Depurador para microcontroladores da família NS908. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Recentemente, no mercado russo existem muitos microcontroladores (MCs) de chip único em pacotes DIP e SOIC com o número de pinos de 8 a 28. Esses MCUs são baratos, têm uma faixa estendida de tensão de alimentação de 2,7...6 V, e pode ser cronometrado sem o uso de um ressonador de quartzo. Eles são usados ​​com sucesso em designs amadores. Porém, ferramentas para depuração de dispositivos em um microcontrolador, capazes de simular não apenas por software, mas também por hardware a operação de um sistema real, respondendo a todos os sinais de entrada e gerando sinais de saída, são na maioria dos casos muito complexas e caras para uso na prática amadora. Para microcontroladores de oito bits da família NS908, um depurador com tais propriedades pode ser feito de forma independente.

As principais características da família HC908 de MKs produzidos pela Motorola são apresentadas na Tabela. 1.

A possibilidade de simplesmente implementar um depurador de hardware se baseia no fato de que todos os MKs desta família, independente da configuração interna, possuem duas características importantes. Em primeiro lugar, a memória de programa incorporada é fabricada com tecnologia FLASH e é multiprogramável. No módulo FLASH RPOM, além das próprias células de memória, existe um conversor elevador de tensão, que permite apagar e programar o RPOM sem conectar uma fonte de tensão externa adicional ao MK.

Em segundo lugar, é fornecido um modo de depuração especial, no qual o programa monitor de depuração armazenado na memória do MK é ativado durante sua fabricação. Contém um driver para troca de informações com um dispositivo externo através de uma linha de comunicação bidirecional de fio único e rotinas para execução de seis comandos recebidos através desta linha, por exemplo, de um computador pessoal (PC). Através destes comandos é possível ler todas as informações localizadas na memória do MK, ou gravá-las ali, bem como lançar o programa para execução a partir de qualquer endereço [1].

Usando comandos de depuração, você pode criar software de PC personalizado que faz o seguinte:

• carregar na RAM do MK o programa para apagar/programar a FLASH ROM;
• carregar na memória FLASH do programa aplicativo MC (desenvolvido);
• lançar um programa aplicativo para execução a partir de um determinado endereço em tempo real com parada no ponto de controle desejado;
• transmissão para o PC do estado dos registros e células de memória do MK após parada em um ponto de verificação.

Tudo isso permite criar um programador e depurador em tempo real [2], utilizando apenas os recursos internos da família de microcontroladores HC908. Basta fazer uma placa de interface com um PC e utilizar um pacote de software que inclui o ambiente de desenvolvimento integrado WinlDE, o macro assembler CASM08, o software ICS08 e simuladores in-circuit, o depurador in-circuit em tempo real DEBUG08 e o PROG08 programador. Este pacote pode ser encontrado no site como um shell de software para o simulador de circuito ICS08. É distribuído gratuitamente e sem restrições.

A placa de interface executa duas funções: coloca o MK no modo de depuração e converte os sinais da interface bidirecional de fio único do MK em sinais padrão da porta serial do PC. Para transferir qualquer membro da família HC908 para o modo de depuração, você deve fazer o seguinte:

• conectar as entradas de interrupção IRQ e reset RST a uma fonte de sobretensão UTST = 8,5 V;
• nas linhas de porta indicadas na tabela. 2, defina a combinação de sinais lógicos: PTx1=1, PTx2=0, PTx5=1. Na linha RTxZ - log. 0 se a frequência do ressonador de quartzo for 4,9152 MHz, ou log. 1 se for 9,8304 MHz. Para o modelo MC KX, o estado de RTxZ é sempre log. 0, mas para RK e RF isso não importa. Esses MCUs sempre operam a uma frequência de clock de 9,8304 MHz. Para os modelos GR e GP é definido PTx4=0; ao usar um ressonador de quartzo com frequência de 32,768 kHz, um log é aplicado à entrada IRQ. 0, e o estado de RTxZ é indiferente;
• dentro de algumas dezenas de milissegundos a partir do momento em que a tensão de alimentação de 5 V é aplicada, mantenha a entrada de redefinição MK (RST) no estado de registro. 0. Em seguida, aumente a tensão para UTST.

Como resultado, o MK entrará no modo de depuração. Depois disso, os níveis de sinal nas linhas PTx1-PTx4 podem ser alterados em qualquer ordem. No entanto, a tensão UTST na entrada RST deve permanecer inalterada em 8,5 V. Na entrada IRQ, o sinal pode mudar durante a depuração e, como resultado de definir o nível lógico aqui como baixo, uma solicitação de interrupção é gerada. A alta tensão lógica neste pino pode ser elevada para UTST. Durante o processo de depuração, através da linha de entrada/saída PTx5, ocorre a troca bidirecional de informações entre o MK e o PC a uma velocidade de 9600 Baud.

O diagrama da placa de interface é mostrado na figura. Ele contém apenas cinco fichas.

(clique para ampliar)

O soquete XS1 está conectado ao plugue da porta PC COM. O plugue XP1 é usado para conectar ao sistema microcontrolador que está sendo depurado (destino). Esta última placa deve possuir um conector acoplado, cujos contatos são conectados aos pinos MK conforme Tabela. 3.

O chip DD3 converte os níveis de sinal da interface RS-232 em níveis lógicos TTL e vice-versa. Os elementos buffer tri-state DD4.1 e DD4.2 transformam a linha MK bidirecional (PTx5) em duas unidirecionais (TXD e RXD), características do RS-232. Em vez do MC145407 indicado no diagrama, outros dispositivos funcionalmente semelhantes podem ser usados ​​​​como DD3, por exemplo, ADM202E ou ADM232L, que diferem na pinagem.

Além dos estágios de conversão de nível, cada um desses microcircuitos possui fontes de tensão integradas de +10 e -10 V. A primeira é usada para obter uma tensão de +7 V usando o divisor R10R8,5. fonte interna é de aproximadamente 2 mA. Para suportar tal corrente, não é recomendado o uso de capacitores C4 - C7 com capacidade inferior à especificada na ficha técnica do microcircuito utilizado.

O sinal DTR através do buffer do chip DD3 e do elemento DD4.3 é fornecido à base do transistor VT5, que controla as chaves dos transistores VT2 e VT3. O transistor VT2 comuta a tensão +5 V e VT3 - UTST.

Enquanto na linha DTR há um log. 1, os transistores VT2 e VT3 estão fechados, o capacitor C1 está descarregado. Neste momento, um sinal de reset (log. 0) é aplicado à entrada RST do MC. Com a transição do DTR para o estado log. 0 e abrindo a chave no transistor VT2 começa a carregar o capacitor C1. Quando a tensão em C1 atingir o limite de disparo do microcircuito DD1, um log será definido em sua saída. 1. Isso levará à transição do sinal na entrada RST do MC para o mesmo estado com o nível de tensão aumentado para 8,5 V. Como resultado, o MK entrará no modo de depuração. O elemento DD2.3 resume logicamente os sinais de reset vindos do PC e do dispositivo que está sendo depurado (este último através da linha RST_IN), o que garante que o MK entre novamente no modo de depuração quando um sinal de reset interno for gerado.

A combinação de níveis lógicos nas linhas PTx1-PTx4 necessária para inserir o MK no modo de depuração é criada usando o microcircuito DD5. Quando a chave é fechada no transistor VT2, as saídas de seus elementos são acionadas. Depois que o MK é alternado para o modo de depuração, as saídas vão para o terceiro estado, portanto, outras linhas especificadas de portas MK na placa de destino podem ser usadas a critério do desenvolvedor.

O sinal de solicitação de interrupção IRQ_IN do sistema alvo é enviado para a entrada do elemento DD2.4 e retorna através da chave no transistor VT4. Esta solução garante o nível de tensão necessário na linha IRQ no momento em que o MC entra no modo de depuração e permite “passar” sinais de solicitação de interrupção externa durante o processo de depuração sem o risco de danificar sua fonte com aumento de tensão.

Os jumpers X1 e X2 são usados ​​para alinhar os níveis nas linhas PTx1-PTx4 com a frequência do clock do MK. O Jumper X1 é instalado ao usar o HC908GR/GP MK com um ressonador de quartzo na frequência de 32,768 kHz. A posição do jumper X2 determina o nível do sinal na linha RTx9,8304 necessário para configurar o MK para operar em modo de depuração com ressonador de quartzo na frequência de 4,9152 ou XNUMX MHz.

Se a frequência do clock operacional do microcontrolador do sistema alvo diferir daquelas especificadas, é possível aplicar um sinal externo OSC1 da frequência necessária durante a depuração. Para tanto, é utilizado um gerador baseado nos elementos DD2.1 e DD2.1.

Os chips DD4, DD5 MS74NS125 podem ser substituídos por contrapartes domésticas KR1554LP8.

Literatura

1. Remizevich T. Microcontroladores para aplicações embarcadas. Das abordagens gerais às famílias HC05 e HC08 da Motorola. - M.: DODEKA, 2000.
2. Kobakhidze Sh. Microcontroladores para iniciantes. E não só... Ferramentas para desenvolvimento e depuração de dispositivos no MK. - Rádio, 2000, nº 4, p. 22, 23.

Autor: D.Panfilov, T.Remizevich, A.Arkhipov

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