51单片机的自调试与在线编程

传统的单片机系统开发中总是离不开仿真器和编程器。随着电子和计算机技术的迅猛发展，单片机技术也得到了空前的发展。部分16位单片机和32位ARM微控制器都带有JTAG接口，通过各自不同的专用硬件工具在指定的软件集成开发环境中进行在线调试和编程。某些片内集成Flash存储器、基于MCS-51增强内核的8位单片机可以通过专用接口和独有的专用硬件工具在指定的软件集成开发环境中进行在线调试和编程。如果能够在众多单片机中找到一款在通用接口下实现在线调试和编程的单片机，将对简化MCS-51内核的8位单片机系统开发和进一步普及具有极其重要的意义。
NXP公司(原Philips半导体公司)是最早获得MCS-51技术授权的公司，也是后继发展MCS-51内核8位单片机产品最多、最系统的公司。P89V51RD2单片机是其推出的新一代基于MCS-51内核的8位单片机，内部集成64 KB Flash程序存储器和1 KB RAM数据存储器，具有自调试(SoftICE)、在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)功能，这些功能都是在RS-232标准串口下实现。采用P89V51RD2单片机，可以通过UART标准接口在KeilμVision编程环境下用KeilMonitor-51 Driver直接连接系统硬件来调试程序。完成调试后，在FlashMagic工具软件下进行编程。
本文介绍了采用P89V51 RD2的最新技术在单片机系统开发中的应用思想和方法。采用这种方法可省去传统单片机系统开发中必需的仿真器和编程器，提高了开发过程中的程序设计效率，增强了最终系统的软件维护和升级能力。


1 在线调试和编程功能的硬件电路设计
P89V51RD2单片机SoftICE和ISP功能的电路接口较为简单，但为了兼容NXP公司其他能够在+5 V下实现ISP功能的Flash单片机的在系统编程功能，实现在线调试和在系统编程的接口电路原理图如图1所示。



在图1所示的电路中，通过标准的串口通信线将PC与其相连，当SELECT开关将P89V51RD2单片机的PSEN引脚连接到+5 V时，单片机处于正常工作状态；当SELECT开关将PSEN引脚连接到地时，单片机处于ISP状态，FlashMagic工具软件对+5 V可编程的Flash单片机进行在线编程。


2 程序调试仿真的实现
P89V51RD2单片机在激活SoftICE功能后就可以实现对程序的单步仿真调试、多步仿真调试及全速运行下的仿真调试。仿真调试主要分为3步：激活P89V51RD2的SoftICE功能、设置硬件仿真环境和调试程序。
2．1 SoftICE功能
SoftICE功能的激活需要FlashMagic软件的支持，FlashMagic软件可从NXP公司或其他相关网站下载。目前支持51单片机的FlashMagic的最高版本为V3．54，高版本主要用于支持NXP公司的ARM器件，对该公司的51器件不支持。
在含有图1所示接口电路的单片机应用系统中，首先用SELECT开关将单片机的PSEN引脚连接到+5 V，然后启动FlashMagic软件，在主界面中配置各参数为：COMPort——根据具体连接而定，通常为COM1或COM2；BaudRate——9 600，这是由P89V51RD2内部固件所确定的；Device——P89V51RD2；Interface——None(ISP)。在ISP菜单下选择“Enable SoftICE”命令项，进行SoftICE功能的激活。