Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny  51
P R O J E K T Y
Emulator DS5000 i innych
mikrokontrolerów
rodziny  51, część 1
AVT-5029
Firma Dallas
Semiconductor (USA) jest
znana z opracowania
wielu mikrokontrolerÛw
opartych na architekturze
8051, ale znacznie
udoskonalonych
i wyposaÅ‚onych w rÛÅ‚ne
staw sprzÍtowo-programowy opar-
dodatkowe funkcje ułytkowe.
ty właśnie na układzie DS5000.
W artykule zajmiemy siÍ Rozpoczniemy od przypomnienia
niektÛrych (bo peÅ‚ne opisy zajmu-
układami nieco starszymi. Są
jÄ… kilkadziesiÄ…t stron podrÍczni-
one określane przez
Układ DS 5000 był juł dosyĘ ka), najwałniejszych właściwości
producenta wspÛlnÄ… nazwÄ…
dawno opisywany skrÛtowo na tego mikrokontrolera.
ìSoft microcontrollersî
Å‚amach Elektronika Elektora oraz
i obejmujÄ… kilka typÛw
Elektroniki Praktycznej, ale bez SkrÛcona charakterystyka
ukÅ‚adÛw, z ktÛrych
przykÅ‚adÛw praktycznego zastoso- DS5000
najprostszym jest DS5000.
wania. Obecnie zaproponujemy ze- DS5000 jest wbudowanym
w obudowÍ DIL40 (tylko wyÅ‚szÄ…
nił typowa) kompletnym, 8-bito-
wym systemem mikroprocesoro-
wym zawierajÄ…cym (schemat blo-
kowy układu przedstawiono na
rys. 1):
- jednostkÍ centralnÄ… DS5000FP,
- pamiÍĘ SRAM 8kB lub 32kB (w
zalełności od wersji),
- litowÄ… bateriÍ podtrzymujÄ…cÄ…
o trwałości 10 lat,
- dodatkowÄ… wewnÍtrznÄ… magist-
ralÍ dostÍpu do pamiÍci,
- w wersji ìTî ukÅ‚adu - zegar/
kalendarz DS1215 z dostÍpem
szeregowym.
Mikrokontroler DS5000FP jest
całkowicie zgodny z mikrokontro-
lerami serii '51. Nie wymaga
dodatkowych rozkazÛw, posiada
wszystkie funkcje i rejestry '51,
takie same sÄ… rÛwnieÅ‚ parametry
elektryczne linii wejśĘ i wyjśĘ.
Poniewał w tym mikrokontrolerze
zapewniono identyczny rozkład
Rys. 1. Ogólny schemat blokowy układu DS5000 (T).
wyprowadzeÒ jak w ukÅ‚adach serii
Elektronika Praktyczna 9/2001
17
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny  51
- bit blokady odczytu,
- szyfrowanie danych i adresÛw
oparte na 40-bitowym kluczu
kodowym,
- dodatkowe puste cykle dostÍpu
do pamiÍci wstawiane losowo
pomiÍdzy cykle uÅ‚ytkowe,
- dodatkowy ukryty obszar 48
bajtÛw pamiÍci RAM (Vector
RAM) słułący do przechowania
wektorÛw przerwaÒ w trybie
pracy szyfrowanej (uniemołli-
wia to zlokalizowanie zaszyfro-
wanego adresu obsługi przerwa-
nia).
6. Mechanizm ograniczonego
Rys. 2. Mapa pamięci DS5000.
czasowo dostÍpu do najwaÅ‚niej-
'51, moÅ‚emy we wszystkich pro- wnÍtrznej pamiÍci nieulotnej ma- szych flag i rejestrÛw (np. decy-
jektach płytek stosowaĘ dotych- my do dyspozycji obszary ogra- dujących o partycjonowaniu pa-
czasowe rozwiÄ…zania uÅ‚ywane niczone: miÍci czy obsÅ‚udze watchdoga).
przy '51 czy wrÍcz zamieniĘ - dla kodu programu - od adresu Znacznie ogranicza to moÅ‚liwośĘ
w układzie dotychczasowy mikro- 0 do granicy podziału partycji, przypadkowego przełączenia opcji
kontroler na nowy. - dla danych - od granicy podzia- istotnych dla pewności działania
Jedyne rÛÅ‚nice dotyczÄ… pinu Å‚u partycji do ustawionego za- programu.
EA, na ktÛry naleÅ‚y podaĘ poziom kresu (dla kostki 32kB moÅ‚na 7. Wbudowany mechanizm Å‚a-
wysoki, aby korzystaĘ z pamiÍci wybraĘ zakres 8kB albo 32kB). dowania kodu do NV-RAM (boot-
wewnÍtrznej oraz pinu RST, ktÛry Adresowanie kodu programu loader) wykorzystujÄ…cy port sze-
mołna pozostawiĘ nie podłączo- lub danych poza powyłszymi gra- regowy i całkowicie niewidoczny
ny. Zauwałmy, łe zastosowanie nicami powoduje samoczynne od- dla programu ułytkowego (nie
dodatkowych, wewnÍtrznych ma- woÅ‚anie do pamiÍci zewnÍtrznej zajmuje Å‚adnego obszaru pamiÍci
gistral dostÍpu do pamiÍci nie przez porty P0 i P2. DS5000FP kodu ani danych). Aktywacja boot-
zajmuje portÛw P0 i P2 przy posiada w porÛwnaniu z podsta- loadera nastÍpuje po odpowied-
realizacji rozkazÛw MOVX wowym mikrokontrolerem '51 wie- nim ustawieniu stanu wejśĘ (rys.
i MOVC - porty te moÅ‚na swo- le dodatkowych udogodnieÒ i za- 3) i wysÅ‚aniu portem szeregowym
bodnie wykorzystywaĘ do innych bezpieczeÒ. NaleÅ‚Ä… do nich: znaku #13 (CR). Podczas odbioru
celÛw. Pozostawiono takÅ‚e moÅ‚- 1. Wbudowany ukÅ‚ad zerowa- CR jest teÅ‚ samoczynnie rozpoz-
liwośĘ pracy tradycyjnej (EA = nia przy włączaniu zasilania - nie nawana szybkośĘ transmisji (za-
LOW) z pamiÍciami zewnÍtrznymi zachodzi koniecznośĘ uÅ‚ywania kres dozwolonych szybkoÅ›ci zale-
i multipleksowanÄ… magistralÄ… elementÛw zewnÍtrznych. Å‚y od zastosowanego kwarcu).
opartą na P0 i P2, ale praktycznie 2. Dodatkowa flaga w rejestrze Jak widaĘ, podłączenia są bar-
jest to maÅ‚o uÅ‚yteczne, bo tracimy PCON okreÅ›lajÄ…ca przyczynÍ zero- dzo proste - Å‚atwo je zrealizowaĘ
wiÍkszośĘ korzyÅ›ci zwiÄ…zanych ze wania (wÅ‚Ä…czenie zasilania, zero-
scaleniem układu. wanie programowe albo wygene-
Wbudowany SRAM jest po- rowane przez watchdoga) - znacz-
dzielony na dwie partycje: pro- nie ułatwia napisanie bardziej
gramu i danych (ich rozmiary rozbudowanych procedur inicjali-
mołna swobodnie zmieniaĘ). Pod- zacji procesora.
czas normalnej pracy partycja 3. Wbudowany układ watchdo-
programu umołliwia tylko od- ga.
czyt, peÅ‚ny dostÍp mamy jedynie 4. Szereg zabezpieczeÒ przed
do partycji danych (tak jak w roz- spadkiem lub zanikiem napiÍcia
wiÄ…zaniach tradycyjnych). Kod zasilajÄ…cego:
programu jest wpisywany pod- - dodatkowe przerwanie wywoła-
czas procesu programowania. ne spadkiem napiÍcia poniÅ‚ej
ZwrÛĘmy uwagÍ, Å‚e podtrzyma- okreÅ›lonej wartoÅ›ci,
nie bateryjne obejmuje oczywiÅ›- - blokada zapisu do pamiÍci przy
cie obie partycje, zatem caÅ‚y spadku napiÍcia zasilajÄ…cego,
obszar danych jest nieulotny i nie - rozbudowany mechanizm prze-
ma potrzeby stosowania pamiÍci Å‚Ä…czania podtrzymania bateryj-
EEPROM dla staÅ‚ego lub okreso- nego gwarantujÄ…cy eliminacjÍ
wego przechowania danych. bÅ‚Ídnych operacji i stabilnośĘ
Jak widaĘ na rys. 2, przestrzeÒ danych w pamiÍci i rejestrach.
adresowa obejmuje całe 64kB ob- 5. Zabezpieczenia przed nieau-
Rys. 3. Konfiguracja uruchomienia
sługiwane przez '51. Jednak w we- toryzowanym odczytem kodu:
boot-loadera.
Elektronika Praktyczna 9/2001
18
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny  51
Rys. 4. Schemat elektryczny emulatora.
Elektronika Praktyczna 9/2001
19
Emulator DS5000 i innych mikrokontrolerów rodziny  51
w układzie docelowym, co zresztą Schemat układu przedstawiono
producent zaleca. Naleły jedynie na rys. 4. W zaprojektowanym
pamiÍtaĘ o utrzymaniu poziomu ukÅ‚adzie realizowane jest aktywa-
wysokiego na P2.6 i P2.7 (poziom cja boot-loadera za pomocą moł-
niski na tych pinach moÅ‚e byĘ liwie prostych Å›rodkÛw. UkÅ‚ad U1
odebrany jako Å‚Ä…danie trybu pro- to DS5000 lub 5000T w podstaw-
gramowania rÛwnolegÅ‚ego, ktÛry ce DIL40. UkÅ‚ad U2 (MAX 232)
w ukÅ‚adzie jest takÅ‚e dostÍpny). zapewnia konwersjÍ poziomÛw na-
PrawidÅ‚owo uruchomiony boot- piÍĘ TTL<>RS232C.
loader zgÅ‚asza siÍ komunikatem Klucze analogowe 4066 (U4)
tekstowym i oczekuje na dalsze ustawiajÄ… wymagane poziomy (w
komendy (wysyłane takłe teksto- zalełności od stanu linii DTR
wo). ObejmujÄ… one peÅ‚ny zakres nadrzÍdnego komputera sterujÄ…-
operacji obsługiwanych przez mo- cego) i zapewniają odłączenie li-
duÅ‚ (konfiguracja pamiÍci, usta- nii P2.6 oraz P2.7. Multiplekser
wianie zabezpieczeÒ, Å‚adowanie 4052 (U3) sÅ‚uÅ‚y do przeÅ‚Ä…czania
Rys. 5. Widok okna konfiguracji.
pliku Intel Hex, odczyty kontrol- linii komunikacyjnych RxD i TxD
ne itd.). Wszelkie szczegÛÅ‚y do- pomiÍdzy komputerem i obsÅ‚ugi-
tyczące uływania modułu - tutaj wanym urządzeniem. Kałdorazo- i kompilujemy program '51 - po-
z koniecznoÅ›ci pominiÍte - sÄ… do- we wÅ‚Ä…czenie boot-loadera powo- lecenie wysÅ‚ania hex zostaÅ‚o przy-
stÍpne w dokumentacjach na stro- duje doÅ‚Ä…czenie portu szeregowe- pisane do ikony (podwÛjne klik-
nie producenta (www.dalse- go do U2. Przy pracy programu niÍcie) w obszarze paska zadaÒ
mi.com). PowyÅ‚sze skrÛtowe omÛ- port moÅ‚e byĘ podÅ‚Ä…czony do Windows.
wienie pokazuje, Å‚e nawet dzisiaj uruchamianego urzÄ…dzenia albo Program loader.exe nie wyma-
- przy ekspansji nowych ukÅ‚adÛw do U2 (w zaleÅ‚noÅ›ci od poÅ‚oÅ‚e- ga specjalnej instalacji - wystar-
z pamiÍciami flash - DS5000 po- nia JP1). Druga moÅ‚liwośĘ jest czy go skopiowaĘ wraz z towarzy-
zostaje silnym mikrokontrolerem ułyteczna, jeśli nasz program ma szącym ds5000.hlp do wybranego
uÅ‚atwiajÄ…cym projektowanie urzÄ…- siÍ rÛwnieÅ‚ komunikowaĘ z wÅ‚as- folderu. Ewentualne skrÛty w me-
dzeÒ (zwÅ‚aszcza przeznaczonych nym programem narzÍdziowym nu start lub na pulpicie tworzymy
do niezawodnej autonomicznej na PC. samodzielnie. Po jego uruchomie-
pracy). Od strony komputera podÅ‚Ä…- niu w pasku zadaÒ pojawia siÍ
czamy siÍ przez typowe gniazdo ikona. Prawy przycisk myszy roz-
Przykład zastosowania DB9M. Od strony urządzenia wija niewielkie menu (Konfigura-
Podobnie jak dla wiÍkszoÅ›ci zastosowano pionowe gniazdo 40 cja, Pomoc, Koniec). Pozycja
bardziej zÅ‚oÅ‚onych ukÅ‚adÛw, dla pin z Å‚apkami. MoÅ‚na tam pod- ìKonfiguracjaî otwiera dodatkowe
DS5000 istnieje jego dodatkowy Å‚Ä…czyĘ taÅ›mÍ z wtykiem testo- okno, ktÛre pokazano na rys. 5.
osprzÍt wspomagajÄ…cy takÅ‚e wym DIL40 albo adapter do Wybieramy w nim port, szyb-
poznawanie i programowanie. 89cxx51. CaÅ‚ośĘ jest zasilana kośĘ transmisji oraz nazwÍ pliku,
W witrynie www firmy Dallas z uruchamianego urzÄ…dzenia - ktÛry bÍdziemy przesyÅ‚aĘ (szcze-
moÅ‚na znaleüĘ bezpÅ‚atny pro- naleÅ‚y zawsze dokÅ‚adnie spraw- gÛÅ‚y w pomocy). Wpisy konfigu-
gram obsługi wspomnianego po- dziĘ połołenie wtyku testowego, rujące naleły wykonaĘ kałdorazo-
wyłej boot-loadera, mołna teł aby przy odwrotnej polaryzacji wo. Zrezygnowałem z zapisywa-
zakupiĘ kit uruchomieniowy napiÍcia zasilajÄ…cego nie uszko- nia tych ustawieÒ, gdyÅ‚ ich wpi-
(DS5000K). Jednak jego cena jest dziĘ modułu. sywanie nie stanowi wielkiej nie-
dosyĘ wysoka. dogodności. Zazwyczaj bowiem
Dlatego proponujemy wyko- Oprogramowanie sterujÄ…ce uruchamiamy program jednorazo-
nanie takiego zestawu urucho- Jak wspomniano wczeÅ›niej, wo na dÅ‚uÅ‚szy okres poÅ›wiÍcany
mieniowego w uproszczonej Dallas Semiconductor udostÍpnia pracy z mikrokontrolerem - dwa
wersji, o nieco ograniczonych bezpÅ‚atnie program kit.exe do ob- dodatkowe klikniÍcia myszÄ… nie
mołliwościach. Mołe on słułyĘ sługi modułu. Obecnie jest to stanowią ładnego problemu.
jako symulator zarÛwno ukÅ‚adu nowsza wersja, dziaÅ‚ajÄ…ca takÅ‚e Jak widaĘ, zestaw komend jest
DS5000(T), jak i całej serii '51 pod Windows 9x i wyposałona maksymalnie uproszczony. Jeśli
z wewnÍtrznÄ… pamiÍciÄ… programu w plik pomocy. Nadal jednak jest po zakoÒczeniu pisania chcemy
(8751, 89c51, czÍÅ›ciowo 89c52, to aplikacja konsolowa (czyli uru- wykorzystaĘ dodatkowe moÅ‚liwoÅ›-
zaś po zastosowaniu dodatkowe- chamiana z linii komend w okien- ci (np. szyfrowanie), naleły sko-
go adaptera 89c1051, 2051 ku DOS). Jako alternatywny, na- rzystaĘ z oryginalnego kit.exe.
i 4051). Wspomnianym ogranicze- pisano sterownik w wersji typowo Jerzy Szczesiul, AVT
niem jest mołliwośĘ zastosowa- windowsowej. Jego zadaniem jest [e-mail]
nia pojedynczego kwarcu o czÍs- uproszczenie pracy podczas uru-
totliwoÅ›ci tylko 11,059MHz (op- chamiania urzÄ…dzenia. GÅ‚ÛwnÄ…, Wzory pÅ‚ytek drukowanych w for-
tymalnej z punktu widzenia czÍsto powtarzanÄ… czynnoÅ›ciÄ… jest macie PDF sÄ… dostÍpne w Internecie
transmisji, ale nie zawsze zgod- wtedy wysyłanie pliku hex do pod adresem: http://www.ep.com.pl/
nej z potrzebami uruchamianego moduÅ‚u. Aby uniezaleÅ‚niĘ siÍ od ?pdf/wrzesien01.htm oraz na pÅ‚ycie
urzÄ…dzenia). Å›rodowiska, w ktÛrym piszemy CD-EP09/2001B w katalogu PCB.
Elektronika Praktyczna 9/2001
20