Débogueur pour microcontrôleurs de la famille HC908. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

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Récemment, le marché russe propose de nombreux microcontrôleurs monopuce (MC) en boîtiers DIP et SOIC avec un nombre de broches de 8 à 28. Ces MC sont peu coûteux, ont une plage de tension d'alimentation étendue de 2,7 ... 6 V et peuvent être cadencé sans l'utilisation d'un résonateur à quartz. Ils sont utilisés avec succès dans les conceptions amateurs. Cependant, les outils de débogage des appareils sur le MK, capables non seulement de simuler le fonctionnement d'un système réel, de réagir à tous les signaux d'entrée et de générer des signaux de sortie, sont dans la plupart des cas trop compliqués et coûteux pour une utilisation amateur. Pour les MC huit bits de la famille HC908, un débogueur doté de telles propriétés peut être créé indépendamment.

Les principales caractéristiques de la famille MC HC908, fabriquée par Motorola, sont données dans le tableau. 1.

La possibilité d'implémenter facilement un débogueur matériel repose sur le fait que tous les MCU de cette famille, quelle que soit leur configuration interne, possèdent deux fonctionnalités importantes. Premièrement, la mémoire de programme intégrée est réalisée à l'aide de la technologie FLASH et est reprogrammable. Dans le module FLASH ROM, en plus des cellules mémoire elles-mêmes, il existe un convertisseur élévateur de tension, qui vous permet d'effacer et de programmer la ROM sans connecter une source de tension externe supplémentaire au MK.

Deuxièmement, un mode de débogage spécial est fourni, dans lequel le programme de surveillance de débogage stocké dans la mémoire du MK lors de sa fabrication est activé. Il contient un pilote pour échanger des informations avec un périphérique externe via une ligne de communication bidirectionnelle unifilaire et des sous-programmes pour exécuter six commandes reçues via cette ligne, par exemple depuis un ordinateur personnel (PC). À l'aide de ces commandes, il est possible de lire toutes les informations dans la mémoire du MK, ou de les y écrire, ainsi que d'exécuter le programme pour l'exécution à partir de n'importe quelle adresse [1].

À l'aide des commandes de débogage, vous pouvez créer un logiciel PC personnalisé qui effectue les opérations suivantes :

• charger dans la RAM du MK le programme d'effacement/programmation de la FLASH ROM ;
• chargement dans la mémoire FLASH du programme d'application MC (développé);
• lancer le programme d'application pour exécution à partir d'une adresse donnée en temps réel, en s'arrêtant au point de contrôle souhaité ;
• transfert au PC de l'état des registres et des cellules mémoire du MK après l'arrêt au point de contrôle.

Tout cela permet de créer un programmeur et débogueur en temps réel [2] en utilisant uniquement les ressources internes de la famille de microcontrôleurs HC908. Il suffit de réaliser une carte d'interface PC et d'utiliser un progiciel comprenant l'environnement de développement intégré WinlDE, l'assembleur de macros CASM08, le logiciel et les simulateurs en circuit ICS08, le débogueur temps réel en circuit DEBUG08 et le programmateur PROG08. Ce forfait peut être trouvé sur le site Web en tant que programme shell pour le simulateur en circuit ICS08. Il est distribué gratuitement et sans restrictions.

La carte d'interface remplit deux fonctions : elle assure le transfert du MK en mode débogage et convertit les signaux de l'interface monofilaire bidirectionnelle du MK en signaux standard du port série du PC. Pour mettre n'importe quel membre de la famille HC908 en mode débogage, procédez comme suit :

• connectez les entrées d'interruption IRQ et réinitialisez RST à une source de tension accrue UTST = 8,5 V ;
• sur les lignes des ports indiqués dans le tableau. 2, définissez la combinaison de signaux logiques : PTx1=1, PTx2=0, PTx5=1. Sur la ligne RTxZ - journal. 0 si la fréquence du résonateur à quartz est de 4,9152 MHz, ou log. 1 s’il s’agit de 9,8304 MHz. Pour le modèle MK KX, l'état de RTxZ est toujours log. 0, mais pour RK et RF cela n'a pas d'importance. Ces MK fonctionnent toujours à une fréquence d'horloge de 9,8304 MHz. Les modèles GR et GP sont réglés sur PTx4 = 0, lors de l'utilisation d'un résonateur à quartz avec une fréquence de 32,768 kHz, un journal est envoyé à l'entrée IRQ. 0, et l'état de RTxXNUMX est indifférent ;
• quelques dizaines de millisecondes à partir du moment où la tension d'alimentation de 5 V est appliquée, maintenez l'entrée de réinitialisation MK (RST) à l'état de journal. 0. Augmentez ensuite la tension à UTST.

En conséquence, le MK entrera en mode débogage. Après cela, les niveaux de signal sur les lignes PTx1-PTx4 peuvent être modifiés dans n'importe quel ordre. Cependant, la tension UTST à l'entrée RST doit rester inchangée à 8,5 V. L'entrée IRQ peut changer pendant le débogage et, en la réglant à un niveau bas, une demande d'interruption est générée. La haute tension logique sur cette broche peut être pilotée jusqu'à UTST. Sur la ligne d'entrée/sortie RTx5 en cours de débogage, il y a un échange d'informations bidirectionnel entre le MK et le PC à une vitesse de 9600 Bauds.

Le schéma de la carte d'interface est représenté sur la figure. Il ne contient que cinq puces.

(cliquez pour agrandir)

La prise XS1 est connectée à la fiche du port COM du PC. La prise XP1 est utilisée pour se connecter au système de microcontrôleur en cours de débogage (cible). Sur la carte de ce dernier, il faut prévoir un connecteur homologue dont les contacts sont connectés aux sorties du MC conformément au tableau. 3.

La puce DD3 convertit les niveaux de signal de l'interface RS-232 en niveaux logiques TTL et vice versa. Les éléments tampons à trois états DD4.1 et DD4.2 transforment une ligne MK bidirectionnelle (PTx5) en deux lignes unidirectionnelles (TXD et RXD), caractéristiques du RS-232. Au lieu du MC145407 indiqué dans le schéma, d'autres appareils fonctionnellement similaires peuvent être utilisés comme DD3, par exemple ADM202E ou ADM232L, qui diffèrent par leur brochage.

En plus des étages de conversion de niveau, chacun de ces microcircuits dispose de sources de tension intégrées de +10 et -10 V. La première permet d'obtenir une tension de +7 V à l'aide du diviseur R10R8,5. La charge à la sortie du la source intégrée est d’environ 2 mA. Pour qu'il puisse supporter un tel courant, il est déconseillé d'utiliser des condensateurs C4 - C7 d'une capacité inférieure à celle indiquée dans les données du passeport du microcircuit utilisé.

Le signal DTR via le tampon de la puce DD3 et l'élément DD4.3 entre dans la base du transistor VT5, qui contrôle les touches des transistors VT2 et VT3. Le transistor VT2 commute la tension +5 V et VT3 - UTST.

Pendant que vous êtes en ligne, journal DTR. 1, les transistors VT2 et VT3 sont fermés, le condensateur C1 est déchargé. A ce moment, un signal de réinitialisation (log. 0) a été appliqué à l'entrée RST du MK. Avec le passage du DTR à l'état du journal. 0 et l'ouverture de la clé sur le transistor VT2 commence à charger le condensateur C1. Lorsque la tension en C1 atteint le seuil de fonctionnement de la puce DD1, un journal sera établi à sa sortie. 1. Cela entraînera la transition du signal à l'entrée RST du MK vers le même état avec un niveau de tension augmenté à 8,5 V. En conséquence, le MK entrera en mode débogage. L'élément DD2.3 résume logiquement les signaux de réinitialisation provenant du PC et de l'appareil en cours de débogage (ce dernier - via la ligne RST_IN), ce qui garantit que le MK repasse en mode débogage lorsqu'un signal de réinitialisation interne est généré.

La combinaison de niveaux logiques sur les lignes PTx1-PTx4 nécessaires pour passer le MK en mode débogage est créée à l'aide du microcircuit DD5. Avec la fermeture de la clé sur le transistor VT2, les sorties de ses éléments sont activées. Après avoir basculé le MC en mode débogage, les sorties passent au troisième état, de sorte que les lignes spécifiées des ports MC sur la carte cible peuvent être utilisées à la discrétion du développeur.

Le signal de demande d'interruption IRQ_IN du système cible est envoyé à l'entrée de l'élément DD2.4 et renvoyé via le commutateur sur le transistor VT4. Cette solution fournit le niveau de tension requis sur la ligne IRQ au moment où le MC entre en mode débogage et vous permet de « sauter » les signaux des demandes d'interruption externes pendant le débogage sans risquer d'endommager leur source avec une tension accrue.

Les cavaliers X1 et X2 servent à aligner les niveaux sur les lignes PTx1-PTx4 avec la fréquence d'horloge du MK. Le cavalier X1 est réglé lors de l'utilisation du MK HC908GR / GP avec un résonateur à quartz à une fréquence de 32,768 kHz. La position du cavalier X2 détermine le niveau de signal sur la ligne RTxZ, nécessaire pour configurer le MC pour qu'il fonctionne en mode débogage avec un résonateur à quartz à une fréquence de 9,8304 ou 4,9152 MHz.

Si la fréquence d'horloge de fonctionnement du MK du système cible diffère de celles spécifiées, il est possible d'appliquer un signal externe OSC1 de la fréquence souhaitée pendant la durée du débogage. Pour cela, un générateur sur les éléments DD2.1 et DD2.1 est utilisé.

Les puces DD4, DD5 MS74NS125 peuvent être remplacées par des homologues domestiques KR1554LP8.

littérature

1. Remizevitch T. Microcontrôleurs pour applications embarquées. Des approches générales aux familles HC05 et HC08 de Motorola. - M. : DODEKA, 2000.
2. Kobakhidze Sh. Microcontrôleurs pour débutants. Et pas seulement... Des outils pour développer et déboguer des appareils sur le MK. - Radio, 2000, n°4, p. 22, 23.

Auteur: D.Panfilov, T.Remizevich, A.Arkhipov

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