Emulator procesorów 89cx051.pdf

BASCOM College

W ramach programu BASCOM College

chciałbym zaproponować Moim Czytelni−

kom budowę jednego z najbardziej użytecz−

nych dla konstruktora urządzeń: emulatora

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

kompilatorami BASCOM, został opra−

cowany przez firmę MCS Electronics i

GRIFO. Nie jestem autorem tego

urządzenia, a jedyną moją zasługą jest

zaprojektowanie płytki obwodu

drukowanego i przetestowanie układu.

Schemat emulatora został wykorzystany

za zgodą i aprobatą firmy GRIFO.

Emulator sprzętowy jest urządzeniem,

które nie tylko ułatwia tworzenie programów

na mikroprocesory. W wielu przypadkach po−

zwala on na pełne przetestowanie programu

i zaprojektowanego układu wyłącznie za po−

mocą komputera i odpowiedniego oprogra−

mowania, bez konieczności programowania

procesora. Mówiąc najprościej: komputer po−

łączony z uruchamianym urządzeniem za po−

mocą emulatora „udaje“, że jest włożonym

w podstawkę procesorem. Jakie to daje ko−

rzyści programiście? Ogromne, a przede

wszystkim znaczną oszczędność czasu. Pro−

cesory 89CX051 posiadają wprawdzie

pamięć EEPROM, w której przechowywana

jest pamięć programu, ich programowanie

i przeprogramowywanie jest bardzo proste,

ale zawsze zajmuje cenny czas. Ponadto, pro−

gramator procesorów jest urządzeniem dość

kosztownym, a jego samodzielna budowa nie

należy do najprostszych zadań. Stosowanie

emulatorów programowego i sprzętowego

pozwala odwlec konieczność zaprogramowa−

nia procesora do ostatniej chwili, kiedy napi−

sany program będzie już wielokrotnie przete−

stowany i poprawiony. Emulator sprzętowy,

szczególnie w połączeniu z opisaną dalej

płytką prototypową, daje też dostęp do techni−

ki mikroprocesorowej kolejnej grupie hobby−

stów: Kolegom, którzy uwielbiają prace pro−

gramistyczne, ale wzięcie do ręki lutownicy

jest dla nich jedynie smutną koniecznością.

Powiedzmy sobie teraz kilka słów o moż−

liwościach i ograniczeniach proponowanego

układu. Może on współpracować z dwoma

programami – kompilatorami języka BASIC:

BASCOM−em i 8051. Sprawdziłem działanie

układu z obydwoma tymi programami i wy−

niki były więcej niż zachęcające ! Jednak

bez posiadania jed−

nego z wymienio−

nych programów

układ emulatora

jest całkowicie bez−

użyteczny!

Emulator pozwala

na symulację obecno−

ści w testowanym

układzie wyłącznie

procesorów typu

AT89C2051

i AT89C4051. Emu−

lacja jakichkolwiek

innych procesorów

nie jest możliwa . Po−

nieważ jednak

umówiliśmy się, że na

początkowym etapie działalności naszej szko−

ły programowania procesorów w języku

BASIC będziemy używać tylko tych proceso−

rów, wada nie wydaje się być zbyt uciążliwa.

Za pomocą naszego emulatora możemy

sprawdzić działanie większości funkcji wyko−

nywanych przez testowany program i projek−

towane urządzenie mikroprocesorowe. Więk−

szości, nie wszystkich! Ograniczeniem jest

szybkość pracy emulatora, już w założeniu

znacznie mniejsza od szybkości pracy proce−

sora. Tu w korzystnej sytuacji znajdą się

szczęśliwi posiadacze komputerów w nowo−

czesnej konfiguracji, wyposażonych w proce−

sory PENTIUM II lub lepsze. Im bowiem

szybszy procesor komputera, tym bardziej

emulacja mikroprocesora będzie odpowiadała

rzeczywistym warunkom pracy testowanego

układu.

Proponowany układ jest banalnie prosty

i łatwy do wykonania. Całkowicie odpowia−

da to trendom, które lansujemy w naszej

szkole programowana procesorów: prosty

hardware, a cały “rozum” urządzenia umie−

szczony jest w jego oprogramowaniu. Dlate−

go też do wykonania emulatora zachęcam na−

wet zupełnie początkujących konstruktorów,

a w szczególności tych, którzy nie za bardzo

lubią lutować, a cały wysiłek wkładają w pi−

sanie programów.

Rys. 4

Jak to działa?

Na rysunku 1 został pokazany schemat elek−

tryczny układu sprzętowego emulatora pro−

cesorów 89CX051. Jednak odpowiedź na po−

stawione wyżej pytanie będzie tym razem

dość trudna. Jak już wiecie, nie jestem auto−

rem tego układu i ... nie bardzo wiem, jak to

działa. Bez wnikania w zasady działania pro−

gramów BASCOM, które z kolei są tajemni−

cą producenta, możemy jedynie stwierdzić,

że przesyłanie informacji pomiędzy emulato−

rem a komputerem odbywa się zgodnie

Elektronika dla Wszystkich

BASCOM College

z protokołem transmisji danych w szynie I 2 C.

Do transferu danych wykorzystane

zostały dwa dwukierunkowe konwertery

I 2 C – 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 się odcinek przewodu

taśmowego 20−żyłowego i dwa wtyki: je−

den, znany już nam wtyk zaciskany na

przewodzie taśmowym, który dołączymy

do złącza CON1 na płytce, i drugi, z wy−

glądu podobny do podstawki pod układ

scalony. Sposób zaciśnięcia na kablu

pierwszego z wtyków został już wyczerpu−

jąco opisany w jednym z poprzednich nu−

merów EdW, natomiast drugi wtyk, emula−

cyjny, jest dla nas jeszcze nowością. Prze−

glądając wykaz elementów uważni Czytel−

nicy z pewnością zauważyli, że wymienio−

na w nim jest podstawka typu DIL20, pod−

czas gdy na płytce nie ma miejsca na układ

o tej liczbie nóżek. Ta druga podstawka jest

tylko elementem pomocniczym do monta−

żu na kablu wtyku emulacyjnego i, nieste−

ty, ulegnie podczas tej operacji całkowite−

mu zniszczeniu. Kolejność postępowania

podczas montażu wtyku emulacyjnego bę−

dzie następująca:

1. Wtyk emulacyjny wkładamy do “dodatko−

wej” podstawki DIL20.

Rys. 1 Schemat ideowy emulatora

2. W szczelinę we wtyku emulacyjnym wsu−

wamy jeden koniec przewodu taśmowego.

3. Całość ściskamy w imadle aż do usłysze−

nie cichego trzasku, świadczącego o za−

mknięciu się wtyku emulacyjnego. Podczas

wykonywania tej czynności podstawka zo−

stanie całkowicie zniszczona, ale jest to jedy−

na pewna metoda zabezpieczenia końcówek

wtyku emulacyjnego przed uszkodzeniem.

Układ emulatora zmontowany ze spraw−

nych elementów nie wymaga już więcej ja−

kichkolwiek czynności i po dołączeniu do

portu drukarkowego komputera z zainstalo−

wanym jednym z programów BASCOM po−

winien działać poprawnie. Użytkowanie

emulatora opisane będzie dokładnie w cyklu

artykułów opisujących

program BASCOM i dla−

tego teraz podam Wam je−

dynie najpotrzebniejsze

informacje.

Wtyk emulacyjny

układu powinien zostać

umieszczony w testowa−

nym urządzeniu, zamiast

procesora. Badany układ

powinien być zasilany od−

powiednim dla niego na−

pięciem, tj. 5VDC. Po po−

łączeniu ze sobą (przy

wyłączonym zasilaniu)

trzech układów: kompute−

ra, emulatora i testowane−

go urządzenia włączamy zasilanie i urucha−

miamy na komputerze program BASCOM

LT lub BASCOM8051. Ładujemy program,

którego działanie chcemy sprawdzić, kompi−

lujemy go i uruchamiamy symulator.

Dalsze czynności zależne są od funkcji

wykonywanych przez testowany program.

Co jednak mają zrobić niecierpliwi kon−

struktorzy, którzy nie mają jeszcze przygoto−

wanego żadnego układu z procesorami

89CX051, ani płytki testowej, a chcieliby

przetestować działania emulatora? Można to

zrobić w bardzo prosty sposób.

Do podstawki DIL20 lutujemy “w pają−

ku” zgodnie z rysunkiem 3 wyświetlacz

siedmiosegmentowy LED. Musi to być

Rys. 2 Schemat montażowy

Rys. 3

Elektronika dla Wszystkich

BASCOM College

wyświetlacz ze wspól−

ną katodą! Do podstaw−

ki dołączamy zasilanie

5VDC (nóżka 20 +,

nóżka 10 −) i łączymy ją

z emulatorem. Następ−

nie piszemy w edytorze

BASCOM−a króciutki

programik:

Po jego skompilowa−

niu uruchamiamy emu−

lator (rys.4) i obserwuje−

my zachowanie wyświe−

tlacza. Jeżeli zaczną się

na nim pojawiać cyfry

od 0 do 9 wyświetlane

w pętli, to nasz układ

emulatora możemy

uznać za sprawny i goto−

wy do testowania napi−

sanych programów.

Dim R As Byte 'deklaracja zmiennej, niezbędna w dialekcie BASCOM

Dim A As Word 'deklaracja zmiennej, niezbędna w dialekcie BASCOM

Dim Cyfra(10) As Byte 'deklaracja tablicy, niezbędna w dialekcie BASCOM

Cyfra (1) = 127

' definicja wyświetlania cyfry "0"

Wykaz elementów

Kondensatory:

C1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100 µµ F/10

C2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .100nF

Rezystory:

RP1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .R−pack SIL 10k ΩΩ

Półprzewodniki:

IC2, IC1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .PCF8574P

IC3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .74LS05

Pozostałe:

CON1 . . . . . .złącze zaciskane 20 pin lutowane w płytkę

CON2 . . . . . . . . . . . .złącze DB25/M lutowane w płytkę

Wtyk emulacyjny 20 pin

Przewód taśmowy ok. 1 mb

Podstawki pod układy scalone + podstawka DIL20

Goldpin 2 x 10 pin

Cyfra (2) = 6

' definicja wyświetlania cyfry "1"

Cyfra (3) = 155

' definicja wyświetlania cyfry "2"

Cyfra (4) = 143

' definicja wyświetlania cyfry "3"

Cyfra (5) = 166

' definicja wyświetlania cyfry "4"

Cyfra (6) = 173

' definicja wyświetlania cyfry "5"

Cyfra (7) = 189

' definicja wyświetlania cyfry "6"

Cyfra (8) = 7

' definicja wyświetlania cyfry "7"

Cyfra (9) = 191

' definicja wyświetlania cyfry "8"

Cyfra (10) = 175

' definicja wyświetlania cyfry "9"

For R = 1 To 10

P3 = Cyfra (r)

Print R

For A = 1 To 1000 : Next A 'pętla opóźnienia zależna od szybkości komputera

Next R

Loop

Komplet podzespołów z płytką jest

dostępny w sieci handlowej AVT jako

kit szkolny AVT−2501

Elektronika dla Wszystkich

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: