摘要 在系統(tǒng)控制過程中，實(shí)時(shí)性是系統(tǒng)性能的一個(gè)重要測試指標(biāo)。應(yīng)用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是保證實(shí)時(shí)性的一種普遍方法，但是一些資源相對缺乏的單片機(jī)是不適合用操作系統(tǒng)的。本文介紹在中低檔控制系統(tǒng)中，在不采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的情況下，如何對多個(gè)任務(wù)進(jìn)行控制，以達(dá)到實(shí)時(shí)性要求的方法。

關(guān)鍵詞 嵌入式系統(tǒng) 單片機(jī) 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)

引言

　　在嵌入式控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，如何對被控制的多個(gè)任務(wù)進(jìn)行有效協(xié)調(diào)，使其動作順序合理、響應(yīng)速度快捷，往往是設(shè)計(jì)者所考慮的一個(gè)很重要的方面，也是衡量檢驗(yàn)一個(gè)系統(tǒng)的綜合性能的重要指標(biāo)。為了在多個(gè)任務(wù)的協(xié)調(diào)控制中滿足實(shí)時(shí)性的要求，設(shè)計(jì)者往往會考慮在系統(tǒng)中嵌入目前流行的某種實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)�，F(xiàn)在也有一些通過驗(yàn)證的比較優(yōu)秀的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可供選擇，有的源代碼甚至是免費(fèi)提供的，網(wǎng)上也有大量的移植成功的源代碼范例�；�于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編程可以大大縮短開發(fā)的周期，實(shí)時(shí)性也有足夠的保證�；�于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)編程的代價(jià)之一是，增加了程序代碼的長度；代價(jià)之二是，需要較多的RAM空間，在不擴(kuò)展片外存儲器的情況下，中低檔單片機(jī)是難以勝任的。另一方面，大部分中低檔應(yīng)用系統(tǒng)通過合理的設(shè)計(jì)，采用基于裸機(jī)編程（沒有實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)）的方法，也可以保證一定的實(shí)時(shí)性，從而達(dá)到實(shí)時(shí)控制的要求，這是本文所要介紹的內(nèi)容。

1  系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理

1.1  通過定時(shí)中斷間隔的設(shè)計(jì)來保證實(shí)時(shí)性

　　為了完成控制系統(tǒng)中多任務(wù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)要求，可以利用定時(shí)中斷作為系統(tǒng)的時(shí)鐘。每個(gè)中斷的間隔作為時(shí)鐘的最小基本單位，這個(gè)值要小于或等于被控制的各個(gè)任務(wù)中對時(shí)間要求最苛刻的任務(wù)的最大允許響應(yīng)時(shí)間。定時(shí)間隔越短，響應(yīng)越快捷，但系統(tǒng)CPU的負(fù)擔(dān)也越重（因?yàn)镃PU休眠的時(shí)間也越來越少）。這是一對相互矛盾的事物，需要設(shè)計(jì)者謹(jǐn)慎的協(xié)調(diào)才能達(dá)到最完美的效果。例如在配料控制系統(tǒng)中，如果加料速度為20 kg/s，要求配料誤差為1 kg，則系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性必須保證在50 ms之內(nèi)。為了留有余地，可將定時(shí)中斷間隔設(shè)置為20 ms。

1.2  通過對所有任務(wù)的及時(shí)“照看”來管理多任務(wù)

　　可以根據(jù)各個(gè)任務(wù)對實(shí)時(shí)性要求的不同程度,將任務(wù)分為不同的類型。對實(shí)時(shí)性要求越是苛刻的任務(wù)，就需要得到系統(tǒng)越頻繁的“照看”。對于實(shí)時(shí)性要求不高的任務(wù)，系統(tǒng)對它的“照看”時(shí)間間隔可以長一些。例如，有兩個(gè)任務(wù)A和B，任務(wù)A每秒必須“照看”10次，任務(wù)B每秒必須“照看”2次，則控制流程如圖1所示。從圖1中可以看出，任務(wù)A每隔0.1 s“照看”1次，任務(wù)B每隔0.5 s“照看”1次。對實(shí)時(shí)性要求基本相同的若干任務(wù)，可依次“照看”,其程序流程如圖2所示。

圖1  處理實(shí)時(shí)性要求不同的任務(wù)      圖2  處理實(shí)時(shí)性要求基本相同的任務(wù)

　　將所有任務(wù)都放在定時(shí)監(jiān)控循環(huán)中來“照看”，就可以使各個(gè)任務(wù)得到實(shí)時(shí)“照看”，問題的關(guān)鍵是系統(tǒng)如何“照看”各個(gè)任務(wù)。如果某任務(wù)運(yùn)行一次所需要的時(shí)間遠(yuǎn)小于定時(shí)間隔，則該任務(wù)可安排在系統(tǒng)“照看”它時(shí)完整地執(zhí)行一次。在這種情況下，“照看”某任務(wù)和“運(yùn)行”某任務(wù)是一回事。如果某任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間遠(yuǎn)大于定時(shí)間隔，例如在配料系統(tǒng)中，一次配料任務(wù)需要數(shù)十秒鐘，而定時(shí)間隔只有20 ms，因此，在“照看”該任務(wù)時(shí)不可能等待它完成后再“照看”其他任務(wù)，否則系統(tǒng)就會崩潰。為此，系統(tǒng)對任何任務(wù)的“照看”時(shí)間必須遠(yuǎn)小于定時(shí)間隔，只有這樣才能保證系統(tǒng)在一個(gè)定時(shí)間隔中完成對所有任務(wù)的“照看”。由此可以看出，在本方法中，任何任務(wù)都不能較長時(shí)間單獨(dú)占有CPU，而是在不斷地得到系統(tǒng)的 “照看”，通過“照看”來維持各個(gè)任務(wù)的正常運(yùn)行。

1.3  將任務(wù)分解為若干狀態(tài)

　　對于執(zhí)行時(shí)間大于定時(shí)間隔的任務(wù)，其執(zhí)行過程都是由若干不同狀態(tài)構(gòu)成的。在不同狀態(tài)下，需要系統(tǒng)進(jìn)行不同方式的“照看”，為此，為這個(gè)任務(wù)設(shè)置一個(gè)狀態(tài)變量，以指示該任務(wù)當(dāng)前的狀態(tài)。當(dāng)系統(tǒng) “照看”該任務(wù)時(shí)，首先讀取該任務(wù)的狀態(tài)變量，然后根據(jù)狀態(tài)變量的值來執(zhí)行對應(yīng)的“照看”操作。

　　為了使系統(tǒng)能夠及時(shí)從某個(gè)任務(wù)脫身，以便及時(shí)“照看”另外的任務(wù)，則任何“照看”操作都必須非常簡短（遠(yuǎn)小于定時(shí)間隔）。如果某個(gè)任務(wù)的某種狀態(tài)需要系統(tǒng)較長時(shí)間的“照看”（如進(jìn)行一段比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理），則必須將這個(gè)狀態(tài)再分解為若干狀態(tài)，直到每個(gè)狀態(tài)需要的處理時(shí)間均比定時(shí)中斷間隔短得多。也可以設(shè)置若干標(biāo)志，將這些耗時(shí)的處理過程放在后臺處理。

1.4  與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的比較

　�、�  本方法沒有優(yōu)先級的概念，所有任務(wù)都一視同仁得到“照看”，不存在“任務(wù)調(diào)度”問題，從根本上簡化了系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，也大大降低了對硬件資源的要求。

　�、�  本方法與“時(shí)間片輪回”方法類似，但有兩點(diǎn)不同：第一是每個(gè)任務(wù)得到的“時(shí)間片”是不固定的，與該任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)有關(guān)，當(dāng)該任務(wù)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，其“照看”操作所需要的時(shí)間就比較短，占用的“時(shí)間片”也就比較短;第二是以“照看”操作來劃分“時(shí)間片”，每個(gè)任務(wù)的“照看”都是一個(gè)完整的過程，不存在被打斷的情況，故不需要為每個(gè)任務(wù)配置“堆�！�。各個(gè)任務(wù)之間的通信和同步可以通過變量和標(biāo)志來完成，實(shí)現(xiàn)起來也比較簡單。

　�、�  由于本方法對處于“停止?fàn)顟B(tài)”的任務(wù)也要不停地“照看”，顯然時(shí)間利用率不高，當(dāng)系統(tǒng)任務(wù)數(shù)量較多或?qū)崟r(shí)性要求很高時(shí)就難于勝任，故本方法只能在任務(wù)數(shù)量較少的中低檔系統(tǒng)中采用；任務(wù)數(shù)量較多或?qū)崟r(shí)性要求很高的系統(tǒng)，仍然應(yīng)該采用基于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的編程方法。

2  設(shè)計(jì)實(shí)例

　　現(xiàn)結(jié)合一個(gè)配料系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)例來說明該類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。在配料系統(tǒng)中，配方中的每種成分都由一個(gè)獨(dú)立的料斗來配置，并由一個(gè)獨(dú)立的電子秤來計(jì)量。進(jìn)行配料操作時(shí)，為了提高工作效率，各個(gè)料斗同時(shí)進(jìn)行加料，達(dá)到配方中各自規(guī)定的重量后則停止加料。當(dāng)所有料斗都完成加料過程后，便同時(shí)（或按預(yù)定順序）出料，進(jìn)行混合處理。各個(gè)料斗均出料結(jié)束后，間隔若干秒鐘自動開始下一輪配料過程。
　　　　
　　在該系統(tǒng)中有如下任務(wù)需要運(yùn)行：

　　◆ 鍵盤管理任務(wù)。采集操作者的按鍵動作并解釋執(zhí)行，用來設(shè)置配方數(shù)據(jù)和配料次數(shù)，控制系統(tǒng)運(yùn)行。
　　◆ 顯示任務(wù)。顯示系統(tǒng)當(dāng)前狀態(tài)和相關(guān)數(shù)據(jù)。
　　◆ 數(shù)據(jù)采集任務(wù)。讀取各個(gè)電子秤當(dāng)前的數(shù)據(jù)。
　　◆ 配料控制任務(wù)。根據(jù)配方要求和電子秤當(dāng)前的數(shù)據(jù)來決定料斗的工作狀態(tài)。
　　◆ 控制信號輸出任務(wù)。根據(jù)料斗狀態(tài)，輸出相應(yīng)的各路控制信號。
　　◆ 時(shí)鐘任務(wù)。為系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)，使各個(gè)任務(wù)可以按規(guī)定節(jié)奏來運(yùn)行。
　　◆ 睡眠任務(wù)。讓系統(tǒng)在空閑時(shí)間里進(jìn)入睡眠狀態(tài)，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

　　系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)如圖3所示。左邊是主程序，只安排了睡眠任務(wù)；右邊是定時(shí)中斷子程序，安排了其他所有任務(wù)。

圖3  系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)示意圖

　　除配料控制任務(wù)外，其他任務(wù)運(yùn)行一次的時(shí)間均遠(yuǎn)小于定時(shí)間隔，在每次定時(shí)中斷中均可以完整地運(yùn)行一次，故采用普通的編程方法將其運(yùn)行過程寫出來即可。配料控制任務(wù)無法在一次定時(shí)中斷里完成，只能用不斷“照看”的方法來完成。如果配料任務(wù)的運(yùn)行時(shí)間（運(yùn)行周期）為40 s，定時(shí)中斷間隔時(shí)間為20 ms，則每次配料過程都是通過2000次“照看”來實(shí)現(xiàn)的。設(shè)配方有四種成分，則系統(tǒng)有四個(gè)料斗并行工作，“配料控制”任務(wù)的“照看”操作實(shí)際上由“照看料斗1”、“照看料斗2”、“照看料斗3”、“照看料斗4”組成（如圖2所示），即每次定時(shí)中斷都要依次“照看”四個(gè)料斗。四個(gè)料斗的“照看”操作方式基本相同。由于配方數(shù)據(jù)的差異，四個(gè)料斗的狀態(tài)不一定每時(shí)每刻都同步。如果不考慮加料時(shí)的“落差”現(xiàn)象，就一個(gè)料斗而言，“照看”操作內(nèi)容設(shè)計(jì)如表1所列。

　　配料過程由鍵盤操作來啟動（使“允許配料”標(biāo)志＝1），以后各次配料操作由前一次配料的狀態(tài)5來啟動，直到完成預(yù)定的配料次數(shù)。

　　從表1中可以看出，所有的“照看”操作都是由“判斷－分支”結(jié)構(gòu)組成，操作時(shí)間也很短，滿足設(shè)計(jì)要求。

3  小結(jié)　　　　　　　

表1

　　在實(shí)時(shí)多任務(wù)系統(tǒng)中，為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性，采用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是首選設(shè)計(jì)方案;但在中低檔系統(tǒng)中，為了簡化設(shè)計(jì)和降低成本，利用本文介紹的方法，基于裸機(jī)編程同樣可以滿足要求。在中低檔系統(tǒng)占有很大比例的產(chǎn)品市場中，本文介紹的編程方法對降低成本和提高產(chǎn)品競爭力顯然是有幫助的。

摘要 詳細(xì)說明利用并口模擬I2C總線協(xié)議，實(shí)現(xiàn)Myson MTV230芯片的在線編程（ISP）過程，以及利用PC機(jī)的串口通信實(shí)現(xiàn)Winbond W78E516B的在線編程（ISP）過程；闡述PC機(jī)的串口與并口在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞 并口編程 串口通信 在線編程 ISP MTV230 W78E516B

1  在線編程簡介

　　51內(nèi)核的單片機(jī)在線編程模式一般分為兩大類。一類是使用JTAG協(xié)議的在線編程模式。這類模式一般由廠家提供在線編程工具，使用方便。使用這一類模式的單片機(jī)價(jià)格往往較高，使用的廠商也不多，故不在本文的討論之列。另一類在線編程模式是使用一條特殊的指令，使單片機(jī)進(jìn)入在線編程模式。在進(jìn)入在線編程模式后，要自己控制對單片機(jī)的擦除寫入邏輯。這一類模式又可細(xì)分為兩種不同的模式：一是進(jìn)入在線編程模式后，單片機(jī)只是提供一個(gè)接口，不再運(yùn)行用戶的程序，擦寫邏輯全由上位機(jī)(PC)提供，如以下要討論的MTV230就屬于這種模式；另一類是進(jìn)入在線編程模式以后，芯片會運(yùn)行在某一區(qū)域的用戶編寫的程序，芯片的編程邏輯都由芯片中這段程序控制，上位機(jī)(PC)只是作為單片機(jī)的一個(gè)數(shù)據(jù)源，向單片機(jī)傳輸要擦寫的數(shù)據(jù)，如以下要討論的W78E516B。

2  利用并口對MTV230在線編程的實(shí)現(xiàn)

2.1  MTV230簡介

　　MTV230是由Myson公司出品的一塊集成OSD功能的基于51內(nèi)核的芯片。它使用12MHz晶振時(shí)可以設(shè)置為倍頻工作，同時(shí)還集成了4路A/D和 4路PWM DAC。其中最具競爭力的便是它使用了Flash OSD字庫。與一般的OSD芯片不同，它的字庫不是掩膜在芯片中，用戶可以自己定制。該款芯片可以滿足視頻應(yīng)用中的控制需求，因而被廣泛應(yīng)用于視頻類產(chǎn)品中。

2.2  MTV230在線編程模式的進(jìn)入

　　要使MTV230具有在線編程的功能，可以添加一段程序在主應(yīng)用程序中。該程序用來響應(yīng)特定的單片機(jī)狀態(tài)，如某一特定引腳的電平變化，或是串口接收到特定的字符以確定是否要進(jìn)入在線編程模式。在執(zhí)行以下程序后，MTV230可以進(jìn)入在線編程模式[1]：

　�、�  清看門狗，以防止在編程期間單片機(jī)被復(fù)位；
　�、�  單片機(jī)的在線編程模式是在空閑狀態(tài)(idle)下進(jìn)行的，所以要關(guān)閉所有中斷，防止單片機(jī)被喚醒；
　�、�  由于MTV230在線編程時(shí)是作為I2C的從設(shè)備，因而要配置單片機(jī)的I2C從地址；
　�、�  向ISPEN寫入0x93，使能在線編程功能；
　　⑤  進(jìn)入51的空閑模式，在線編程開始。

　　具體程序如下：

　　WDT=0; //1
　　IE=0; //2
　　ISPSLV=0x7C; //3
　　ISPEN=0x93; //4
　　PCON=0x01; //5

　　以上程序中1~5與上述說明對應(yīng)。以上將I2C地址設(shè)置為0x7C。值得注意的是，設(shè)置I2C從地址時(shí)，最低兩位無效[1]。執(zhí)行完以上程序，單片機(jī)已經(jīng)變?yōu)橐粋�(gè)I2C從設(shè)備，將I2C中SCL與芯片的15腳相連，SDA與芯片的16腳相連，就可以用I2C協(xié)議，按一定的命令格式對芯片進(jìn)行在線編程。命令格式詳見參考文獻(xiàn)[1]，在此不再贅述。

2.3  PC機(jī)I2C接口的實(shí)現(xiàn)

　　對MTV230進(jìn)行在線編程，就要實(shí)現(xiàn)I2C通信協(xié)議。作為對MTV230進(jìn)行編程的上位機(jī)PC來說，實(shí)現(xiàn)I2C有三種方法：

　�、�  使用串口與單片機(jī)通信，再由單片機(jī)模擬I2C協(xié)議，成本高，I2C速度視使用的單片機(jī)而定；
　�、�  對計(jì)算機(jī)的并口編程，模擬I2C協(xié)議，成本低，I2C速度一般；
　�、�  使用USB接口實(shí)現(xiàn)I2C協(xié)議，成本高，I2C速度快市場上可以買到。

　　由于MTV230進(jìn)行編程時(shí)，I2C時(shí)鐘速度最高為140kHz，速度要求不高，同時(shí)考慮到成本，決定使用方案②。

2.4  并口I2C硬件的實(shí)現(xiàn)

　　由于并口的每個(gè)引腳都是單向的，只能單向輸出或者單向輸入；而I2C又是一個(gè)雙向協(xié)議，SDA與SCL都要求既能輸入又能輸出(有時(shí)要獲取SCL當(dāng)前狀態(tài))，所以，SDA與SCL要分別各由一個(gè)輸出引腳與一個(gè)輸入引腳構(gòu)成。為了增加并口的驅(qū)動能力與可靠性，設(shè)計(jì)電路如圖1所示。其中并口的2、12引腳構(gòu)成SDA腳，并口的3、10引腳構(gòu)成SCL腳。

圖1  并口I²C電路

2.5  并口I2C軟件的實(shí)現(xiàn)

　　在Win98中對并口的編程非常簡單，通過在VC中內(nèi)嵌匯編，使用IN與OUT指令訪問與并口相對應(yīng)的端口，設(shè)置相對應(yīng)端口的值中的位就可以控制相應(yīng)并口引腳的高低電平值。

　　例如：要將計(jì)算機(jī)并口1的第2引腳先置高再置低，匯編語言可以這樣寫：

　　MOV DX ， 0x378 ;設(shè)置端口地址
　　MOV AL ， 1 ;將待寫入的位0的值寫入AL中
　　OUT DX ， AL ;將值送到相應(yīng)端口
　　MOV AL ， 0
　　OUT DX ， AL

　　但在Win2000/XP中，由于系統(tǒng)加強(qiáng)了對硬件設(shè)備的保護(hù)，假如在程序中直接用IN與OUT指令訪問并口，則會引發(fā)系統(tǒng)的非法操作；而并口訪問又不像串口，直接可以使用Windows API函數(shù)，因而就必須使用驅(qū)動程序�？梢缘�www.sstnet.com網(wǎng)站上去下載DriverLINX Port I/O Driver并口驅(qū)動程序。該程序可以免費(fèi)復(fù)制與分發(fā)。有了這個(gè)驅(qū)動程序，在Win2000/XP下編寫并口程序就十分方便。安裝該驅(qū)動程序后，在程序中包含相應(yīng)的dlportio.h與dlportio.lib后就可以用DlPortReadPortUchar(IN ULONG Port)來讀取端口的值(相當(dāng)于匯編中的IN指令)，用DlPortWritePortUchar(IN ULONG Port，IN UCHAR Value)來向一個(gè)端口寫一個(gè)特定的值(相當(dāng)于匯編中的OUT指令)。利用改變端口值中的一個(gè)位的值，可以使相應(yīng)并口引腳輸出高低電平，從而可以用其來模擬I2C協(xié)議，實(shí)現(xiàn)并口與單片機(jī)間的I2C通信。關(guān)于I2C協(xié)議，網(wǎng)上有很多資料，在此不再贅述。

2.6  程序說明

　　如前文所述，MTV230在進(jìn)入在線編程模式后，就相當(dāng)于一個(gè)I2C從設(shè)備，編程邏輯全都由在PC上運(yùn)行的程序來實(shí)現(xiàn)。該程序采用VC6.0編寫。編程程序的主界面如圖2所示，主要模塊如表1所列。由于用并口模擬I2C對單片機(jī)編程，會使該線程暫時(shí)處在阻塞狀態(tài)，假如在主線程(UI)中實(shí)現(xiàn)該過程，則在對芯片編程時(shí)，程序的主界面就無法響應(yīng)用戶退出命令，所以采用了多線程程序結(jié)構(gòu)，在一個(gè)工作線程實(shí)現(xiàn)該過程，使用戶可以隨時(shí)退出編程過程。

圖2  編程程序主界面

　　表1所列的頭三個(gè)類采用了層次設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：上層類調(diào)用下層類，下層類為上層類提供接口，這樣設(shè)計(jì)保證了代碼的最大可重用性。舉例來說，假如有另一芯片同樣是使用I2C接口進(jìn)行在線編程，則只要重寫MTVISP這個(gè)芯片的在線編程協(xié)議類就可以了；如果使用前面所述的并口實(shí)現(xiàn)方案1或3，只要重寫最底層的 Parallel類便可。

表1  程序主要模塊

　　程序工作線程的大致流程如圖3所示。

圖3  工作線程的流程

　　程序的特色：

　�、�  可以自己設(shè)置I2C速度的高低，模擬I2C的并口地址，以及使用并口的引腳。
　�、�  可以選擇簡單校驗(yàn)和完全校驗(yàn)，即對編程后的芯片是進(jìn)行內(nèi)部校驗(yàn)寄存器值的簡單校驗(yàn)，還是將芯片中的內(nèi)容全部讀出與編程文件進(jìn)行比較的完全校驗(yàn)。
　�、�  可以對芯片內(nèi)的程序區(qū)、OSD區(qū)進(jìn)行編程，還可以讀出這兩區(qū)的數(shù)據(jù)(只有對可以設(shè)定進(jìn)入在線編 程模式的程序才可以)。
　　④  進(jìn)行燒寫的文件支持二進(jìn)制文件格式(*.bin)與Intel的Hex文件格式(*.hex)。

3  利用串口對W78E516B在線編程的實(shí)現(xiàn)

3.1  W78E516B簡介

　　W78E516B是由Winbound公司出品的基于52內(nèi)核的高性能芯片，外部晶振可以達(dá)到40MHz，內(nèi)部具有64KB的程序區(qū)與4KB的引導(dǎo)程序區(qū)，以及256B的RAM區(qū)和256B的AUX-RAM區(qū)。AUX-RAM區(qū)相當(dāng)于外部存儲區(qū)，進(jìn)行寄存器設(shè)置后，用MOVX指令進(jìn)行訪問。在Keil編譯器中，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置便可使用pdata類型變量訪問。

3.2  W78E516B在線編程模式的進(jìn)入

　　 W78E516B在線編程模式的進(jìn)入可以分為兩種模式：一種為軟件模式，另一種為硬件模式。當(dāng)芯片進(jìn)入在線編程模式后，芯片會從現(xiàn)在的64KB程序區(qū)跳轉(zhuǎn)到4KB的引導(dǎo)區(qū)的0x00地址處去執(zhí)行程序。如前文所述，該類型芯片的在線編程邏輯都是由在這4KB引導(dǎo)區(qū)中的程序決定的，而上位機(jī)(PC)只是為在線編程提供一個(gè)數(shù)據(jù)源。

　　(1)  軟件進(jìn)入模式

　�、�  向CHPERN寄存器依此寫入0x87，0x59開啟CHPCON寄存器的寫模式。
　�、�  關(guān)閉中斷。
　　③  向CHPCON寫入0x03表示進(jìn)行程序區(qū)編程。
　　④  向CHPCRN寫入0x00關(guān)閉CHPCON寄存器寫模式。
　�、�  設(shè)置好定時(shí)器為延時(shí)12μs引發(fā)中斷。
　�、�  將單片機(jī)轉(zhuǎn)入空閑模式，開啟中斷。

　　例如：將以下程序嵌入主循環(huán)中，當(dāng)串口收到字符“A”時(shí)便進(jìn)入在線編程模式：

　　if(B_Temp==‘A’{//B_Temp中存放從串口接收到的數(shù)
　　　　TR0=0; //停止定時(shí)器
　　　　TH0=TL0=256-250; //設(shè)置定時(shí)器定時(shí)值
　　　　CHPENR = 0x87; //開啟CHPCON寫模式
　　　　CHPENR = 0x59;
　　　　CHPCON|=0x03; //開啟編程功能
　　　　CHPENR=0x00; //關(guān)閉CHPCON寫模式
　　　　TR0=1; //開啟定時(shí)器
　　　　PCON=0x01; //轉(zhuǎn)入空閑模式
　　}

　　(2)  硬件進(jìn)入模式

　　如表2所列，將相應(yīng)引腳設(shè)置為相應(yīng)電平，在進(jìn)行復(fù)位以后也可進(jìn)入在線編程模式。值的注意的是，在芯片正常工作時(shí)應(yīng)避免誤入在線編程模式，否則后果不堪設(shè)想。表2中L代表低電平，X代表任意電平。

表2  進(jìn)入在線編程的硬件設(shè)置

3.3  W78E516B在線編程的實(shí)現(xiàn)

(1)  單片機(jī)引導(dǎo)區(qū)程序

　　W78E516B在線編程邏輯主要在這部分程序中實(shí)現(xiàn)。在參考文獻(xiàn)[2]中的最后有一個(gè)示例程序，它是從外部的SRAM中讀取數(shù)據(jù)對64KB程序區(qū)進(jìn)行編程。將其改寫一下，變?yōu)閺拇�口讀入數(shù)據(jù)。對程序區(qū)進(jìn)行更新，大致流程與示例程序相同，代碼也大致相同。有興趣的朋友可以自行閱讀文獻(xiàn)[2]中的程序源文件，在此只列出關(guān)鍵的更改處：

　　;使用24MHz晶振
　　;使用WAVE編譯程序
　　;其中R3存有待寫入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)-1的高16位
　　;其中R4存有待寫入數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)-1的低16位
　　　　JMP PROG_D_64K
　　PADJUEST:
　　　　INC R2 ;將低位地址增加1
　　　　CJNE R2，#00H，PROG_D_64K
　　　　INC R1 ;低位進(jìn)位時(shí)將高位增加1
　　　　MOV SFRAH，R1 ;改變高位地址
　　PROG_D_64K:
　　　　MOV SFRAL，R2 ;將低位地址放入
　　　　JNB RI，$ ;從串口接收一個(gè)待寫入的字節(jié)
　　　　MOV A，SBUF
　　　　CLR RI
　　　　MOV SFRFD，A ;將待寫入的值放入
　　　　MOV TCON，#10H ;開啟定時(shí)器
　　　　MOV PCON，#01H ;CPU進(jìn)入IDLE狀態(tài)(進(jìn)行編程)
　　　　CLR C ; 比較R3、R4，看是否寫入完成
　　　　MOV A，R4
　　　　SUBB A，R2
　　　　JNZ PADJUEST
　　　　CLR C
　　　　MOV A，R3
　　　　SUBB A，R1
　　　　JNZ PADJUEST

(2)  PC機(jī)程序

　　PC機(jī)程序?yàn)?A title="東哥電子商城,提供單片機(jī)學(xué)習(xí)開發(fā)板，實(shí)驗(yàn)板， 編程器，仿真器，無線發(fā)射接收模塊，各種電子元器件." >單片機(jī)提供一個(gè)數(shù)據(jù)源。該數(shù)據(jù)是通過PC機(jī)的串口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)�。程序由VC6.0編寫，串口通信使用的是VC自帶的串口控件 MSCOMM。由于MSCOMM的接收數(shù)據(jù)是以消息形式，同時(shí)在該程序中接收的數(shù)據(jù)量很小，而發(fā)送數(shù)據(jù)為阻塞模式，所以新開一個(gè)工作線程用于發(fā)送數(shù)據(jù)，而接收數(shù)據(jù)與主線程合并。程序整體采用狀態(tài)機(jī)模式。單片機(jī)進(jìn)行擦除、編程、校驗(yàn)等各個(gè)狀態(tài)時(shí)，都通過串口向PC機(jī)發(fā)送狀態(tài)字，PC機(jī)通過接收狀態(tài)字來決定單片機(jī)現(xiàn)在的工作狀態(tài)，并決定要向單片機(jī)提供的數(shù)據(jù)。同時(shí)主線程中有一定時(shí)器，假如在特定時(shí)間內(nèi)單片機(jī)無應(yīng)答，或應(yīng)答有誤，則報(bào)錯，停止單片機(jī)的編程過程。值得注意的是，由于使用了MSCOMM控件，在未裝VC6.0的機(jī)器上運(yùn)行該程序要將源文件SYSTEM目錄中的三個(gè)文件拷貝到system32系統(tǒng)目錄下。程序主界面如圖4所示。PC機(jī)與單片機(jī)通信的工作流程如圖5所示。

圖4  程序主界面

圖5  PC機(jī)與單片機(jī)通信的工作流程

　　程序特色：

　�、�  可以設(shè)定使用的串口與通信的波特率。(與其相應(yīng)的4KB引導(dǎo)區(qū)中的程序也要相應(yīng)修改)。
　�、�  可以設(shè)定使單片機(jī)進(jìn)入在線編程模式的字符命令。
　�、�  進(jìn)行燒寫的文件支持二進(jìn)制文件格式(*.bin)與Intel的Hex文件格式(*.hex)。

4  結(jié)論

　　使用并口模擬I2C程序可以方便地對板上的MTV230芯片進(jìn)行在線編程，使用串口為W78E516B提供數(shù)據(jù)源也可方便地對其進(jìn)行編程，兩者均經(jīng)過實(shí)踐檢驗(yàn)，程序完全達(dá)到預(yù)期目的。使用芯片的在線編程技術(shù)，方便了芯片程序的更新，降低了產(chǎn)品的維護(hù)成本。