第二章单片机开发系统综述课件.ppt
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1、广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 本章内容本章内容p单片机应用系统设计开发工具单片机应用系统设计开发工具pKeil C51软件的使用软件的使用第第2 2章章 单片机开发系统单片机开发系统广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 单片机应用系统设计单片机应用系统设计应用系统设计可以分成两类:一类用于科学计算、数据处理、企业管理、Internet网站建立等;另一类用于工业过程检测控制、智能仪表仪器和自动化设备、小型电子系统、通信设备、家用电器等。对于前一类的应用系统设计,通常都是基于通用计算机系统和网络的系统开发,硬件设备也是通用的,可以从市场购买。后一类应用系统的设计有很大的不同。必须根
2、据实际的需求,从系统硬件的构成设计与实现,到相应的软件设计与实现。广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院第二类应用系统的特点:系统功能、要求、性能的多样性和专用性。硬件电路和软件设计的不可分割和专一性。可靠性高,抗干扰能力强。体积小、重量轻、功耗省、投资少。开发周期短,见效快。单片机应用系统设计单片机应用系统设计广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院单片机嵌入式应用系统设计属于第二类。对于从事单片机嵌入式系统设计电子工程师来讲:要熟悉各种电子器件和IC芯片的特性具备模拟电路、数字电路等各类硬件电路系统设计能力具有很强的计算机综合应用和软件编程能力。熟悉相关软件(如Protel、VHDL)的
3、使用对PC机的硬件接口(RS-232串行通信口、LPT并行打印机接口、USB接口等)也要有一定的了解设计一个大型管理控制系统的下位机或要与Internet中的数据库联网,还要具备与整个大的系统有关的技术(如数据库、Internet协议、VB、VC等)单片机应用系统设计单片机应用系统设计广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院对一个高级电子工程师来讲,他对PC的熟练掌握程度以及软件设计和编程能力,决不亚于计算机专业的人员。要具备较高的硬件系统设计开发能力和水平,需要经过一定时间的理论与实际相结合,要亲自动手去实践。通过长期积累实践经验,加上紧跟世界半导体器件的最新发展,你才能成为一名合格的电子工
4、程师。单片机应用系统设计单片机应用系统设计广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院对于单片机嵌入式系统的设计与开发来讲,由于涉及对象和要求的多样性和专用性,其硬件和软件结构有很大差异,但系统设计开发的基本内容和主要步骤是基本相同的。按照常规的工程设计方法,嵌入式系统的设计可以分成 三个阶段:分析、设计和实现。单片机应用系统设计单片机应用系统设计广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院1.确定系统设计的任务2.系统方案设计3.硬件系统设计4.系统软件设计编写5.系统调试 单片机应用系统设计流程单片机应用系统设计流程广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院在学习和掌握如何应用单片机来设计和开发嵌入
5、式系统时,除了要对所使用的单片机有全面和深入的了解外,配备一套好的开发环境和开发平台也是必需的。在嵌入式系统的设计开发中,好的开发工具和开发平台,往往能加速系统的研发、调试、生产和维修,起到事半功倍的效果。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 机器语言;汇编语言;高级语言;单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院在设计开发单片机嵌入式系统的系统软件过程中,总是要同硬件打交道,而且关联是比较密切的,其软件设计有着自己独特技巧和方法。因此,那些纯软件出身的软件工程师,如果没有
6、硬件的基础,没有经过一定的学习和实践,可能还写不好,甚至写不了单片机嵌入式系统的软件。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 一个好的单片机嵌入式系统的开发软件通常具备以下几个重要的功能:1.程序编写和运行代码的生成。(编辑、编译功能)2.软件模拟仿真。3.在线仿真功能。4.程序下载烧入功能。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院汇编语言、高级语言开发单片机系统程序,都需要
7、一个专用的软件平台把源程序“翻译”成二进制的机器指令代码,这个“翻译”过程对汇编语言来讲称为汇编,对高级语言来讲,它包括编译和连接两个过程。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具 Keil C51内建了一个仿真CPU来模拟执行程序,该仿真CPU功能强大,可以在没有硬件和仿真器的情况下进行程序的调试。不过,软件模拟与真实的硬件执行程序还是有区别的,其中最明显的就是时序,具体表现在程序执行的速度和用户使用的计算机有关,计算机性能越好,运行速度越快。广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用Keil C51启动窗口广东科学技术职
8、业学院广东科学技术职业学院建立工程文件KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院选择目标CPUKeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院图2.17 文本编缉窗口KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院增加文件到组中KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院选择文件类型KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院目标属性KeilKeil C51 C5
9、1软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院产生执行文件KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院选择仿真方式KeilKeil C51 C51软件的使用软件的使用广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院调试(调试(DebugDebug)是系统开发过程中必不可少的环节。但是嵌入式系是系统开发过程中必不可少的环节。但是嵌入式系统开发的调试环境和方法同通用计算机系统的软件开发有着明显的统开发的调试环境和方法同通用计算机系统的软件开发有着明显的差异。通用计算机系统的软件开发基本与硬件无关,而且调试器与差异。通用计算机系统的软件开发基本
10、与硬件无关,而且调试器与被调试程序常常位于同一台计算机上(在相同的被调试程序常常位于同一台计算机上(在相同的 CPU CPU 上运行),而上运行),而对于嵌入式系统的开发,由于开发主机和目标机处于不同的机器中对于嵌入式系统的开发,由于开发主机和目标机处于不同的机器中(在不同的(在不同的 CPU CPU 上运行):系统程序在开发主机上进行开发,编译上运行):系统程序在开发主机上进行开发,编译生成在另外机器上执行的代码文件,然后需要下装到目标机后才能生成在另外机器上执行的代码文件,然后需要下装到目标机后才能运行,那么对嵌入式系统的调试方法和过程就比较麻烦和复杂。运行,那么对嵌入式系统的调试方法和过
11、程就比较麻烦和复杂。目前在嵌入式系统开发过程中,经常采用的调试方法有三种方式:目前在嵌入式系统开发过程中,经常采用的调试方法有三种方式:软件模拟仿真调试(软件模拟仿真调试(SimulatorSimulator)、实时在板仿真调试(、实时在板仿真调试(On Board On Board DebugDebug)和实时在片仿真调试()和实时在片仿真调试(On Chip DebugOn Chip Debug)。其中软件模拟。其中软件模拟仿真调试技术和实时在片仿真调试技术发展很快,逐渐成为调试嵌仿真调试技术和实时在片仿真调试技术发展很快,逐渐成为调试嵌入式系统的主要手段。入式系统的主要手段。单片机应用系
12、统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院软件仿真器软件仿真器也称为指令集模拟器(也称为指令集模拟器(ISSISS),其原理是,其原理是用软件来模拟用软件来模拟 CPU CPU 处理器硬件的执行过程,包括指处理器硬件的执行过程,包括指令系统、中断、定时计数器、外部接口等等。用户开令系统、中断、定时计数器、外部接口等等。用户开发的嵌入式系统软件,就像已经下装到目标系统硬件发的嵌入式系统软件,就像已经下装到目标系统硬件一样,载入到软件模拟器中运行,这样用户可以方便一样,载入到软件模拟器中运行,这样用户可以方便对程序运行进行控制,对运行过程进行监视,进而
13、达对程序运行进行控制,对运行过程进行监视,进而达到实现调试的目的。由于这种调试不是在真正的目标到实现调试的目的。由于这种调试不是在真正的目标板系统上进行的,而是采用软件模拟方式实现的,所板系统上进行的,而是采用软件模拟方式实现的,所以它是一种非实时性的仿真调试手段。以它是一种非实时性的仿真调试手段。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院软件仿真器的一个软件仿真器的一个优点优点是它可以使嵌入式系统的软是它可以使嵌入式系统的软件和硬件开发并行开展。硬件设计工作完成后,不件和硬件开发并行开展。硬件设计工作完成后,不管硬件实体如何,都可以进
14、行软件程序的编写和调管硬件实体如何,都可以进行软件程序的编写和调试。应用程序在结构上、逻辑上的错误能够利用软试。应用程序在结构上、逻辑上的错误能够利用软件仿真器很快的定位。有些与硬件相关的故障和错件仿真器很快的定位。有些与硬件相关的故障和错误也能在软件仿真器中被发现。误也能在软件仿真器中被发现。使用软件仿真器不仅可以缩短产品开发周期,而且使用软件仿真器不仅可以缩短产品开发周期,而且非常经济,不需要购买昂贵的实时仿真设备。同时非常经济,不需要购买昂贵的实时仿真设备。同时软件仿真器也是学习和加深了解所使用处理器的内软件仿真器也是学习和加深了解所使用处理器的内部结构和工作原理的最好工具。部结构和工作
15、原理的最好工具。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院使用软件仿真器的使用软件仿真器的缺点缺点是其模拟的运行速度比真正的硬是其模拟的运行速度比真正的硬件慢的多,一般要慢件慢的多,一般要慢 1010100100倍。另外软件仿真器只能倍。另外软件仿真器只能模拟仿真软件的正确性,仿真与时序有关,查找同硬件模拟仿真软件的正确性,仿真与时序有关,查找同硬件有关的错误比较困难。有关的错误比较困难。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 Proteus是英国Labcenter公司开发的
16、电路及单片机系统设计与仿真软件。Proteus可以实现数字电路、模拟电路及微控制器系统与外设的混合电路系统的电路仿真、软件仿真、系统协同仿真和PCB设计等功能。Proteus是目前唯一能对各种处理器进行实时仿真、调试与测试的EDA工具,真正实现了在没有目标原形时就可对系统进行调试、测试和验证。Proteus软件大大提高了企业的产品开发效率,降低了开发风险。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院 Proteus主要由两个设计平台组成:ISIS(Intelligent Schematic Input System)原理图设计与仿真平台,
17、它用于电路原理图的设计以及交互式仿真。ARES(Advanced Routing and Editing Software)高级布线和编辑软件平台,它用于印制电路板的设计,并产生光绘输出文件。单片机应用系统的软硬件开发工具单片机应用系统的软硬件开发工具广东科学技术职业学院广东科学技术职业学院Proteus 产品系列也包含了革命性的 VSM 技术,用户可以对微控制器连同外围器件一起仿真。甚至可以实时采用LED/LCD、键盘、RS232 终端等动态外设模型来对设计进行交互仿真。Proteus不仅能仿真单片机 CPU 的工作情况,也能仿真单片机外围电路或没有单片机参与的其它电路。因此在仿真和程序调试
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