單片機監控程序的實(shí)現

  

摘　要　首先分析了單片機（80C196為例）監控程序的實(shí)現；介紹了在Win98平臺使用VisualC＋＋6．0實(shí)現串行通信，以及如何利用串行通信將匯編后的二進(jìn)制用戶(hù)程序發(fā)送至單片機執行。 
關(guān)鍵詞　API函數　串行通信　VisualC＋＋6．0　單片機 
1　引　言
　　在調試單片機應用系統時(shí)，需要反復地修改用戶(hù)程序，為了避免頻繁地使用編程器寫(xiě)存儲芯片，可以編制單片機監控程序，單片機的監控程序接收來(lái)自PC機的用戶(hù)程序，PC機向單片機發(fā)送用戶(hù)程序。
2　用戶(hù)程序格式
　　用戶(hù)將單片機源程序（．a(chǎn)sm文件）匯編后形成．hex格式的文件，該文件即為發(fā)送至單片機的十六進(jìn)制可執行文件。該文件的結構是：由多行構成，行頭為起始符（：），然后是該行有效數據字節數（滿(mǎn)行時(shí)該數為10，即十進(jìn)數16），接下來(lái)為兩字節地址及00，接著(zhù)是有效數據，行尾是校驗碼及換行符。為了簡(jiǎn)化單片機監控程序，僅向單片機發(fā)送行字節數和有效數據，可用下面的簡(jiǎn)單C語(yǔ)句從．hex文件中提取字節數和有效數據：
　　fscanf（fp，＂：％2x％4x00＂，＆TranBytes，＆Address）；
　　fscanf（fp，＂％2x＂，＆TranChar）；
3　單片機監控程序的實(shí)現
　　單片機監控程序實(shí)現的功能為：接收來(lái)自PC機的用戶(hù)程序，將用戶(hù)程序放置在用戶(hù)程序段，當用戶(hù)程序接收完畢后，跳轉至用戶(hù)程序段首地址以執行用戶(hù)程序。接收采用單字節方式，即每次只接收一個(gè)字節。
    為了保證單片機接收用戶(hù)程序的準確性，在接收用戶(hù)程序之前需要進(jìn)行握手。筆者所用的握手協(xié)議為：PC機發(fā)0x55，單片機收0x55后發(fā)回0x55給PC機，上位PC機收0x55后再發(fā)0xaa，單片機收0xaa后發(fā)回，PC機收0xaa后握手成功，轉為發(fā)用戶(hù)程序，單片機轉為接收用戶(hù)程序。
　　為了防止單片機監控程序被破壞，需將其固化在EPROM里。筆者所用的80C196系統，將地址2000H－7FFFFH固化，監控程序從2080開(kāi)始。這樣一來(lái)又涉及到如何使用中斷向量的問(wèn)題?？梢赃@樣解決：在中斷向量地址中放入8000之后的地址，舉例說(shuō)明，在串行中斷向量地址放入8030H，當要使用串行中斷時(shí)，在8030中PUSHF和LJMP指令，在8032中放入跳轉字節數。
　　利用串行中斷，單片機接收用戶(hù)程序為逐行接收（見(jiàn)前敘．hex文件的結構）。先接收本行要接收的字節個(gè)數，然后才將接受的有效數據寫(xiě)入用戶(hù)程序段，當接受的有效數據數等于該行要接收的字節個(gè)數時(shí)，準備接收下一行，如此反復，如果某行要接收的字節數為0，則表明用戶(hù)程序已經(jīng)傳完，將用戶(hù)程序段首址壓入堆棧再彈出（改變中斷返回地址技術(shù)），以執行用戶(hù)程序，如圖1所示。




4　Win98平臺串行通信的實(shí)現
　　現在PC機的應用程序絕大多數都是基于Win98，在進(jìn)行串行通信時(shí)可以通過(guò)調用API函數來(lái)實(shí)現。API函數提供了對串口的各種操作。串口通信時(shí)通過(guò)CreateFile，GetCommState，SetCommState，WriteFile，ReadFile，CloseHandle以及超時(shí)函數GetCommTimeouts，SetCommTimeouts來(lái)實(shí)現。利用CreateFile函數打開(kāi)串口，獲取串口句柄，CloseHandle關(guān)閉串口句柄，利用GetComm-State和SetCommState對通信參數進(jìn)行設置，WriteFile及ReadFile可對串口進(jìn)行讀寫(xiě)。在TC環(huán)境下，對串口的操作方式有兩種：查詢(xún)方式和中斷方式。在VC環(huán)境下，對串口的操作方式可有多種：查詢(xún)方式，同步I／O方式，異步I／O方式，以及事件驅動(dòng)I／O方式。筆者采用的是異步I／O方式，它可以讓串口操作在后臺執行。讓讀寫(xiě)串口操作有足夠的時(shí)間在后臺執行。使用異步I／O方式時(shí)，采用如下方式打開(kāi)串口：
　　HANDLE m＿hCom＝CreateFile（＂COM2＂，GENERIC＿READ｜GENERIC＿WRITE，0，NULL，OPEN＿EXISTING，FILE＿FLAG＿OVERLAPPED，NULL）；
　　FILE＿FLAG＿OVERLAPPED指明串口為異步方式打開(kāi)。此時(shí)可以分別在WriteFile和ReadFile的最后一個(gè)參數中指定一個(gè)OVERLAPPED結構，如下所示：
    OVERLAPPED m＿OverlappedWrite，　　　　　
　　m＿OverLappedRead；
　　m＿OverlappedWrite．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，FALSE，NULL）；
　　m＿OverlappedRead．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，FALSE，NULL）；
    CreateEvent函數創(chuàng )建一個(gè)有名或無(wú)名的事件對象，第一個(gè)參數為保密屬性，設為NULL，第二個(gè)參數為T(mén)RUE，指明要用ResetEvent函數將事件設為無(wú)信號，若為FALSE，則在一個(gè)等待該事件的線(xiàn)程被釋放后系統自動(dòng)將其設置為無(wú)信號，第三個(gè)參數設事件初始為無(wú)信號，第四個(gè)參數設事件名為NULL。在讀寫(xiě)操作中使用事件：
　　WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite）

　　ReadFile（m＿hCom，＆ReadBuffer，nByteToRead，＆nByteRead，＆m＿OverlappedRead） 
　　當WriteFile接手控制時(shí)m＿OverlappedWrite．hEvent為無(wú)信號，讀操作完成后，m＿OverlappedWrite．hEvent變?yōu)榘l(fā)信號狀態(tài)，寫(xiě)操作完成類(lèi)似。在使用ReadFile和WriteFile對串口進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)需要注意的是，這兩個(gè)函數均為立即返回型函數，亦即，可能在實(shí)際的讀寫(xiě)操作還沒(méi)有完成時(shí)函數就返回，操作轉入后臺，但這并不表明實(shí)際的操作失敗。如果返回錯誤代碼為ERROR＿IO＿PENDING（通過(guò)調用GetLastError獲?。?，說(shuō)明讀寫(xiě)操作仍在進(jìn)行，這時(shí)事件仍然為無(wú)信號，為了顯式地限定前臺等待操作的時(shí)間，可以進(jìn)行延時(shí)處理，調用GetTickCount，GetTickCount（）函數獲取系統當前時(shí)間，類(lèi)似于C中的biostime（）函數?？梢酝ㄟ^(guò)調用GetOverlappedResult獲取后臺的操作情況，該函數報告最近一次OVERLAPPED操作的結果，函數原型如下：　
    BOOLGetOverlappedResult（
    HANDLEhFile，     ／／文件句柄 

    LPOVERLAPPEDlpOverlapped，
　　                 ／／OVERLAPPED結構指針

    LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred，　

                  ?。瘜?shí)際完成的字節數

    BOOLbWait

                   ／／等待標志?。?；
    在進(jìn)行串口讀寫(xiě)時(shí)，hFile為串口句柄，lpOverlapped是該函數等待的事件，lpNumberOfBytesTransferrd為實(shí)際讀寫(xiě)完成的字節數，當bWait為T(mén)RUE時(shí)，該函數等待讀寫(xiě)操作完成后返回，bWait為FALSE時(shí)函數立即返回。關(guān)于以上兩個(gè)函數的使用，參看如下程序代碼：
if（！WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite））｛

if（GetLastError（）＝＝ERROR＿IO＿PENDING）　
｛

    endtime＝GetTickCount（）＋1000；?。訒r(shí)1000 ms　　
    while（！GetOverlappedResult（m＿hCom，＆m＿OverlappedWrite＆nByteWritten，FALSE））　

｛　

  　if（GetTickCount（）＞endtime）　break；

　 ｝

 ｝　
if（nByteWritten）　　　　
   　?。幚硭x的字節

 ｝
　　函數ReadFile的調用可以類(lèi)似地處理，進(jìn)行延時(shí)處理后，就可以等到讀寫(xiě)操作完成之后再執行后續程序。為了應用的方便，可以通過(guò)調用API函數，編寫(xiě)自己的串口操作類(lèi)庫來(lái)完成實(shí)際的需要。
5　結　語(yǔ)


　　本文介紹的單片機監控程序及串行通信方法簡(jiǎn)單，易于實(shí)現，程序運行穩定。


參　考　文　獻


1　汪建，孫開(kāi)放，章述漢．MCS－96系列單片機原理及應用技術(shù)．武昌：華中理工大學(xué)出版社，1999
2　Peter Norton，Rob McGregor．MFC開(kāi)發(fā)Windows95／NT4應用程序．北京：清華大學(xué)出版社，1998
3　譚浩強．C程序設計．北京：清華大學(xué)出版社，1998