用于,Timer1,计时器,（,13,）,J7,跳线开关，用来断开板上,RC,振荡器,（,14,）,2568,的,EEPROM,（,15,）,LCD,显示屏,（,16,）蜂鸣器，,J9,用来断开蜂鸣器,（,17,）用户可使用的区域板,（,18,）,TC74,温度传感器,MPLAB ICD2,在线调试器,二、,MPLAB ICD2,在线调试器,MPLAB-ICD,是,Microchip,公司针对具有片内,FLASH,程序存储器的,PIC16F87X,系列单片机所研制的一套廉价的学习和开发工具。,MPLAB-ICD,既是一个编程器（既程序烧写器），又是一个实时在线调试器。,MPLAB-ICD,利用了,PIC16F87X,片内集成的在线调试器能力和,Microchip,公司的在线串行编程技术。,MPLAB-ICD,工作于,MPLAB,集成开发环境软件包之下，其仿真头直接连接到目标电路板上，如同将一片,PIC16F87X,插入到目标板内一样去运行用户编制的程序。,MPLAB ICD2,的功能特点,能以实时或单步方式运行用户程序,断电设置功能,在线调试功能,在线编程功能,工作电压范围：,3.05.5V,可从目标板上获取工作电源,对源程序直接进行代码级的调试,可工作于,MPLAB-IDE,环境下,可以用,USB,口或,RS-232,串行接口方式与微机系统相连,借助于,MPLAB-ICD,工具套件，用户可以实现：,软件调试,即在自己设计的,PIC16F87X,的应用电路中实时运行和调试自己的源程序。,硬件调试,即,用自己编制的程序来调试和检验自制目标板上的电路。,程序固化,即利用在线串行编程技术将自己设计的目标程序烧写到目标单片机中。,MPLAB ICD2,的局限性,MPLAB ICD2,工作过程中将会占用目标单片机的片内和引脚中的部分资源，这部分资源用户就不能再使用了。,MPLAB ICD2,所占用的目标单片机的部分资源如下：,系统复位引脚 ，用于编程电压,VPP,（约为,13V,）输入脚,禁止采用低电压方式进行在线串行编程,RB6,和,RB7,引脚保留为在线编程和在线调试时的通信专用,程序存储器中的首条指令（地址,0X0000,）必须放置一条空操作指令,NOP,占用了,8,级堆栈中的一级堆栈,SLEEP,指令在调试期间不能使用,6,个通用寄存器单元保留给调试监控程序使用,程序存储器的最后,256,或,288,个单元被保留用来存放调试监控程序,习题,1,MPLAB_IDE,集成开发软件包主要由哪些软件工具组成？,2,编辑器的主要用途是什么？,3,软件模拟器的主要用途是什么？它有哪些优点和局限性？,4 MPLAB ICD2,有哪些功能？,5 MPLAB ICD2,存在哪些局限性？,Thank You!,