BASCOM College
Emulator procesorów
E
m
u
l
a
t
o
r
p
r
o
c
e
s
o
r
ó
w
Emulator procesorów
E
m
u
l
a
t
o
r
p
r
o
c
e
s
o
r
ó
w
89CX051
8
9
C
X
0
5
1
89CX051
8
9
C
X
0
5
1
W ramach programu BASCOM College
chciałbym zaproponować Moim Czytelni-
kom budowę jednego z najbardziej użytecz-
nych dla konstruktora urządzeń: emulatora
2501
2
5
0
1
2501
2
5
0
1
sprzętowego. Jednak zanim przejdziemy do
bardziej szczegółowego opisu proponowane-
go układu, etyka zawodowa nakazuje mi zło-
żyć następujące oświadczenie:
Emulator sprzętowy procesorów
89CX051, przeznaczony do współpracy z pamięć EEPROM, w której przechowywana początkowym etapie działalności naszej szko-
kompilatorami BASCOM, został opra- jest pamięć programu, ich programowanie ły programowania procesorów w języku
cowany przez firmę MCS Electronics i i przeprogramowywanie jest bardzo proste, BASIC będziemy używać tylko tych proceso-
GRIFO. Nie jestem autorem tego ale zawsze zajmuje cenny czas. Ponadto, pro- rów, wada nie wydaje się być zbyt uciążliwa.
urządzenia, a jedyną moją zasługą jest gramator procesorów jest urządzeniem dość Za pomocą naszego emulatora możemy
zaprojektowanie płytki obwodu kosztownym, a jego samodzielna budowa nie sprawdzić działanie większości funkcji wyko-
drukowanego i przetestowanie układu. należy do najprostszych zadań. Stosowanie nywanych przez testowany program i projek-
Schemat emulatora został wykorzystany emulatorów programowego i sprzętowego towane urządzenie mikroprocesorowe. Więk-
za zgodą i aprobatą firmy GRIFO. pozwala odwlec konieczność zaprogramowa- szości, nie wszystkich! Ograniczeniem jest
Emulator sprzętowy jest urządzeniem, nia procesora do ostatniej chwili, kiedy napi- szybkość pracy emulatora, już w założeniu
które nie tylko ułatwia tworzenie programów sany program będzie już wielokrotnie przete- znacznie mniejsza od szybkości pracy proce-
na mikroprocesory. W wielu przypadkach po- stowany i poprawiony. Emulator sprzętowy, sora. Tu w korzystnej sytuacji znajdą się
zwala on na pełne przetestowanie programu szczególnie w połączeniu z opisaną dalej szczęśliwi posiadacze komputerów w nowo-
i zaprojektowanego układu wyłącznie za po- płytką prototypową, daje też dostęp do techni- czesnej konfiguracji, wyposażonych w proce-
mocÄ… komputera i odpowiedniego oprogra- ki mikroprocesorowej kolejnej grupie hobby- sory PENTIUM II lub lepsze. Im bowiem
mowania, bez konieczności programowania stów: Kolegom, którzy uwielbiają prace pro- szybszy procesor komputera, tym bardziej
procesora. Mówiąc najprościej: komputer po- gramistyczne, ale wzięcie do ręki lutownicy emulacja mikroprocesora będzie odpowiadała
łączony z uruchamianym urządzeniem za po- jest dla nich jedynie smutną koniecznością. rzeczywistym warunkom pracy testowanego
mocą emulatora  udaje , że jest włożonym Powiedzmy sobie teraz kilka słów o moż- układu.
w podstawkę procesorem. Jakie to daje ko- liwościach i ograniczeniach proponowanego Proponowany układ jest banalnie prosty
rzyści programiście? Ogromne, a przede układu. Może on współpracować z dwoma i łatwy do wykonania. Całkowicie odpowia-
wszystkim znaczną oszczędność czasu. Pro- programami  kompilatorami języka BASIC: da to trendom, które lansujemy w naszej
cesory 89CX051 posiadają wprawdzie BASCOM-em i 8051. Sprawdziłem działanie szkole programowana procesorów: prosty
układu z obydwoma tymi programami i wy- hardware, a cały  rozum urządzenia umie-
Rys. 4 niki były więcej niż zachęcające! Jednak szczony jest w jego oprogramowaniu. Dlate-
bez posiadania jed- go też do wykonania emulatora zachęcam na-
nego z wymienio- wet zupełnie początkujących konstruktorów,
nych programów a w szczególności tych, którzy nie za bardzo
układ emulatora lubią lutować, a cały wysiłek wkładają w pi-
jest całkowicie bez- sanie programów.
użyteczny!
Emulator pozwala Jak to działa?
na symulację obecno- Na rysunku 1 został pokazany schemat elek-
ści w testowanym tryczny układu sprzętowego emulatora pro-
układzie wyłącznie cesorów 89CX051. Jednak odpowiedz
na po-
procesorów typu stawione wyżej pytanie będzie tym razem
AT89C2051 dość trudna. Jak już wiecie, nie jestem auto-
i AT89C4051. Emu- rem tego układu i ... nie bardzo wiem, jak to
lacja jakichkolwiek działa. Bez wnikania w zasady działania pro-
innych procesorów gramów BASCOM, które z kolei są tajemni-
nie jest możliwa. Po- cą producenta, możemy jedynie stwierdzić,
nieważ jednak że przesyłanie informacji pomiędzy emulato-
umówiliśmy się, że na rem a komputerem odbywa się zgodnie
Elektronika dla Wszystkich
15
BASCOM College
z protokołem transmisji danych w szynie I2C.
Do transferu danych wykorzystane
zostały dwa dwukierunkowe konwertery
I2C  8-bitowa szyna danych. Emulator ob-
sługuje wszystkie wyprowadzenia procesora
z wyjątkiem wejść oscylatora kwarcowego
i wejścia RESET. Ważne jest, że wyprowa-
dzenia te nie są do niczego podłączone i że
podczas pracy z emulatorem nie musimy wy-
lutowywać z układu kwarcu, ani też zmieniać
niczego w układzie resetowania procesora.
Układ emulatora zasilany jest zawsze z te-
stowanego układu.
Montaż i uruchomienie
Na rysunku 2 została pokazana mozaika
ścieżek płytki obwodu drukowanego, wyko-
nanego na laminacie dwustronnym z metali-
zacją. Montaż układu wykonujemy w typo-
wy sposób, rozpoczynając od wlutowania
w płytkę podstawek pod układy scalone,
a kończąc na zamontowaniu złącza CON2
i przewodu z wtykiem emulacyjnym.
Warto szerzej omówić sprawę montażu
wtyku emulacyjnego, co bynajmniej nie
jest tak proste, jak mogłoby się wydawać.
W zestawie znajduje siÄ™ odcinek przewodu
taśmowego 20-żyłowego i dwa wtyki: je-
den, znany już nam wtyk zaciskany na
przewodzie taśmowym, który dołączymy Rys. 1 Schemat ideowy emulatora
do złącza CON1 na płytce, i drugi, z wy-
glądu podobny do podstawki pod układ
scalony. Sposób zaciśnięcia na kablu 2. W szczelinę we wtyku emulacyjnym wsu- go urządzenia włączamy zasilanie i urucha-
pierwszego z wtyków został już wyczerpu- wamy jeden koniec przewodu taśmowego. miamy na komputerze program BASCOM
jąco opisany w jednym z poprzednich nu- 3. Całość ściskamy w imadle aż do usłysze- LT lub BASCOM8051. A
adujemy program,
merów EdW, natomiast drugi wtyk, emula- nie cichego trzasku, świadczącego o za- którego działanie chcemy sprawdzić, kompi-
cyjny, jest dla nas jeszcze nowością. Prze- mknięciu się wtyku emulacyjnego. Podczas lujemy go i uruchamiamy symulator.
glądając wykaz elementów uważni Czytel- wykonywania tej czynności podstawka zo- Dalsze czynności zależne są od funkcji
nicy z pewnością zauważyli, że wymienio- stanie całkowicie zniszczona, ale jest to jedy- wykonywanych przez testowany program.
na w nim jest podstawka typu DIL20, pod- na pewna metoda zabezpieczenia końcówek Co jednak mają zrobić niecierpliwi kon-
czas gdy na płytce nie ma miejsca na układ wtyku emulacyjnego przed uszkodzeniem. struktorzy, którzy nie mają jeszcze przygoto-
o tej liczbie nóżek. Ta druga podstawka jest Układ emulatora zmontowany ze spraw- wanego żadnego układu z procesorami
tylko elementem pomocniczym do monta- nych elementów nie wymaga już więcej ja- 89CX051, ani płytki testowej, a chcieliby
żu na kablu wtyku emulacyjnego i, nieste- kichkolwiek czynności i po dołączeniu do przetestować działania emulatora? Można to
ty, ulegnie podczas tej operacji całkowite- portu drukarkowego komputera z zainstalo- zrobić w bardzo prosty sposób.
mu zniszczeniu. Kolejność postępowania wanym jednym z programów BASCOM po- Do podstawki DIL20 lutujemy  w pają-
podczas montażu wtyku emulacyjnego bę- winien działać poprawnie. Użytkowanie ku zgodnie z rysunkiem 3 wyświetlacz
dzie następująca: emulatora opisane będzie dokładnie w cyklu siedmiosegmentowy LED. Musi to być
1. Wtyk emulacyjny wkładamy do  dodatko- artykułów opisujących
wej podstawki DIL20. program BASCOM i dla-
tego teraz podam Wam je-
dynie najpotrzebniejsze
informacje.
Wtyk emulacyjny
układu powinien zostać
umieszczony w testowa-
nym urzÄ…dzeniu, zamiast
procesora. Badany układ
powinien być zasilany od-
powiednim dla niego na-
pięciem, tj. 5VDC. Po po-
Å‚Ä…czeniu ze sobÄ… (przy
wyłączonym zasilaniu)
trzech układów: kompute-
Rys. 2 Schemat montażowy ra, emulatora i testowane- Rys. 3
Elektronika dla Wszystkich
16
BASCOM College
wyświetlacz ze wspól-
Wykaz elementów
nÄ… katodÄ…! Do podstaw-
Dim R As Byte 'deklaracja zmiennej, niezbędna w dialekcie BASCOM
ki dołączamy zasilanie Kondensatory:
Dim A As Word 'deklaracja zmiennej, niezbędna w dialekcie BASCOM
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
µ
F
/
1
0
5VDC (nóżka 20 +, C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100µF/10
Dim Cyfra(10) As Byte 'deklaracja tablicy, niezbędna w dialekcie BASCOM
C
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
0
0
n
F
nóżka 10 -) i łączymy ją C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF
Cyfra (1) = 127 ' definicja wyświetlania cyfry "0"
R
e
z
y
s
t
o
r
y
:
z emulatorem. Następ- Rezystory:
Cyfra (2) = 6 ' definicja wyświetlania cyfry "1"
R
P
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
R
p
a
c
k
S
I
L
1
0
k
&!
nie piszemy w edytorze RP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .R-pack SIL 10k&!
Cyfra (3) = 155 ' definicja wyświetlania cyfry "2"
BASCOM-a króciutki Cyfra (4) = 143 ' definicja wyświetlania cyfry "3" Półprzewodniki:
I
C
2
,
I
C
1
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
P
C
F
8
5
7
4
P
programik: Cyfra (5) = 166 ' definicja wyświetlania cyfry "4" IC2, IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8574P
IC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74LS05
I
C
3
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
7
4
L
S
0
5
Po jego skompilowa- Cyfra (6) = 173 ' definicja wyświetlania cyfry "5"
Cyfra (7) = 189 ' definicja wyświetlania cyfry "6"
niu uruchamiamy emu- Pozostałe:
Cyfra (8) = 7 ' definicja wyświetlania cyfry "7"
C
O
N
1
.
.
.
.
.
.
z
Å‚
Ä…
c
z
e
z
a
c
i
s
k
a
n
e
2
0
p
i
n
l
u
t
o
w
a
n
e
w
p
Å‚
y
t
k
Ä™
lator (rys.4) i obserwuje- CON1 . . . . . .złącze zaciskane 20 pin lutowane w płytkę
Cyfra (9) = 191 ' definicja wyświetlania cyfry "8"
C
O
N
2
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
.
z
Å‚
Ä…
c
z
e
D
B
2
5
/
M
l
u
t
o
w
a
n
e
w
p
Å‚
y
t
k
Ä™
my zachowanie wyświe- CON2 . . . . . . . . . . . .złącze DB25/M lutowane w płytkę
Cyfra (10) = 175 ' definicja wyświetlania cyfry "9"
W
t
y
k
e
m
u
l
a
c
y
j
n
y
2
0
p
i
n
tlacza. Jeżeli zaczną się Wtyk emulacyjny 20 pin
Do
P
r
z
e
w
ó
d
t
a
Å›
m
o
w
y
o
k
.
1
m
b
na nim pojawiać cyfry Przewód taśmowy ok. 1 mb
For R = 1 To 10
P
o
d
s
t
a
w
k
i
p
o
d
u
k
Å‚
a
d
y
s
c
a
l
o
n
e
+
p
o
d
s
t
a
w
k
a
D
I
L
2
0
od 0 do 9 wyświetlane Podstawki pod układy scalone + podstawka DIL20
P3 = Cyfra (r)
G
o
l
d
p
i
n
2
x
1
0
p
i
n
w pętli, to nasz układ Goldpin 2 x 10 pin
Print R
emulatora możemy
For A = 1 To 1000 : Next A 'pętla opóz
nienia zależna od szybkości komputera
uznać za sprawny i goto-
Komplet podzespołów z płytką jest
Next R
wy do testowania napi-
Loop dostępny w sieci handlowej AVT jako
sanych programów.
kit szkolny AVT-2501
Elektronika dla Wszystkich
17