中颖单片机仿真器硬件赏析_1101_01

1、中颖单片机JTAG仿真器软硬件赏析一、简介：在中颖单片机2009年79F系列单片机的试用活动中，有幸成为一名试用者，在此首先 感谢该公司为电工们举办的此次公益活动，得到了一套79F32评估板和一个JET51仿真器，该仿真器能在 Keil下通过JTAG 口联机调试程序，还能对中颖51全系列单片机编程，较有特色的是该仿真器的固件能自动升级。这对仿真器的功能扩展和嵌入式系统的底层软件支持新的功能大有陴益。中颖51仿真器采用半透明的天蓝色外壳，透过壳 子看到一个USB接口芯片，貌似 PDIUSBD12，还有一个 正方型的TQFP芯片，没开盖前我瞎猜 的是用中颖自 己的单片机 来 做的。如此好用的东东，

2、到底怎么实现 的，在好奇心的驱使下，忍不住找了个螺丝刀，打开 来研究研究。在此首先 要声明一下，剖析该电路仅代表个人观点和行为，如有不当或错误之处，还请 大家不吝指正。先上该仿真编程器的 玉照，如下图:哈哈，大家如果有兴趣看里面 的东西，继续看下一页，Let's Go!、中颖仿真器的硬件构成呵呵，流行话说，“无图无真图”先上图H68*3*iClJUfolIlHUllllin陶臨珂J35=lcs 1111111-下面先介绍一下中颖仿真器的 性能，以便后面针 对功能进行讲述JET51用户指南1* maJETSI可lUMUraotf口对中默的增强型805【内検的鎮列单片机雪現何真以及卜破“

3、1.1. JET51 轉性 丸持矗il理成箱洋环境£训、皿34用规上版和 支拎所冇的F倾B051 <Jr 可以対fla曲ms：和dakaiDin进存鬲裡 fJ氐对出位夙及找田還蜕诜尸烷程 冋匕通上询叶二圧壮件打理讨万止龙FT叮审丄如二的暑匸 支持5.W* UViVDOlfttt剋Hi亂雄夕Hft电駅方買 內晁J3I些咆，贰工程外接电輕JET5J鬲要FT 4软件畝j£持才餐王常便Ifl请讪底屮铀网站血pI宀 ik diijr m PC 端 W件-我们从上述JET51用户指南可以看岀该仿真下载器使用了 USB接口与PC机进行连 接,USB通讯接口是如何实现的呢？通常有两种

4、解决方式：第一种是采用本身具有USB接口特性的单片机 来实现，比如常见的Ulink使用Cypress 公司的 AN2131,Ulink2 使用了 LPC2148,Jlink 使用了 AT91SAM7S64,等等.第二种方式是采用 不带USB接口的单片机外 加一片USB接口芯片来完成USB通讯，常 见的USB接口芯片有Philips公司的 PDIUSBD12,NS 公司的USBN9603,沁恒公司的 CH372 等,JET51仿真器采用了 第二种方式,USB接口芯片为PDIUSBD12。JTAG接口仿真通 常只需用到TMS,TDI,TDO,TCLK,RST 等串行接口即可通过芯片内置 的辅助硬件

5、模块完成联机调试和编程功能，所以做为JTAG仿真器的主控单片机主要完成将 USB接口收到的数据包转换成JTAG串行数据流的功能，JET51使用了华邦的W78E058DFG 来完成该工作。PDF 文件使用"pdfFactory"试用版本创建 为了让大家详细看到电路构成，下面将仿真器USB接口和主控芯片局部放大图如下:C 6亠3二/ /. /X jr ZM /谕 iiiiiiiilipnummh 丫三三一 ff=fu丁 CJET51 U2ll?上 X-O 20081、28所彩 012Q IgsUUWJ 匿山 dPDF 文件使用"pdfFactory"试用版本

6、创建 PDF 文件使用"pdfFactory"试用版本创建 下面简单地介绍一下 W78E058的兼容老祖宗 W78E58B单片机的特性.inbondEm口 w *PDF 文件使用"pdfFactory"试用版本创建 PDF 文件使用"pdfFactory"试用版本创建 训启500是呆fi节IBP朋任怖ItsbEPRCM円惧期？£3規畑5制粘EPROM可阳 于凶件丼覘，它的抵令出用标津30»指彷務出全誥岩*餐育琢字丹帕4：ftQVL 4)牛if帕 轴gRCM臥 愛f 4K丰节斬1貝OME聂戟(衣血血凹氏址咀匚更赢星F

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8、工菩F武芙耐 I”币的1虻因拥厢帝.2.特性-hl-ljCMCSS31K-/ "i ! '- NIL -ISPFUsn EPOMAPflOWW78E058是 W78E58B的升级型号，具有宽电压特性，能工作在2.4-5.5V的宽电压特性。 但应用其ISP功能对芯片的APROM编程时，电压必须=3.3V.下面再介绍一下JET51的JTAG信号输岀功能，由于通过JTAG接口仿真或编程的目标 芯片可能是3.3V的也可能是5V的，所以输岀的JTAG信号也应 有相应的高电平容限，即 如果接3.3V的单片机，JTAG 口的高电平必段3.6V否则可能会损坏目标 单片机。如果与 5V的单片机

9、 进行连接，JTAG 口的输岀信号也须 有5V的摆幅才 能比较可靠地通讯。如果用 3.3V的JTAG信号去驱动目标MCU，可能因为达不到其VIH的下限0.7VCC=3.5V而无法 正常工作。JET51的USB接口芯片和主控单片机部分统一工作在3.3V的工作电源下，输岀的信号 也是3.3V的Cmos电平信号。JTAG信号输岀部 分使用了 1片74HC04和1片TI公司的 LH245A来完成。先上局部放大图，让大家看一下硬件架构：5fi A为什么LH245A就是完成电表迁移和转换呢？由于LH245具有双路供电VCCA和 VCCB，连接到单片机的A端电源供电电压为3.3V，连接到JTAG输岀口的B端

10、电压为3.3V 和5V的双路可切换电源。因而目标输岀 电压随着供电电压的不同而变化其摆幅。从上图中可以看岀，由单片机输岀的JTAG接口信号，先送入74HC04，然后由74HC04 的输岀接到LH245A的A端，LH245端的B端信号直接连接到JTAG插座。下面介绍一下LH245A的特性，如下页图示：TexasInstrumentsmvwllfiMiSN74LVCC3245* OCTAL 3LS TRANSCEIVER WITH ADJUSTABLE OUTPUT VOLTAGE AND 3-STAE OUTPUTSFEATURES* drrncrionfl > Volrftg# 1>

11、;审。黑插怖 r”2 J V to r« V on A Pon ond 3 V lo 5 & V on BFort centrol mpuu ¥"7 L*vtb Are RtfwtncKl m VccA Voltage Latch-Up Pertwminie Exetcot 254 mA P*r ESD17» fSD Protect.k>n EjictedlE.&D 22-ZDDO-V HuiHdipBod/ ModI (All4A) -20Q¥ M»chint Modt (A115-A)一 1W0-V Oiar

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13、亡no n t ati/MuI最后我们来看一下给目标板供电的电源部分，由于目标板需要3.3V和5V两种电压输 岀，因而必须由单片机通过GPIO管脚控制电子开关三极管来实现，相关部分图片如下：从上图可能看岀3.3V的电源由一只PNP三极管Q3来控制通断o5V输岀的控制由NPN 三极管Q1和PNP三极客Q2来控制通断。好了，下面看看JET51仿真器的外壳和 数据线吧，外壳很精美，尤其值得表扬的是接 口功能定义的丝印字符在外壳上标注非常清晰直观。配套的USB数据线有2米长，也是上 等优良USB打印线，质量很好，连接非常可靠。三、中颖仿真器的电路工作原理简介3.1、USB接口功能的实现（主控单片机与U

14、SB接口芯片PDIUSDB12的连接）PDIUSBD12 （以下简称 D12）是一个具备 8位并行总线接口的USB接口芯片，有地址和数据复用锁存信号输入引脚ALE D12的数据总线直接连接到W78E058单片机（以下简称51）的P0 口，读写信号接 51的P36和P37,即 WF和RD读写信号引脚，D12的ALE接51的ALE, D12的中断输岀接 51的INTO，本板使用了 D12芯片的ClkOut功能，由D12的可编程时种输岀连接到51单片机的振荡信号输入引脚，因而既省空间，还省成本，值得推荐。单片机与USB通讯电路连接图如下:744<-：靳J SB UK1K15<?LK OL

15、l£1AJChT1 jMdUdXpa iiXDaMi：和 mKKCFLiWLX/JD3h r i啊Pl 4 7J.TTTIM "IMP I wtxt闻U4杆如id IH»HTiT'r-： 2inTDFaaTlTinvT'PjaFld/AJI?斛*HXTaLI17CTaLI1!T熄WMCxujiliDJII2 liJjlM1UG-71*JIr-匚L嵐卫UT汕iTJSPE, IT- itnji 71E 01.1-W*LIICL甜KTJ-' i J.WBJKREiJI*if i任UL JjJB Fur从图中可以看处岀，D12的片选信号没有使用P2

16、 口的高位地址进行线选，而是使用了P1.7作为片选信号，因而可以将P1.7拉低选中D12后，直接用MOVX,R0,A指令来访问 D12芯片，此指令不仅执行效率高，而且还不影响到P2 口的输岀值，因而此种连接方式P2 口可以做为GPIO控制端口使用。实际电路中P2 口的确也作为其它功能引脚使用了。3.2、主控单片机的在线升级固件支持电路华邦单片机的4Kboot程序运行时，可对APROM空间进行编程操作，个人推测JET51 的在线升级功能就是利用这个特 性，当要升能固件时，在APROM中运行的应用程序执行 相关的操作，让MCU从应用程序区复位到4Kboot代码区，响应对芯片的程序 空间进行编 程操

17、作，而通讯的介质是USB接口，因而不仅速度快，而且升级非常地方便，当然能进行 在线升级的前提是APROM中的程序是完整的，能解析岀升级固件的命令，并执行相关操 作，如果应用程序岀错或者升级不成功（比如升级过程中 断电），就无法从应用程序跳转到Boot区的，而开机默认是自动执行APROM中的用户程序的。此 时如果设计中没留消防紧 急入口的话，就只能拆片子用并行编程器重烧了。华邦W78E058D单片机中有个特 殊的触发条件可以激活上电后4Kboot区的代码运行, 激活该功能的条件如下图所示：C.dJ Ffi-IKeOOT(A<LOROMjaj3tj>M £Xh . VkV6C

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19、 t!4ftP2再-PS-T*EliJ3l眄BBS罐讦毛 比*1 在JH户可尉 1»2-P2.TStBFL*¥*>EJECTBEHLt- 一" *PR<3M(H序Jt血h桁t F|l"j I 寸覚 y 八I' ll if =C KJLtS. IL| iW7BefiB.±?-FCWHtK?G?T*iiAH 人 g I Ml上jr+阳尸vzHJFsiatiKh豔j£v?go辑中的庖由jb贰&世p中*用型豪 诜腐3E忖IMPS. E- ALS. fa . H0FZM状吝阳 也呎乾販几幅程淡弍4tfTF4KBgrr

20、电|.攻*FD4KBOOTMjtP4.3F3L71*2.0XLiLrCWKBOOTLX从上图可以看岀，单片机强制进入4Kboot的专用条件就是上电复位时P2.6和P2.7同时 为低，或者P4.3为低，则单片机复位完成后直接跳转到Boot区运行Boot升级APROM程 序。我们的中颖JET51仿真器也为此作了保险设计，电路板上留岀了短路P4.3到地线的插 针JP1,如果遇到升级失败，应该可以插上跳线帽，强制仿真器启动时执行在线升级固件程 序。跳线位置如下图所示:强制升级跳线位置3.2、JTAG控制信号输岀部分单片机的JTAG信号中TCK，TMS，TDI，RST为单相输岀信号，信号由单片机的P1 引脚连接到74HC04倒相后，再连接到LH245A电平转换 芯片的输入端。单片机的JTAG信号中的TDO是由设备返回到主控芯片的信号，电路中将此信号连接 到三极管基极，经三极管倒相后接到单片机的 信号输入引脚。连接关系逻辑电路图如 下图所示，实物连接关系是74HC04输岀的信号经LH245A电平 转换后连接到JTAG的相应引脚。LHJFf火皿TUiKJMlUUSX