单片机开发中的一些问题.doc

单片机硬件系统设计原则一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。 系统的扩展和配置应遵循以下原则： 1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响，考虑原则是：软件能实现的功能尽可能由软件实殃，以简化硬件结构。但必须注意，由软件实现的硬件功能，一般响应时间比硬件实现长，且占用CPU时间。 4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时，系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。 5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分，它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。 6、单片机外围电路较多时，必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时，系统工作不可靠，可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。 7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多，器件之间相互干扰也越强，功耗也增大，也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强，真正的片上系统SoC已经可以实现，如ST公司新近推出的PSD32系列产品在一块芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存储器、SRAM、A/D、I/O、两个串口、看门狗、上电复位电路等等。 单片机系统硬件抗干扰常用方法实践 影响单片机系统可靠安全运行的主要因素主要来自系统内部和外部的各种电气干扰，并受系统结构设计、元器件选择、安装、制造工艺影响。这些都构成单片机系统的干扰因素，常会导致单片机系统运行失常，轻则影响产品质量和产量，重则会导致事故，造成重大经济损失。 形成干扰的基本要素有三个： （1）干扰源。指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt， di/dt大的地方就是干扰源。如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可 能成为干扰源。 （2）传播路径。指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。典型的干扰传 播路径是通过导线的传导和空间的辐射。 （3）敏感器件。指容易被干扰的对象。如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC， 弱信号放大器等。 干扰的分类 1干扰的分类 干扰的分类有好多种，通常可以按照噪声产生的原因、传导方式、波形特性等等进行不同的分类。按产生的原因分： 可分为放电噪声音、高频振荡噪声、浪涌噪声。 按传导方式分：可分为共模噪声和串模噪声。 按波形分：可分为持续正弦波、脉冲电压、脉冲序列等等。 2 干扰的耦合方式 干扰源产生的干扰信号是通过一定的耦合通道才对测控系统产生作用的。因此，我有必要看看干扰源和被干扰对象之间的传递方式。干扰的耦合方式，无非是通过导线、空间、公共线等等，细分下来，主要有以下几种： （1）直接耦合： 这是最直接的方式，也是系统中存在最普遍的一种方式。比如干扰信号通过电源线侵入系统。对于这种形式，最有效的方法就是加入去耦电路。从而很好的抑制。 （2）公共阻抗耦合： 这也是常见的耦合方式，这种形式常常发生在两个电路电流有共同通路的情况。为了防止这种耦合，通常在电路设计上就要考虑。使干扰源和被干扰对象间没有公共阻抗。 （3）电容耦合： 又称电场耦合或静电耦合 。是由于分布电容的存在而产生的耦合。 （4）电磁感应耦合： 又称磁场耦合。是由于分布电磁感应而产生的耦合。 （5）漏电耦合： 这种耦合是纯电阻性的，在绝缘不好时就会发生。 常用硬件抗干扰技术 针对形成干扰的三要素，采取的抗干扰主要有以下手段。 1 抑制干扰源 抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。 减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。 抑制干扰源的常用措施如下： （1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。仅加 续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可 动作更多的次数。 （2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。 （3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。 （4）电路板上每个IC要并接一个0.01F0.1F高频电容，以减小IC对电源的 影响。注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电 容的等效串联电阻，会影响滤波效果。 （5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。 （6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。 2 切断干扰传播路径 按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。 所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。电源噪声的危害最大，要特别注意处理。 所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距，用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。 切断干扰传播路径的常用措施如下： （1）充分考虑电源对单片机的影响。电源做得好，整个电路的抗干扰就 解决了一大半。 许多单片机对电源噪声很敏感,要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。比如，可以利用磁珠和电容组成形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100电阻代替磁珠。 （2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加形滤波电路）。（3）注意晶振布线。晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。 （4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。尽可能把干扰源（如电机、继电器）与敏感元件（如单片机）远离。 （5）用地线把数字区与模拟区隔离。数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。A /D、D/A芯片布线也以此为原则。 （6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。 大功率器件尽可能放在电路板边缘。 （7）在单片机I/O口、电源线、电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器、屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。 3 提高敏感器件的抗干扰性能 提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声 的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。 提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下： （1）布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。 （2）布线时，电源线和地线要尽量粗。除减小压降外，更重要的是降低耦 合噪声。 （3）对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。 （4）对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813， X5043，X5045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。 （5）在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。 （6）IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。 4 其它常用抗干扰措施 交流端用电感电容滤波:去掉高频低频干扰脉冲。 变压器双隔离措施:变压器初级输入端串接电容,初、次级线圈间屏蔽层与初级间电容中心接点接大地,次级外屏蔽层接印制板地,这是硬件抗干扰的关键手段。次级加低通滤波器:吸收变压器产生的浪涌电压。 采用集成式直流稳压电源:因为有过流、过压、过热等保护。 I/O口采用光电、磁电、继电器隔离，同时去掉公共地。 通讯线用双绞线:排除平行互感。 防雷电用光纤隔离最为有效。 A/D转换用隔离放大器或采用现场转换:减少误差。 外壳接大地:解决人身安全及防外界电磁场干扰。 加复位电压检测电路。防止复位不充份,CPU就工作,尤其有EEPROM的器件,复位不充份会改变EEPROM的内容。 印制板工艺抗干扰： 电源线加粗，合理走线、接地，三总线分开以减少互感振荡。 CPU、RAM、ROM等主芯片,VCC和GND之间接电解电容及瓷片电容，去掉高、低频干扰信号。 独立系统结构,减少接插件与连线，提高可靠性,减少故障率。 集成块与插座接触可靠,用双簧插座,最好集成块直接焊在印制板上，防止器件接触不良故障。 有条件采用四层以上印制板,中间两层为电源及地 一、汇编软件汇编失败原因分析： 这里采用Keil C51软件包中的宏汇编器A51作为编绎器，单片机的汇编语言编写时要注意一定的语法，详细介绍可以参考相关参考书，语法错误会造成汇编失败，常见的汇编错误如下：1. 标号重复： 常见于复制、粘贴程序时忘记修改标号，造成出现多个相同的标号，标号是不允许重复的。2标点符号以全角方式输入： 汇编程序要求标点符号为半角方式，否则汇编失败。可以在输入：，;时切换到半角方式，或者在大写状态输入标点符号，这也是很容易犯而且不容易发觉的错误。3数值FFH 前遗漏0： 根据要求应该在af前加0，写成0FFH4字母O和数字0搞混： 有时候这两个字看上去完全相同，要注意哦5标号后边遗漏：6标号使用了特殊字符： 标号不能用指令助记符、伪指令、特殊功能寄存器名和8051在指令系统中用的“#”、“”等，长度以26字符为宜，第一字母必须是英文字母。比如：T1、T2、A、B这些字符有特定的含义，不允许用于标号。7AJMP跳转超过2K地址： AJMP属于短跳转命令，有2K地址范围的限制。8超过地址范围： JB P3.2,EXIT跳转超过128127个地址范围。这个是最容易出现的错误！你有可能程序刚才还能汇编编译成功，你加了一段程序后程序就提示出错了，你可以把JB P3.2,EXIT 转换成JNB P3.2,LD01AJMP EXIT LD01: AJMP EXIT9.字母I和数字1混淆：冒失鬼的常见问题。10.创造发明不存在的汇编语言指令：在编写程序程序的过程中可不欢迎这种创新，这种指令汇编程序不支持，芯片也不认可。11.符号“：”“；”最好用半角书写。 二、程序出错：1寄存器重复调用： 比如主程序中设定了R45,表示主程序循环执行5次，而其中的一个延时子程序又用到R4，使R4的值发生紊乱，造成程序无法正常执行。2硬件不熟悉： 单片机一般采用下拉输出，往往端口输出0驱动外设工作，和常见的正逻辑相反，容易搞错。编写汇编语言的忠告：要养成良好的程序书写习惯，比如标号对齐、参数对齐、注释对齐，这样看起来赏心悦目，也不容易出错。标号最好采用有意义的英文，这样比较直观，注释尽量详细准确，便于以后读懂，而且有利于其它程序中作为子程序模块的调用。还有要注意典型程序模块的积累，再复杂的程序也是由一个个小程序模块组成的，在初学阶段可以对典型程序比如：延时子程序、查表子程序、按键消抖子程序等编写实践一次，这样印象深刻，便于以后引用。 Keil C51开发系统基本知识1. 第一节 系统概述Keil C51是美国Keil Software公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统，与汇编相比，C语言在功能上、结构性、可读性、可维护性上有明显的优势，因而易学易用。用过汇编语言后再使用C来开发，体会更加深刻。Keil C51软件提供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全Windows界面。另外重要的一点，只要看一下编译后生成的汇编代码，就能体会到Keil C51生成的目标代码效率非常之高，多数语句生成的汇编代码很紧凑，容易理解。在开发大型软件时更能体现高级语言的优势。下面详细介绍Keil C51开发系统各部分功能和使用。2. 第二节 Keil C51单片机软件开发系统的整体结构C51工具包的整体结构，如图(1)所示，其中uVision与Ishell分别是C51 for Windows和for Dos的集成开发环境(IDE)，可以完成编辑、编译、连接、调试、仿真等整个开发流程。开发人员可用IDE本身或其它编辑器编辑C或汇编源文件。然后分别由C51及A51编译器编译生成目标文件(.OBJ)。目标文件可由LIB51创建生成库文件，也可以与库文件一起经L51连接定位生成绝对目标文件(.ABS)。ABS文件由OH51转换成标准的Hex文件，以供调试器dScope51或tScope51使用进行源代码级调试，也可由仿真器使用直接对目标板进行调试，也可以直接写入程序存贮器如EPROM中。图(1) C51工具包整体结构图3. 第三节 Keil C51工具包的安装1. 1. C51 for Dos在Windows下直接运行软件包中DOSC51DOS.exe然后选择安装目录即可。完毕后欲使系统正常工作须进行以下操作(设C:C51为安装目录)：修改Autoexec.bat，加入path=C:C51BinSet C51LIB=C:C51LIBSet C51INC=C:C51INC然后运行Autoexec.bat2. 2. C51 for Windows的安装及注意事项：在Windows下运行软件包中WINSetup.exe，最好选择安装目录与C51 for Dos相同，这样设置最简单(设安装于C:C51目录下)。然后将软件包中crack目录中的文件拷入C:C51Bin目录下。 4. 第四节 Keil C51工具包各部分功能及使用简介1. 1. C51与A511. (1) C51C51是C语言编译器，其使用方法为：C51 sourcefile编译控制指令或者C51 commandfile其中sourcefile为C源文件(.C)。大量的编译控制指令完成C51编译器的全部功能。包控C51输出文件C.LST，.OBJ，.I和.SRC文件的控制。源文件(.C)的控制等，详见第五部分的具体介绍。而Commandfile为一个连接控制文件其内容包括：.C源文件及各编译控制指令，它没有固定的名字，开发人员可根据自己的习惯指定，它适于用控制指令较多的场合。2. (2) A51A51是汇编语言编译器，使用方法为：A51 sourcefile编译控制指令或A51 commandfile其中sourcefile为汇编源文件(.asm或.a51)，而编译控制指令的使用与其它汇编如ASM语言类似，可参考其他汇编语言材料。Commandfile同C51中的Commandfile类似，它使A51使用和修改方便。2. 2. L51和BL511. (1) L51L51是Keil C51软件包提供的连接/定位器，其功能是将编译生成的OBJ文件与库文件连接定位生成绝对目标文件(.ABS)，其使用方法为：L51 目标文件列表库文件列表 to outputfile 连接控制指令或 L51 Commandfile源程序的多个模块分别经C51与A51编译后生成多个OBJ文件，连接时，这些文件全列于目标文件列表中，作为输入文件，如果还需与库文件(.LiB)相连接，则库文件也必须列在其后。outputfile为输文件名，缺少时为第一模块名，后缀为.ABS。连接控制指令提供了连接定位时的所有控制功能。Commandfile为连接控制文件，其具体内容是包括了目标文件列表，库文件列表及输出文件、连接控制命令，以取代第一种繁琐的格式，由于目标模块库文件大多不止1个，因而第2种方法较多见，这个文件名字也可由使用者随意指定。2. (2) Bl51BL51也是C51软件包的连接/定位器，其具有L51的所有功能，此外它还具有以下3点特别之处：a. 可以连接定位大于64kBytes的程序。b. 具有代码域及域切换功能(CodeBanking & Bank Switching)c. 可用于RTX51操作系统RTX51是一个实时多任务操作系统，它改变了传统的编程模式，甚至不必用main( )函数，单片机系统软件向RTOS发展是一种趋势，这种趋势对于186和386及68K系列CPU更为明显和必须，对8051因CPU较为简单，程序结构等都不太复杂，RTX51作用显得不太突出，其专业版软件PK51软件包甚至不包括RTX51Full，而只有一个RTX51TINY版本的RTOS。RTX51 TINY适用于无外部RAM的单片机系统，因而可用面很窄，在本文中不作介绍。Bank switching技术因使用很少也不作介绍。3. 3. DScope51，Tscope51及Monitor511. (1) dScope51dScope51是一个源级调试器和模拟器，它可以调试由C51编译器、A51汇编器、PL/M-51编译器及ASM51汇编器产生的程序。它不需目标板（for windows也可通过mon51接目标板），只能进行软件模拟，但其功能强大，可模拟CPU及其外围器件，如内部串口，外部I/O及定时器等，能对嵌入式软件功能进行有效测试。其使用方法为：DS51debugfileINIT(initfile)其中debugfile是一个Hex格式的8051文件，即待调试的文件其为可选的，可在进入dScope51后用load命令装入。Initfile为一个初使化文件，它在启动dScope51后，在debugfile装入前装入，装有一些dScope的初使化参数及常用调试函数等。下面是一个dScope.ini文件(for dos)的内容：Load .ds518051.iofMap 0,0xffffdScope51 for Windows则直接用鼠标进入，然后用load装入待调文件。2. (2) tScope51与dScope51不同的是Scope51必须带目标板，目前它可以通过两种方式访问目标板。(1) 通过EMul51在线仿真器，tScope51为该仿真器准备了一个动态连接文件EMUL51.IOT，但该方法必须配合该仿真器。(2) 通过Monitov51监控程序，这种方法是可行的，tScope51为访问Monitor51专门带有MON51.IOT连接程序，使用时可通过串口及监控程序来调试目标板。其使用方法为：TS51INIT(file_name.ini)其中file_name.ini为一个初使化文件。进入TS51后，必须装入IOT文件，可用的有MON51.IOT及EMUL51.IOT两种，如装入MON51.IOT：Load.C:C51TS51MON51.IOT CPUTYPE(80517)可惜的是tScope51只有for Dos的版本。3. (3) Monitor 51Monitor51是一个监控程序通过PC机的串口与目标板进行通信，Monitor操作需要MON51或dScope51 for Windows,后面部分将对Monitor51做较为详细的介绍。4. 4. Ishell及uVision1. (1) Ishell for Dos这是一个for Dos的IDE，直接在命令行键入Ishell，则进入该环境，它使用简单方便。其命令行与DOS命令行具有同样的功能，对单模块的Project直接由菜单进行编译连接，对多模块的project。则通过批处理，BAT文件进行编译连接，然后通过菜单控制由dScope51或tScope51对程序进行调试，因为是for dos的，不做太详细介绍。2. (2) uVision for WindowsuVision for Windows是一个标准的Windows应用程序，它是C51的一个集成软件开发平台，具有源代码编辑、project管理、集成的make等功能，它的人机界面友好，操作方便，是开发者的首选，具体配置及使用见第五部分。2. 第二章 Keil C51软件使用详解1. 第一节 Keil C51编译器的控制指令C51编译器的控制指令分为三类：源文件控制类，目标文件控制类及列表控制类。1. 1. 源文件控制类NOEXTEND：C51源文件不允许使用ANSI C扩展功能。DEFINE(DF)：定义预处理(在C51命令行)。2. 2. 目标文件(Object)控制类：COMPACT LARGE SMALL 选编译模式DEBUG(DB) 包含调试信息，以供仿真器或dSCope51使用。NOAMAKE(NOAM) 禁止AutoMake信息记录NOREGPARMS 禁止用寄存器传递参数OBJECTEXTEND(OE) Object文件包含附加变量类型信息OPTIMIZE(OT) 指定优化级别REGFILE(RF) 指定一个寄存器使用的文件以供整体优化用REGISTERBANK(RB) 指定一个供绝对寄存器访问的寄存器区名SRC 不生成目标文件只生成汇编源文件其它控件不常用。3. 3. 列表文件(listing)控制类：CODE(CD)：向列表文件加入汇编列表LISTINCLUDE(LC)：显示indude文件SYMBOLS(SB)：列表文件包括模块内所有符号的列表WARNINGLEVEL(WL)：选择“警告”级别2. 第二节 dScope51的使用1. 1. dScope51 for Dos总的来说dScope51具有以下特性：l 高级语言显示模式l 集成硬件环境模拟l 单步或“GO”执行模式l 存储器、寄存器及变量访问l Watch表达式之值l 函数与信号功能下面，具体说明在进入dScope51 for Dos之后，如何实现上述功能，dScope51采用下拉菜单格式和窗口显示控制，共有language、serial、exe、register四个窗口，其中exe为命令行窗口，language为程序窗口，serial为串口窗，register为寄存器窗。1. (1) 高级语言显示模式单击主菜单中的“View”，第一栏中的三条命令“Highlevel”、“Mixed”、“Assembly”分别对所装入的程序按照“高级”、“混合级”及“汇编级”三种方式显示，以方便调试使用。2. (2) 集成硬件环境模拟显示主菜单中“Peripheral”各条能显示模拟硬件环境的状态，其中：i/o Port：显示各I/O口之值，对8031而言SFR中的P1、P2、P3、P0与引脚之值分别列出：Interrupt：显示5个中断源的入口模式是否允许，优先级等中断状态。Timer：显示各定时/计数器的模式，初始值状态等。int Message：中断信息允许，如为允许(“”出现)，则当中断申请时，显示中断源信息。比如当中断发生时会显示：“interrupt Timer 0 occured”等A/D converter：显示A/D转换器状态无时，则提示“无”。Serial：串口信息显示，包括串口模式、波特产等Other：其它器件，如为8031则显示“ 无”3. (3) 单步或“Go”执行“F8”单步执行，“F5”全速执行到断点。或选主菜单中Trace单步执行CPU中的Go全速执行。4. (4) 存储器寄存器及变量访问外部存储器管理MAP菜单：设置(set)、取消(reset)、显示(Display)处理可用存储空间。修改Code代码：ASM命令存储器显示命令：D 类别为(X、D、I、B、C)修改存储器命令：E 有以下几种命令EB、EC、EI、EL、EF、EP复杂数据类型显示：Object命令；用以显示结构或数组的内容。欲使此命令有效，C51编译器必须有DB及OBJECTEXTEND两条。反汇编命令：U5. (5) “Watch”表达式之值在View菜单的“Watch”一栏中有四项：其中包括定义Watch Point(Define)、删除Watch Point(remove,kill all)，及自动更新选项。也可用WS、WK等命令代替，下面具体看“表达式”类型：dScope51一次最多可设16个WtchPoint表达式，显示于Watch Window之中，表达式可以是简单变量，也可是复杂数据类型如结构、数组和指向结构的指针等，例如：WS *ptimeWS ptimehourWS some_recordo，analog等等6. (6) 关于.IOF文件启动DS51后必须装入.IOF文件才能使CPU及Peripheral各项起作用，这个函数的使用是依据8051系列CPU的不同特点，装入8051各CPU硬件设备模拟驱动文件，比如8031CPU就必须load DS51目录下的8051.IOF。2. 2. dScope for WindowsdScope for windows具有dScope for dos的全部功能，此外，它还具有以下明显的优点：(1) 标准的Windows界面，操作更容易更简单； (2) 常用操作多用对话框，而非Dos的行命令方式；(3) 窗口资源更加丰富：存储器窗口、覆盖率分析、运行状态分析窗口，加强了调试功能；因为dScope for Windows功能强大，具体操作在第八章详细介绍。3. 第三节 Monitor51及其使用1. 1. Monitor51对硬件的要求(1) 硬件系统为51系列CPU；(2) 带5K外部程序存储器(从O地址开始)，存放Monitor51程序；(3) 256Bytes的外部数据存储器以及5K的跟踪缓冲区，此外，外部数据存储器必须足够容纳所有应用程序代码及数据，且所有外部数据存储器必须为冯诺伊曼存储器，即能一致访问XDATA与Code空间。(4) 一个定时器作为波特率发生器供串口使用；(5) 6 Bytes的空余堆栈。2. 2. Mon51的使用Mon51的使用途径有三种方式：(1) Dos行命令方式即先用install对MON51进行配置，然后用MON51进入Monitor状态，启用各种命令对Monitor51进行调试。(2) tScope51方式启动tScope51装入TS51目录下的MON51.IOT驱动文件，与目标板通信。(3) dScope51 for Windows方式在选CPU驱动文件时，选“MON51.dll”，则检查目标板并进入MON51状态。3. 3. MON51的配置(1) MON51 for Dos的配置运行install文件(在MON51目录下)，不同的参数可以配置不同的硬件环境。INSTALL Serialtype xdstastartcodestartbankPROMCHECK，具体说明见MON51帮助文件或使用手册。(2) MON51 for Windows的配置在启用MON51.dll时，会使得系统自动检查目标板连接，如配置不对，则弹出“Configuration”对话框，设置PC串口，波特率等，完毕单击“apply”有效。4. 4. 串口连接图：收发交叉互连，RTS、CTS直连，DSR、DTR直连，具体引脚排列参考串口资料。5. 5. MON51命令及使用详细的MON51命令可参阅帮助。4. 第四节 集成开发环境(IDE)的使用1. 1. Ishell for Dos的使用进入Ishell之后看到两个窗口：一个是文件窗口，一个是Dos命令行窗口，窗口上方是下拉式的命令菜单，其中的Files控制文件窗口的显隐。使用Ishell，第一步就是配置系统，即要学习两个文件的修改与创建：1. (1) Ishell.CFG文件每一个project都有一个Ishell.CFG，其中存放有“Option菜单和Setup菜单下的部分信息；Bell enabled、Monochrome enabled、Editor Selected、CRT Lines、target enviroment、name of user edit、Automatic load for configuration enabled、file window enabled、file specification for file window、translate command line controls、project name等。对每个project都必须设置以上信息，然后存盘“setup”的的“save”，这样才可正式开始下面工作。2. (2) IShell.col文件对IDE颜色设置，如不改动，可以缺省为主。3. (3) CDF文件该文件位于BIN目录下，每一文件定义一组外部函数工具包，即定义外部环境如8051.CDF，USER.CDF等，开发者可修改CDF文件，供自己使用，至于CDF文件内容可查看一下8051.CDF即可知道。注意.CDF文件是Ishell系统的核心所在，不同的CDF文件可使本IDE适用于不同的编译、连接系统，即本IDE并不仅适于C51。下面谈一谈Automake工具：C51的Automake是一个project管理器，在8051工具包中以OBJECT文件形式保留了一个project的信息，AutoMake用这些信息来进行project管理，一旦手工建立一个project，Automake可生成一个新的OBJECT，AutoMake利用此文件来编译那些修改过的文件。Automake支持C51、A51、L51/BL51、C166、A166、L166等编译连接器。点中主菜单中的Automake即运行本工具。Ishell for Dos使用比较繁琐，推荐使用uVision for windows。2. 2. uVision for windows的使用uVision是一个标准的windows应用程序，其编译功能、文件处理功能、project处理功能、窗口功能以及工具引用功能(如A51、C51、PL/M41、BL51 dScope等)等都较Ishell for Dos要强得多。uVision采用BL51作连接器，因为BL51兼容L51，所以一切能在Dos下工作的project都可以到uVision中进行连接调试。uVision采用dScope for windows作调试器，该调试器支持MON51及系统模拟两种方式，功能较for DOS要强大好用，调试功能强大。注意：(1) Option菜单下的各项要会使用，其中A51、C51、PL/M51、BL51定义各文件所使用的编译、连接控制指令，dScope定义一个dScope初始化文件。Make则是定义一个make文件。(2) 进入调试是在RUN菜单下运行dScope。(3) project中包括新建、打开、修改、更新、编译、连接等poject处理，具体使用可参考后面的例子。3. 第三章 Keil C51 vs 标准C深入理解并应用C51对标准ANSIC的扩展是学习C51的关键之一。因为大多数扩展功能都是直接针对8051系列CPU硬件的。大致有以下8类：l 8051存储类型及存储区域l 存储模式l 存储器类型声明l 变量类型声明l 位变量与位寻址l 特殊功能寄存器(SFR)l C51指针l 函数属性具体说明如下(8031为缺省CPU)。1. 第一节 Keil C51扩展关键字C51 V4.0版本有以下扩展关键字(共19个)：_at_idata sfr16 alien interrupt smallbdata large _task_ Code bit pdatausing reentrant xdata compact sbit data sfr2. 第二节 内存区域(Memory Areas)：1. 1. Pragram Area：由Code说明可有多达64kBytes的程序存储器2. 2. Internal Data Memory:内部数据存储器可用以下关键字说明：data：直接寻址区，为内部RAM的低128字节 00H7FHidata：间接寻址区，包括整个内部RAM区 00HFFHbdata：可位寻址区， 20H2FH3. 3. External Data Memory外部RAM视使用情况可由以下关键字标识：xdata：可指定多达64KB的外部直接寻址区，地址范围0000H0FFFFHpdata：能访问1页(25bBytes)的外部RAM，主要用于紧凑模式(Compact Model)。4. 4. Speciac Function Register Memory8051提供128Bytes的SFR寻址区，这区域可位寻址、字节寻址或字寻址，用以控制定时器、计数器、串口、I/O及其它部件，可由以下几种关键字说明：sfr：字节寻址 比如 sfr P0=0x80;为PO口地址为80H，“”后HFFH之间的常数。sfr16：字寻址，如sfr16 T2=0xcc;指定Timer2口地址T2L=0xcc T2H=0xCDsbit：位寻址，如sbit EA=0xAF;指定第0xAF位为EA，即中断允许还可以有如下定义方法：sbit 0V=PSW2；(定义0V为PSW的第2位)sbit 0V0XDO2；(同上)或bit 0V-0xD2(同上)。3. 第三节 存储模式存储模式决定了没有明确指定存储类型的变量，函数参数等的缺省存储区域，共三种：1. 1. Small模式所有缺省变量参数均装入内部RAM，优点是访问速度快，缺点是空间有限，只适用于小程序。2. 2. Compact模式所有缺省变量均位于外部RAM区的一页(256Bytes)，具体哪一页可由P2口指定，在STARTUP.A51文件中说明，也可用pdata指定，优点是空间较Small为宽裕速度较Small慢，较large要快，是一种中间状态。3. 3. large模式所有缺省变量可放在多达64KB的外部RAM区，优点是空间大，可存变量多，缺点是速度较慢。提示：存储模式在C51编译器选项中选择。4. 第四节 存储类型声明变量或参数的存储类型可由存储模式指定缺省类型，也可由关键字直接声明指定。各类型分别用：code,data,idata,xdata,pdata说明，例：data uar1char code array “hello!”;unsigned char xdata arr1044；5. 第五节 变量或数据类型C51提供以下几种扩展数据类型：bit 位变量值为0或1sbit 从字节中定义的位变量 0或1sfr sfr字节地址 0255sfr16 sfr字地址 065535其余数据类型如：char,enum,short,int,long,float等与ANSI C相同。6. 第六节 位变量与声明1. 1. bit型变量bit型变量可用变量类型，函数声明、函数返回值等，存贮于内部RAM20H2FH。注意：(1) 用pragma disable说明函数和用“usign”指定的函数，不能返回bit值。(2) 一个bit变量不能声明为指针，如bit *ptr；是错误的(3) 不能有bit数组如：bit arr5；错误。2. 2. 可位寻址区说明20H2FH可作如下定义：int bdata i；char bdata arr3，然后：sbit bitoin0；sbit bit15=I15；sbit arr07=arr07；sbit arr15=arri7；7. 第七节 Keil C51指针C51支持一般指针(Generic Pointer)和存储器指针(Memory_Specific Pointer).1. 1. 一般指针一般指针的声明和使用均与标准C相同，不过同时还可以说明指针的存储类型，例如：long * state;为一个指向long型整数的指针，而state本身则依存储模式存放。char * xdata ptr；ptr为一个指向char数据的指针，而ptr本身放于外部RAM区，以上的long,char等指针指向的数据可存放于任何存储器中。一般指针本身用3个字节存放，分别为存储器类型，高位偏移，低位偏移量。2. 2. 存储器指针基于存储器的指针说明时即指定了存贮类型，例如：char data * str;str指向data区中char型数据int xdata * pow; pow指向外部RAM的int型整数。这种指针存放时，只需一个字节或2个字节就够了，因为只需存放偏移量。3. 3. 指针转换即指针在上两种类型之间转化：l 当基于存储器的指针作为一个实参传递给需要一般指针的函数时，指针自动转化。l 如果不说明外部函数原形，基于存储器的指针自动转化为一般指针，导致错误，因而请用“include”说明所有函数原形。l 可以强行改变指针类型。8. 第八节 Keil C51函数C51函数声明对ANSI C作了扩展，具体包括：1. 1. 中断函数声明：中断声明方法如下：void serial_ISR () interrupt 4 using 1/* ISR */为提高代码的容错能力，在没用到的中断入口处生成iret语句，定义没用到的中断。/* define not used interrupt, so generate IRET in their entrance */void extern0_ISR() interrupt 0 /* not used */void timer0_ISR () interrupt 1 /* not used */void extern1_ISR() interrupt 2 /* not used */void timer1_ISR () interrupt 3 /* not used */void serial_ISR () interrupt 4 /* not used */2. 2. 通用存储工作区3. 3. 选通用存储工作区由using x声明，见上例。4. 4. 指定存储模式由small compact 及large说明，例如：void fun1(void) small 提示：small说明的函数内部变量全部使用内部RAM。关键的经常性的耗时的地方可以这样声明，以提高运行速度。5. 5. #pragma disable在函数前声明，只对一个函数有效。该函数调用过程中将不可被中断。6. 6. 递归或可重入函数指定在主程序和中断中都可调用的函数，容易产生问题。因为51和PC不同，PC使用堆栈传递参数，且静态变量以外的内部变量都在堆栈中；而51一般使用寄存器传递参数，内部变量一般在RAM中，函数重入时会破坏上次调用的数据。可以用以下两种方法解决函数重入：a、在相应的函数前使用前述“#pragma disable”声明，即只允许主程序或中断之一调用该函数；b、将该函数说明为可重入的。如下：void func(param.) reentrant;KeilC51编译后将生成一个可重入变量堆栈，然后就可以模拟通过堆栈传递变量的方法。由于一般可重入函数由主程序和中断调用，所以通常中断使用与主程序不同的R寄存器组。另外，对可重入函数，在相应的函数前面加上开关“#pragma noaregs”，以禁止编译器使用绝对寄存器寻址，可生成不依赖于寄存器组的代码。7. 7. 指定PL/M51函数由alien指定。4. 第四章 Keil C51高级编程本章讨论以下内容：l 绝对地址访问l C与汇编的接口l C51软件包中的通用文件l 段名转换与程序优化1. 第一节 绝对地址访问C51提供了三种访问绝对地址的方法：1. 1. 绝对宏：在程序中，用“include”即可使用其中定义的宏来访问绝对地址，包括：CBYTE、XBYTE、PWORD、DBYTE、CWORD、XWORD、PBYTE、DWORD具体使用可看一看absacc.h便知例如：rval=CBYTE0x0002;指向程序存贮器的0002h地址rval=XWORD 0x0002;指向外RAM的0004h地址2. 2. _at_关键字直接在数据定义后加上_at_ const即可，但是注意：(1)绝对变量不能被初使化；(2)bit型函数及变量不能用_at_指定。例如：idata struct link list _at_ 0x40;指定list结构从40h开始。xdata char text25b _at_0xE000；指定text数组从0E000H开始提示：如果外部绝对变量是I/O端口等可自行变化数据，需要使用volatile关键字进行描述，请参考absacc.h。3. 3. 连接定位控制此法是利用连接控制指令code xdata pdat