第十六章

08系列MCU編程器的開發主要內容

編程器技術基礎

HC08系列MCU編程器的實現方法

HC08系列MCU編程器實例HCS08系列MCU編程器原理《嵌入式應用技術基礎教程》課件116.1編程器技術基礎在線編程系統是有用戶程序駐留在MCU中，在這些用戶程序的支持下，向MCU中寫入程序，其實質是一種用戶模式下的寫Flash操作，這種方法對嵌入式系統的開發和調試帶來極大方便。

編程器是向MCU中寫入程序，寫入的結果是FLASH中僅有當前寫入的用戶程序，而不包含其他的用戶程序。《嵌入式應用技術基礎教程》課件216.1.1HC08系列MCU的監控模式

HC08系列MCU可以工作在兩種模式：用戶模式和監控模式。用戶模式是MCU上電復位后，轉向復位矢量所指向的地址，執行Flash中的用戶程序。監控模式是MCU在上電復位后，執行監控ROM中的程序。當復位矢量為“空”($FF)時，MCU會自動進入監控模式；當復位矢量不空時，MCU需要一定的條件才可以進入監控模式。下表列舉了MC68HC908GP32進入監控模式的不同方式及各種方式所需條件。《嵌入式應用技術基礎教程》課件方式IRQRESET復位矢量PTC0PTC1PTC3PTA0PTA7外部時鐘[2]1VTST[1]VDD或VTST任意100104.9152MHz2VTSTVDD或VTST任意101109.8304MHz3VDDVDD$FF任意任意任意109.8304MHz4GNDVDD$FF任意任意任意1032.768KHz316.1.2HC08系列MCU的監控ROM程序（1）基本的ROM程序模塊HC08系列MCU出廠時，Flash區包含了字節數不同的監控ROM程序。監控ROM程序包含了HC08系列所共有的基本子程序，這些子程序有如下功能：①通過一個I/O引腳接收一個字節數據②通過一個I/O引腳發送一個字節數據③讀內存或Flash區中的一個字節數據④寫內存中的一個字節數據⑤連續讀內存或Flash中兩個字節數據⑥連續寫內存中的兩個字節數據⑦讀堆棧指針⑧運行指定位置的程序《嵌入式應用技術基礎教程》課件4（2）特有的ROM程序模塊HC08系列MCU內存容量相差比較大，MC68HC08AZ60的內存有1024字節，而MC68HC908JL3只有128字節。為了方便內存較小的MCU的Flash程序寫入，廠商在這些MCU的ROM程序中加入特有的ROM程序模塊：Flash整體擦除、頁擦除和寫入子程序，并公布了調用時的入口參數(頁擦除的所在頁、寫入的數據及寫入的地址、延時參數等)及子程序的地址。所以不同MCU的ROM程序大小也是不同的。下表是幾種擦寫子程序的入口地址及參數存放地址。《嵌入式應用技術基礎教程》課件516.1.3HC08系列MCU在監控模式下的工作過程（1）與主機通信的數據格式當MCU上電復位時，如果滿足進入監控模式的條件，MCU就會工作于監控模式。監控模式下MCU主要是通過某個特定的I/O口(如：GP32是PTA0，JL3是PTB0)，以標準不歸零(NRZ)的數據格式進行數據通信，具體為：第一位起始位(0)，隨后為8個數據位(低位在前，高位在后)，最后一位為停止位(1)。NRZ的數據格式如下圖所示。《嵌入式應用技術基礎教程》課件Bit0Bit1Bit2Bit3Bit4Bit5Bit6Bit7StartStop6（2）監控模式的工作過程MCU在進入監控模式時，需要接收8字節的保密字節，如果是空白芯片，則8字節的保密字節全是$FF，然后就處于等待接收一個命令字節狀態。以GP32為例，進入監控模式的時序如下圖所示。《嵌入式應用技術基礎教程》課件4096+32CGMXCLK

CYCLES24BUS

CYCLES256

BUS

CYCLES(最少)···BYTE1BYTE2BYTE8COMMAND來自主機的數據MCU發送的數據BYTE1ECHOBYTE2ECHOBYTE8ECHOBREAKCOMMANDECHO1411412注：1等待回復延時，2位的延時時間2數據返回延時，2位的延時時間4發送下一個字節前的1位延時時間VDDRSTPTA7PTA07（3）監控模式的矢量表在監控模式下，復位、軟中斷和Break中斷矢量表有所改變。下表反應了監控模式和用戶模式的矢量表的差別。《嵌入式應用技術基礎教程》課件模式復位矢量BreakSWI高字節低字節高字節低字節高字節低字節用戶$FFFE$FFFF$FFFC$FFFD$FFFC$FFFD監控$FEFE$FEFF$FEFC$FEFD$FEFC$FEFD816.1.4HC08系列MCU的監控命令MCU通過特定的I/O口接收主機發送的字節數據，判斷是否是監控命令，如果是，執行相應的動作。監控命令共有6條，每條監控命令由操作碼和操作數組成。下表1列出了各條監控命令的格式和功能。《嵌入式應用技術基礎教程》課件命令格式功能READ$4A$4A高字節高字節低字節低字節數據讀出指定單元內容(RAM或Flash)WRITE$49$49高字節高字節低字節低字節數據數據向指定單元寫數據（RAM）IREAD$1A$1A數據數據讀取上次訪問的地址+1、+2處的內容（RAM或Flash）IWRITE$19$19數據數據向上次訪問的地址+1處寫入一個數據（RAM）READSP$0C$0C數據數據讀堆棧指針高字節和低字節RUN$28$28執行RTI指令返回9InOutPC主機特定I/O目標MCUMAX23278910MC74HC12526153VDD(a)編程器內部器件連接圖

VDDI/O口7891012346523OutInPC串行口MAX

23274HC125目標MCU(b)編程器原理圖10KΩ16.2HC08系列MCU編程器的實現方法16.2.1HC08編程器硬件設計方案方案一：采用Freescale公司技術手冊中的監控模式編程電路圖。

《嵌入式應用技術基礎教程》課件10方案二：“基板－適配器”《嵌入式應用技術基礎教程》課件主控MCU目標MCU基板晶體振蕩電路適配器晶體振蕩電路PC接口電路電平轉換及高壓產生電路外圍電路基

板適配器電源控制電路1116.2.2HC08編程器軟件設計思想《嵌入式應用技術基礎教程》課件實現空白芯片寫入的軟件設計思想是：①被寫入的目標MCU工作于監控模式。②主機將擦寫FLASH程序的二進制代碼以及要寫入的數據寫入目標MCU的內存區。③主機向目標MCU發送RUN監控命令，運行第②步寫入目標MCU內存區的程序。在這3步的執行過程中，第2步寫入目標MCU內存的程序設計有一定難度。需要綜合考慮內存分配、子程序調用的參數傳遞方法、程序執行完成后如何返回監控狀態(等待接收字節狀態)，完成其他頁面的寫入操作等問題。返回1216.3HC08系列MCU編程器實例本實例的主控MCU選用MC68HC908GP32(簡稱GP32)，目標MCU選用MC68HC908JB8(簡稱JB8)。16.3.1硬件設計（1）基板基板選用SD-1在線編程系統中的實驗板，實驗板上提供的WFLASH接口，可以直接連接適配器，接口如下圖。WFLASH接口提供了VCC、GND、PTD0~PTD4、V+。其中V+是MAX232芯片第2腳輸出的9V高壓。《嵌入式應用技術基礎教程》課件VCCGNDPTD1PTD0PTD2PTD3PTD4V+VCCGNDWFLASH接口13（2）適配器板本實例中目標MCU是JB8，也就是通過GP32向JB8中寫入程序，因此在適配器板中要保證JB8進入監控模式。JB8進入監控的方式有三種：《嵌入式應用技術基礎教程》課件方式IRQ復位矢量PTA3PTA2PTA1PTA0外部時鐘說明1VTST任意00113MHz高壓方式進入監控模式，PTA0口以9600bps速率通信2VTST任意10116MHz3VDD$FF任意任意任意16MHz低壓方式進入監控模式，復位矢量區必須為$FF14JB8適配器板原理圖

《嵌入式應用技術基礎教程》課件適配器電源控制電路PNPT1NPNT21K5KVCC10K100PTD1VINVINPTD0RBX1C1C2地線VINVINVINJB8監控模式外圍電路PTA0PTA1PTA2PTA3VDDVSSOSC2OSC1IRQV+10K10K10K10K10KVIN1516.3.2主控MCU發送和接收一個字節子程序發送一個字節子程序如下：Send1Byte:BSET0,OutPortS;輸出口0腳定義為輸出BSET0,OutPort;令輸出口0腳為高電平JSRDelayBitTime;246個周期JSRDelayBitTime;246個周期;①發送起始位BCLR0,PTD;起始位JSRDelayBitTime;246個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期LDX#$08;2個周期Send1Byte0:RORA;1個周期BCCSend1Byte1;3個周期;②發送數據位，高電平BSET0,PTD;4個周期BRASend1Byte2;3個周期Send1Byte1:;③發送數據位，低電平BCLR0,PTD;4個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期Send1Byte2:JSRDelayBitTime;246個周期DBNZXSend1Byte0;3個周期BSET0,PTD;停止位JSRDelayBitTime;246個周期RTS《嵌入式應用技術基礎教程》課件16接受一個字節子程序如下：Receive1Byte:BCLR0,OutPortS;輸出口0腳定義為輸入BRSET0,PTD,*;等待起始位;①等待起始位接收時間NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期LDX#!08;2個周期CLRA;1個周期Receive1Byte0:JSRDelayBitTime;246個周期

BRSET0,PTD,Receive1;開始接收1位;②接收一個數據位，低電平CLC;1個周期BRAReceive2;3個周期Receive1:;③接收一個數據位，高電平SEC;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期Receive2:RORA;1個周期NOP;1個周期NOP;1個周期DBNZXReceive1Byte0;3個周期RTS

《嵌入式應用技術基礎教程》課件1716.3.3主控MCU發送保密字節目標MCU進入監控狀態以后則開始等待接收8個保密字節。若接收到的8個字節與Flash中存放保密字節的單元（$FFF6～$FFFD）內容相匹配，則將其RAM區的第一個字節的第6位置為1（此時該字節通常為$7F），否則置為0（此時該字節通常為$3F）。但是，不管密碼驗證是否成功，目標MCU總能接受基板GP32發送來的監控命令，只是在密碼不匹配的情況下，通過READ或IREAD命令讀取Flash的操作失敗，表現為數據異常。對于空白芯片，密碼為8個$FF。《嵌入式應用技術基礎教程》課件1816.3.4發送監控命令MCU有6個監控命令Read、Write、IRead、IWrite、Readsp、Run。主控MCU在不同情況下對目標MCU發送相應的監控命令，讓目標MCU執行相應操作。（1）發送READ命令【子程序名】：Read1Byte【入口參數】：AddrH--待讀地址高字節，AddrL--待讀地址低字節【出口參數】：A--讀出的數據《嵌入式應用技術基礎教程》課件LDAAddrLJSRSend1Byte;發送低字節JSRReceive1Byte;接收回應JSRReceive1Byte;接收命令的;執行結果LDA#$4AJSRSend1Byte;發送命令字JSRReceive1Byte;接收回應LDAAddrHJSRSend1Byte;發送高字節JSRReceive1Byte;接收回應19（2）發送WRITE命令【子程序名】：Write1Byte【入口參數】：AddrH--待讀地址高字節，AddrL--待讀地址低字節；A--待寫入的數據【出口參數】：無【關鍵代碼】：《嵌入式應用技術基礎教程》課件JSRSend1Byte ;發送低字節JSRReceive1Byte;接收回應PULAJSRSend1Byte ;發送數據JSRReceive1Byte;接收回應PSHALDA#$49JSRSend1Byte;發送命令字JSRReceive1Byte;接收回應LDAAddrHJSRSend1Byte;發送高字節JSRReceive1Byte;接收回應LDAAddrL20（3）發送IWRITE命令【子程序名】：IWrite1Byte【入口參數】：A--待寫入的數據【出口參數】：無【關鍵代碼】：

PSHALDA#$19JSRSend1Byte;發送命令字JSRReceive1Byte;接收回應PULAJSRSend1Byte ;發送數據JSRReceive1Byte;接收回應《嵌入式應用技術基礎教程》課件（4）發送RUN命令【子程序名】：RUN【入口參數】：無【出口參數】：無【關鍵代碼】：LDA#$28JSRSend1Byte;發送命令字JSRReceive1Byte;接收回應2116.3.5針對目標芯片JB8的編程（1）JB8的整體擦除對目標MCU的Flash進行整體擦除（包括矢量頁）。雖然目標芯片JB8的監控ROM中包含整體擦除的例行程序，但考慮到有的芯片沒有，可以不使用內部ROM中的整體擦除程序（后面的寫入程序也是如此）。根據JB8“整體擦除操作”步驟編寫了整體擦除子程序。（2）JB8的頁寫入根據JB8的“向Flash寫入一頁數據”的操作步驟編寫了頁寫入子程序。本程序入口時$00A0和$00A1中存放的是某頁中需要寫入數據的首地址(可以不是頁首地址)。每次需要寫入的數據必須在同一頁范圍中，頁大小為64字節。JB8的FLASH起始地址為$DC00。《嵌入式應用技術基礎教程》課件2216.3.6基板中主控MCU的編程（1）主流程《嵌入式應用技術基礎教程》課件主控MCU初始化從PC機接收8個保密字節及命令字節給適配器上電發送8個保密字節收到命令99收到命令100調整體擦除目標MCU子程序調頁寫入目標MCU子程序是是否否23（2）整體擦除目標MCU子程序（3）寫目標MCU子程序《嵌入式應用技術基礎教程》課件接收PC機發來的總頁數PageNumPageNum=0?返回是否寫目標MCU子程序流程圖將頁寫入子程序的二進制代碼送往JB8的$41開始的內存區接收PC機發來的頁數據內容，暫存于PageBuffer中將頁數據內容發送到JB8的$A0開始的內存區發送運行監控命令RUN，寫入當前頁PageNum減1頁寫入程序目標代碼（共89個字節）適配器RAM分配……高字節低字節數據個數N數據1$0041$00A0$0040標志字節$00A1$00A2$00A3數據N$00A3+N-1(≤$00E2)返回2416.4HCS08系列MCU編程器原理16.4.1兩種系列MCU的結構差異

以HC08系列的MC68HC908GP32和HCS系列的MC9S08GB60為例，下表描述了在實現編程器時有關的結構差異。《嵌入式應用技術基礎教程》課件比較項目MC68HC908GP32MC68HC908GB60工作模式監控模式激活的背景工作模式接口1個I/O口BKGD引腳通信控制ROM程序DBC和DBG數據通信格式NRZ自定義的串行通信協議命令字節6個監控命令30個BDC命令2516.4.2激活的背景工作模式在激活的背景工作模式(Activebackgroundmode)下，可以很方便地實現HCS08系列MCU的擦寫FLASH，也提供程序的調試功能。該模式由HCS08內核中的BDC(BackgroundDebugController)來管理，BDC和片上調試模塊(DBG)下共同完成調試功能。在這種工作模式下，CPU處于等待接收一個命令狀態，類似于GP32工作在監控狀態時等待接收一個字節的狀態。進入激活的背景工作模式有五種途徑：①在MCU復位信號的上升沿，BKGD/MS引腳低電平。在實現編程器時通常使用這種方法。②從BKGD引腳收到BACKGROUND命令。③執行BGND指令。④遇到BDC斷點。⑤遇到DBG斷點。《嵌入式應用技術基礎教程》課件2616.4.3