MCS-51串行HEX调试器的制作

　　51单片机学习的新手，由于没有仿真器，编写的程序往往只能通过编程器烧写到单片机里，通过观察单片机运行状况来判断程序是否符合要求。烧写次数一多，单片机就容易出现烧写错误，以至不能再次烧写，单片机只得报废。本文介绍一种新型的HEX调试器，由于采用特殊方法，使单片机不再会因为烧写次数多而损坏。

　　电路原理

　　电路原理图如上图所示。

　　电路的核心是常用的51单片机。常用的AT89C51和89C52由于成本的限制，内部集成的FLASHROM并不多，而传统的51外部最大可以扩展64KB的程序存储器。利用这个特点，笔者在一块89C51外部扩展了一块64KB的RAM，通过特殊的接法，使其可以像。ROM一样被51访问。利用RAM不因读写次数多而影响寿命的特性，就可以无限制地进行程序的调试而不必再担心单片机的损坏。

　　使用89C51时，一般都将EA脚置高，以访问内部程序存储器，而将EA脚置低时将访问外部程序存储器。利用这个功能，向单片机内部的FLASHROM写入一段服务程序，在EA脚为高时，单片机运行该服务程序将PC机端的待调试的程序下载进RAM，然后改变EA脚为低，通过复位重新从RAM中读取代码运行程序。访问RAM程序存储器的要点在于一个与门。单片机访问外部存储器的时序如下图所示。

　　相比较而言，在两个ALE之间，如果读写数据存储器，PSEN就不会有一个下降脉冲，而RD有一个下降脉冲，由于RD，WR和PSEN三者不能并存，所以相互用与门进行逻辑运算也不会起冲突，因此将RD和PSEN相“与”，就可以用RAM模拟程序存储器，又不会影响数据的读写，并可用程序存储器的方法读取RAM内部代码并运行。

　　由于使用了一个与门，单片机同时也可以甩读数据的方式读取程序段的代码，方便了通过电脑下载程序之后的校验。

　　元器件选型

　　该电路所用均为常用元件;74LS373为常用的锁存器，RAM采用61256(32KB)，如果需要，可以换用更大容量的RAM;与门采用74LS08或74LS00，一个与非门，另一个接成非门，两者互相连接，构成一个与门;晶振采用12MHz;串口电平转换采用MAX232或者其他232电路均可;单片机采用AT89C51；其他如电阻、电容、LED则没有特别要求。如果需要节约成本，也可以将MAX232用两个三极管代替，由于三极管代替232的电路比较常见，这里就不再介绍。

　　软件使用

　　1．上位机软件

　　电路上位机软件笔者采用的是串行调试器软件，其界面如下图所示，有兴趣的读者可在本期配刊光盘中找到。

　　这个软件的使用方法很简单.打开上图的软件界面以后，连上串口和单片机，按动S1开关，使LED点亮(表示EA端为高电平，内部程序段有效)就可以进行调试了。首先打开文件，该软件可以打开IntelHex和Bin文件，并且显示在缓冲区1。“保存文件”按钮可以将Hex文件转化为Bin文件并保存在相应的文件夹下。软件可以工作在两种模式下：Hex调试模式和串口调试模式。Hex调试模式用来调试单片机程序，串口调试模式则可以用作简单的串口调试器。在Hex调试模式下，调试器的波特率是一定的，为1200。有兴趣的读者，可以提高89C51单片机的主频，以提高传输速率;串口调试模式下，可以通过“串口设置”按钮进行串口设置，包括端口号、波特率、检验位，数据位，停止位，串口开启与关闭及调试模式的切换。

　　串口设置界面如下图所示。

　　软件默认为Hex调试模式。点击主界面的“发送”，就可以将读入的IntelHex或者Bin文件通过串日发到单片机，并通过单片机存储到RAM中。缓存区2下的进度条显示发送的进程。

　　如果想验证PC机发送的数据是否正确，可以按“校验”，使单片机从RAM中读回已存入的代码发回PC机，与源代码进行比较，并显示在缓存区2，如果正确则显示检验成功。然后，就可以改变S1，使LED熄灭(表示EA端为低电平，外部程序存储器有效)，然后按SB，重置单片机，使单片机开始运行外部的程序。

　　2．单片机服务程序为了和上位机通信，需要在单片机内部写入一段服务程序，用于代码数据的写入和读出，串口波特率设定为1200。程序代码很小，只有200多个字节，可以用编程器写入单片机一次，以后要应用的单片机程序就直接用PC机通过串口下载即可。由于系统使用12MHz晶振，在中断程序中需要进行数据存取判断处理，所以速度不能太快，以免影响数据的传输。如果需要加快传输速度，可以更改晶振频率，并对波特率相应加大，有兴趣的读者可以自己进行尝试。

　　电路测试

　　为了测试该电路，笔者采用C语言编写了一个流水灯的程序。该测试程序很简单，在硬件部分只需要在P1.0、P1.1、P1.2三个IO口接三个LED即可(注意，最好限流)。通过软件下载到单片机后，按动S1，改变EA脚的电平，使EA脚的LED熄灭。按SB复位单片机后，程序就开始正常运行，三个LED轮流点亮。至此串行HEX调试器宣告成功。平时不需要下载时，改变软件的模式为串口调试模式，就变成了一个简单的串口调试助手，在缓冲区1输入字符，按动“发送”，就可以将字符串通过串口发送出去。

　　在RAM中调试程序的方法在ARM单片机中是很常见的。然而，经过特殊处理，我们可以使51单片机也能轻松地在RAM中调试代码，对于其他不支持RAM调试的单片机，这种方法也是一种很好的启发。

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