KEILC51单片机仿真器的设计

文章编号：１００８－０５７０（２００６）０２－２－００１９－０２

单片机开发与应用

ＫＥＩＬＣ５１单片机仿真器的设计

ＩｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆＫｅｉｌＣ５１ＭＣＵＥｍｕｌａｔｏｒｂａｓｅｄｏｎＳＳＴ８９Ｃ５４／５８

（陕西科技大学）陈晓莉

张俊涛

Ｃｈｅｎ，ＸｉａｏｌｉＺｈａｎｇ，Ｊｕｎｔａｏ

摘要：ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８是美国ＳＳＴ公司推出的具有２０ＫＢ／３６ＫＢＦｌａｓｈ程序存储器的ＦｌａｓｈＦｌｅｘ５１系列单片机，通过对Ｆｌａｓｈ的分区实现ＩＡＰ的功能。本文介绍ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８程序存储器的结构特点以及基于ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８的ＫＥＩＬＣ５１单片机仿真器的设计。关键词：单片机；存储；仿真器；设计

文献标识码：Ａ中图分类号：ＴＰ３６８．１

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８ｉｓＦｌａｓｈＦｌｅｘ５１ｆａｍｉｌｙｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｗｉｔｈ２０ＫＢ／３６ＫＢＦｌａｓｈＥＥＰＲＯＭｂｙＳｉｌｉｃｏｎＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＩＡＰｉｓｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｉｔｓＦＬＡＳＨｐａｒｔｉｔｉｏｎ．ＭａｉｎｆｅａｔｕｒｅｓｏｆｐｒｏｇｒａｍｍｅｍｏｒｙｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎｏｆＳＳＴ８９Ｃ５４／５８ａｒｅｐｒｅｓｅｎｔｅｄａｎｄｏｎｅｏｆｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｓＫｅｉｌＣ５１ｅｍｕｌａｔｏｒｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，Ｍｅｍｏｒｙ，Ｅｍｕｌａｔｏｒ，Ｄｅｓｉｇｎ

１概述

ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８（简称８９Ｃ５４／５８）是美国ＳＳＴ（ＳｉｌｉｃｏｎＳｔｏｒａｇｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）公司推出的多用途ＦｌａｓｈＦｌｅｘ５１系列单片机，片内集成了２０ＫＢ／３６ＫＢ的ＳｕｐｅｒＦｌａｓｈＥＥＰＲＯＭ程序存储器，分为ＢＬＯＣＫ０（１６ＫＢ／３２ＫＢ）和其中，ＢＬＯＣＫ１可以映射（Ｍａｐｐｉｎｇ）ＢＬＯＣＫ１（４ＫＢ）两块。到６４ＫＢ存储空间的最高端或最低端，而且，对于程序计数器来说可以是不可见的。由于其存储结构上的特点和ＩＡＰ（Ｉｎ－ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ）功能，使得很容易以８９Ｃ５４／５８为核心设计一个低成本的５１单片机仿真器。０ＦＦＦＨ技

既可以从ＢＬＯＣＫ０开始执行，也可以从ＢＬＯＣＫ１开始执行。程序从哪个块开始执行由ＭＡＰ＿ＥＮ［１：０］决定。术８９Ｃ５４／５８提供４种存储器映射方式，当ＭＡＰ＿ＥＮ＝００、创０１、１０、１１时，分别映射０、１ＫＢ、２ＫＢ、４ＫＢ的存储空间，即当ＭＡＰ＿ＥＮ＝１１时，对所有逻辑地址在００００Ｈ￣新区域代码的存取重新定向到。Ｆ０００Ｈ￣ＦＦＦＦＨＦＦＦＦＨＥＡ＃＝１并且ＳＦＣＦ［７］＝１ＦＦＦＦＨ４ＫＢ内部程序存储器Ｆ０００Ｈ（Ｂｌｏｃｋ１）ＥＡ＃＝１并且ＳＦＣＦ［７］＝０ＦＦＦＦＨ４８ＫＢ／３２ＫＢ外部程序存储器ＥＡ＃＝０ＥＦＦＦＨ４４ＫＢ／２８ＫＢ外部４０００Ｈ／８０００Ｈ程序存储器４０００Ｈ／８０００Ｈ３ＦＦＦＨ／７ＦＦＦＨ１６ＫＢ／３２ＫＢ３ＦＦＦＨ／７ＦＦＦＨ１６ＫＢ／３２ＫＢ内部内部程序存储器程序存储器００００Ｈ（Ｂｌｏｃｋ０）００００Ｈ００００Ｈ（Ｂｌｏｃｋ０）６４ＫＢ外部程序存储器２ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８的程序存储结构

２．１存储器结构８９Ｃ５４／５８片内的程序存储块ＢＬＯＣＫ０和ＢＬＯＣＫ１的地址是不连续的。ＢＬＯＣＫ０占据从００００Ｈ到３ＦＦＦＨ／７ＦＦＦＨ的存储空间，ＢＬＯＣＫ１占据从Ｆ０００Ｈ到ＦＦＦＦＨ的存储空间。８９Ｃ５４／５８存储结构如图１所示。当ＥＡ＃＝１时，对于程序计数器来说，ＢＬＯＣＫ０始终是可见的，用于代码的存取；ＢＬＯＣＫ１代码的存取是通过特殊功能寄存器ＳＦＣＭ、ＳＦＣＦ、ＳＦＡＬ、ＳＦＡＨ、ＳＦＤＴ和ＳＦＳＴ来实现的。当ＳＦＣＦ［７］＝１时，ＢＬＯＣＫ１是可见的。图１ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８程序存储器结构图３基于ＳＳＴ８９Ｃ５８的ＫＥＩＬＣ５１单

片机仿真器的设计

３．１ＳＳ８９Ｃ５４／５８在应用可编程（ＩＡＰ）ＩＡＰ是指在用户的应用程序中对ＦＬＡＳＨ块，ＦＬＡＳＨ寄存器以及加密位等实现擦除和编程等操作。８９Ｃ５４／５８通过对ＳＦＣＦ［６］的置位和复位而启动和停止ＩＡＰ功能。程序在ＢＬＯＣＫ０时可以启动ＩＡＰ对ＢＬＯＣＫ１进行编程，程序在ＢＬＯＣＫ１时也可以对ＢＬＯＣＫ０进行编程，但不能对自己进行编程。８９Ｃ５４／５８的存储器结构特点和ＩＡＰ功能使得８９Ｃ５４／５８可以做成简易的单片机仿真器。这对于单片机初学者，尤其是对单片机教学带来极大的方便，是一种低成本的单２．２存储器的映射（Ｒｅ－ｍａｐｐｉｎｇ）８９Ｃ５４／５８允许ＢＬＯＣＫ０映射到ＢＬＯＣＫ１，映射功能使得对ＢＬＯＣＫ０进行编程时，其系统中断向量区依然可用（普通的５１系列单片机无此特点）。上电后程序陈晓莉：高级工程师《变频器与软启动器应用２００例》

邮局订阅号：８２－９４６３６０元／年－

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单片机开发与应用片机开发手段。中文核心期刊《微计算机信息》（嵌入式与ＳＯＣ）２００６年第２２卷第２－２期

３．２设计原理简介仿真器电路设计如图２所示。图中Ｕ２为串行通信接口芯片ＭＡＸ２３２，Ｕ１为８９Ｃ５４／５８。８９Ｃ５４／５８的仿真监控程序通过ＰＣ机串行口与ＫＥＩＬＣ５１软件进行通信，实现实时仿真功能。１２９ＲＸＤ１４ＤＢ９－２７４＋５１ｕＦＵ２ＭＡＸ２３２Ｒ１ＯＵＴＲ１ＩＮＲ２ＯＵＴＲ２ＩＮＴ１ＯＵＴＴ１ＩＮＴ２ＯＵＴＴ２ＩＮＣ１＋Ｃ２＋Ｃ１－Ｃ２－１３８１１ＤＢ９－３１０ＴＸＤ１３＋１ｕＦＵ１１２３４５６７８ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８Ｐ００Ｐ０１Ｐ０２Ｐ０３Ｐ０４Ｐ０５Ｐ０６Ｐ０７Ｐ２０Ｐ２１Ｐ２２Ｐ２３Ｐ２４Ｐ２５Ｐ２６Ｐ２７３９３８３７３６３５３４３３３２２１２２２３２４２５２６２７２８３．５ＫＥＩＬ软件及设置ＫＥＩＬＣ５１是德国ＫＥＩＬ公司推出的ＷＩＮＤＯＷＳ版的ＭＣＳ－５１系列单片机开发套件，可用于编译Ｃ源程序、汇编源程序，链接和定位目标文件和库，创建ＨＥＸ文件以及调试目标程序，并内嵌有ＲＴＸ５１实时操作系统，可简化复杂的多任务实时应用系统的设计。与８９Ｃ５４／５８仿真器配合时，在ＫＥＩＬ开发环境中设置如下：ＤＢ９１６２ＤＢ９－２７ＶＣＣ３ＤＢ９－３８４９５ＲＳＴ＿ＳＷ＋１０ｕＦＧＮＤ１００Ｐ１０／Ｔ２Ｐ１１／Ｔ２ＥＸＰ１２Ｐ１３Ｐ１４Ｐ１５Ｐ１６Ｐ１７ＲＸＤ１０Ｐ３０／ＲＸＤＴＸＤ１１Ｐ３１／ＴＸＤ１２Ｐ３２／ＩＮＴ０１３Ｐ３３／ＩＮＴ１１４Ｐ３４／Ｔ０１５Ｐ３５／Ｔ１１６Ｐ３６／ＷＲ１７Ｐ３７／ＲＤ９ＲＥＳＥＴ１１．０５９２ＭＨｚ１９Ｘ１１８Ｘ２３０Ｐ３０ＰＧＮＤ１）创建项目，并选择ＳＳＴ单片机ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８。２）从菜单选择“Ｏｐｔｉｏｎｓｆｏｒ＇Ｔａｒｇｅｔ１＇＂。３）在“ＯｐｔｉｏｎｓｆｏｒＴａｒｇｅｔ＇Ｔａｒｇｅｔ１＇＂窗口中，选择使用ＫｅｉｌＭｏｎｉｔｏｒ－５１Ｄｒｉｖｅｒ，如图４所示。４）双击图３中Ｓｅｔｔｉｎｇｓ键，设置目标参数如图４所示，即可编译调试目标程序。技术创新

ｖｃｃＶ＋＋Ｔ０Ｕ２ＰＩＮ２１ｕＦＶ－＋Ｔ０Ｕ２ＰＩＮ６１ｕＦ８．２ＫＥＡ３１ＶＣＣＡＬＥ／Ｐ３０ＰＳＥＮ２９󰀠

图３选择ＫｅｉｌＭｏｎｉｔｏｒ－５１Ｄｒｉｖｅｒ

ＧＮＤＧＮＤＧＮＤ图２基于ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８的仿真器原理图３．３仿真器监控程序的加载ＳＳＴ公司提供的８９Ｃ５４／５８仿真器监控程序Ｓｏｆｔ－ＩＣＥ（ＳｏｆｔｗａｒｅＩｎ－ＣｉｒｃｕｉｔＥｍｕｌａｔｏｒ）可通过ＳＳＴ公司提供的ＢＳＬ（Ｂｏｏｔ－ＳｔｒａｐＬｏａｄｅｒ）软件ＳＳＴＥａｓｙＩＡＰ１１Ｆ加载到单片机或通过支持ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８的第三方编程器写入单片机。当８９Ｃ５４／５８外接的晶体振荡器频率为１１．０５９２ＭＨｚ时，ＳＳＴ提供的８９Ｃ５４的监控程序为Ｆ５１ＭＢＬＧ３．ＨＥＸ，８９Ｃ５８的监控程序为Ｆ５１ＭＢＬＥ３．ＨＥＸ。３．４仿真器性能简介基于８９Ｃ５４／５８的单片机仿真器除不支持串行口仿真外，具有通用仿真器的所有功能。与功能强大的图４目标参数设置

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４结束语

由于ＳＳＴ８９Ｃ５４／５８独特的存储器结构和ＩＡＰ功能，使得８９Ｃ５４／５８除用做通用的５１单片机外，只须配以少量的外围电路，即可做成５１单片机仿真器。与ＫＥＩＬ软件相结合，为单片机初学者及单片机教学提供实时仿真开发环境，可完成大部分单片机应用系统的设计。参考文献

ＫＥＩＬ软件相结合，可完成大部分单片机应用系统的仿真设计。其具体性能如下：·可下载ＩｎｔｅｌＨＥＸ格式文件·支持汇编及Ｃ５１源代码调试·支持在线汇编·支持单步（Ｓｔｅｐ）功能·支持步越（ＳｔｅｐＯｖｅｒ）功能·最大可设置１０个固定断点和一个临时断点·支持读写数据存储器·支持读写程序存储器·支持读写特殊功能寄存器·支持读写端口·具有ＩＡＰ功能－

［１］ＦｌａｓｈＦｌｅｘ５１ＭＣＵＳＳＴ８９Ｃ５４／ＳＳＴ８９Ｃ５８，ＳＳＴＤＡＴＡＢＯＯＫ，２００３．

［２］唐玲．用ＶＢ６．０数字示波单片机实时监测数据的一种方法［Ｊ］，微计算机信息，２００５，４：１４８－１４９

作者简介：陈晓莉，女，１９６５．２－，高级工程师，研究方向：微电子技术应用。邮箱：ｚｈａｎｇｊｔ＠ｓｕｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ（７１２００８１陕西咸阳陕西科技大学）陈晓莉张俊涛（ＳｈａａｎｘｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ－ａｎｙａｎｇ，ＳｈａｎｎｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅ，７１２０８１）Ｃｈｅｎ，ＸｉａｏｌｉＺｈａｎｇ，Ｊｕｎｔａｏ通讯地址：（７１２０８１陕西省咸阳市陕西科技大学电气与电子工程学院）陈晓莉（投稿日期：２００５．７．２）（修稿日期：２００５．７．１６）

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