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1、第2 8卷第2 A期 1 9 9 8 年3月 东南大学学 报 O MA L O F S O U T H E A S T U N N E R S r r ) 、 卜2 8 Ma r N o - 2 A 1 9 9 8 日立S 位单片机仿真器的开发 Z匕 、人了r 了.1 了; 涂时亮 ( 复旦大学计算机科学系， 上海2 0 0 4 3 3 ) 洲l 摘要H 8 / 3 0 0 是习立奋司的一种 8 位单片机系列. 本文介绍了用于开发H 8 / 3 0 为一 种低价高性能开发工具 S L F 3 m， 分析了它的硬件结构和设计思想， 着重阐述了它 扭 污4 拉制方法， 并介绍了它的软件功能、 结构
2、和设计特点. 关 键 词 H 8 / 3 0 0 ; 单 片 徽 机 ; 麦 亘 ; 仿 真 器 Fl 立公司生产有4位、 8 位、 1 6 位、 3 2 位等各种单片机， 已广泛应用于家用6 I 器、 通信、 仪器 仪表、 计算机外设和 厂 业控制等各个领域. H 8 / 3 0 0 是较常用的一类单片机 为1促进它在国内 的应用， 复旦大学与门 立公司 合作研制了一 种低价高性能的开发 _ L 具 S L E 3 L 0 . 1 H 8 / 3 0 0 及 S L E 3 0 0 简介 H 8 / 3 0 0 系列是 l 3 立公司生产的一种高性能8 位 C M O S单片机系列. 它的
3、(， E r i 6位. 具 有 R () 一 R 7 八个 1 6 位寄存器( 或 1 6 个 8 位寄存器) ， 最高工作频率为 1 0- 1 6 M I f , , 执行一次加 法仅需0 . 2 一 0 . 1 2 5 p s ， 执行乘除 法也仅 需1 . 4 一 。 . 8 7 PS, 具有2 5 2 条指令， 包拓乘、 除和 各种丰 富的位操作指令， 所有指令均为 2或 4字节. H 8 / 3 0 0有许多种型号， 它仁 均 R A M, R O M ( E P R O M) 容量各不相同， R O M从8 K至6 0 K字节, R A M从 2 5 6至4 K字节. 它们. I
4、 V() 功能也 十 分丰 富， 有各 种定 时器、 串 行通讯口、 A / D , D / A , P W M , U O口等， 引脚封装为以 i ? 1 0 (1 脚， 包括 S D I P , P L C C , Q F P 等封装 形式. 它 们具有单片 和两种扩展工作方式， 可工作于二 一 5 . 5 ， 并有 备用和 等待两 种工 作方 式. 表t 列出常用的 一些H 8 / 3 0 0 系列单片 机的 功能. S L E 3 0 0 是 一 种用于开发H 8 / 3 0 0系列单片机应用系统的价廉物美的工具. 它由 弓 :机和S L 1 3 (P 仿真器 构成， 其基本功能如 下
5、: 1 ) 采 用双 板结构， 通过更换仿真芯片( E V 一 C h i p ) 可开发各种H 8 / 3 0 ( 1 芯少 包括11 8 / .3 2 2 3 2 3 , 3 2 4 , 3 2 5 , 3 2 5 6 , 3 2 5 7 ; H 8 / 3 3 0 ; H 8 / 3 3 6 , 3 3 7 , 3 3 8 , 3 2 6 , 3 2 7 , 3 2 8 , 3 2 9 ; H 8 / 3 5) ; H 8 / 3 3 3 4 ; H 8 / 3 3 1 8 , 3 3 1 7 ; H 8 / 3 4 3 7 . 3 4 3 4 , 3 4 3 6 , 3 3 3 7 等
6、 自 动E V - C h ip 号识别， 并允许设置几一 】 b u u f w 2 )采用六线方式 R S 一 2 3 2 C与P C机通讯， 波特率为 1 9 2 0 0 3 ) 具有6 4 K 仿真R A M ， 可用作H 8 / 3 0 0 的片内 程序存储器( R O M ) 或数据不储 器( IL A N 1 ., . ;i H 8 / 3 0 0 工 作千 扩展方式时可用 作外部程序或数据存储器， 这时具有8 种映象_ 1 式. 支持 日 广 T作方式设置( M o d e 3 , 2 , 1 ) 和用户复位功能. 4 ) 有单拍、 全速断 点、 连续等多种运行方式， 能设置多
7、达6 个程序地址B lt从 ， 个 有作 法地 址取址和写人断点， 还有夭折处理功能. 运行时能显示或中止用户的省电工作I f . 5 )允许选择各种工作频率， 包括 1 6 , 1 0 , 支持H 8 / 3 0 0 低电压工 作方式( 2 . 5 一 5 . 5 V ) 6 ) 配有可在P C 机上 运行的 窗口 式调试软 件， 具有全符号化调试功能， 可显示程序( 汇 编 码) , C P U , 1 / 0 , R A b 1 、 断点等各种信息， 并支持直接的屏幕修改 操作. 表 F H S / 3 0 0系列部分产品功能 串行 同步 异步 看门狗 3位 单片 机 卫 号 】 祖 定
8、时 器 1 6 位 R o m R两 M A / o ! n / A P W M 1/ 0封 佳 物人 铺 捉 抽 出 捅 捉 一.J.1. 2 1 一 i2 FP - 64ACP - 68 一 D P - 6 4 5 C P - 68FP - 80 A - I 竺兰塑326 4 2 ! J 习|州|1一 淤口默 甘 C P-叭 n 一州 ) A C P一8 4 p一阳 人 C P-8 4 F P一泊 A C P一8 4 F P一a 0 九 C P-8 4 军默于牵烹 42 J 2 4 】2 J 2 4 1 4roxa -loxa axzsxl - 即 一 8 0 A I ,y - 翔 冲 一
9、 1 0 0 F 7 _ FP 一 “ 二 ;P 二8 4 一 J ，一，扣一内通兮一2一伟山一弓扮，白一，4 默雍巍贵羔毕默 功-舰一御-划 3_3 1533 18 器一砂1和MM尝一鲤丝翌34wr一、 2 S L E 3 0 0 总体设计 1 ) H 8 / 3 0 0 E V - C h ip 为了 开发H 8 / 3 0 0 ， 日 立公司 生产有专用的 仿真芯片( E V - C h i p ) . 它为2 4 0 脚 P G A芯片， 有 各种型号. 每种 E V - C h ip 可开发相应的一种H 8 / 3 0 0 子系列， 如H 8 / 3 4 3 7 E V - C h
10、币可用于开 发 H 8 / 3 4 3 4 , 3 4 3 6 , 3 4 3 7 , 3 3 3 7 , 3 3 9 4 , 3 3 9 7 , 3 2 9 7 , 3 2 9 4 等型号. E V - C h i p 具有两部分引脚， 一部分为与所开发的单片机相同的引脚( 包括v o口 、 中断和方 式控制线) ， 它的vo口支持扩展总线工作方式; 另一部分为仿真专用引脚， 称之为 A S E总线， 包括内部的地址、 数据总线( 1 6 位) 和各种控制信号. 为了 方便仿真器设计， H 8 / 3 0 0 E V - C h ip 具有仿真控制功能. 它具有两条专用指令: R R K中
11、， 断指令和 R T B中断返回指令， 有硬件断点中断控制输人和响应输出脚， 并有两个专用的中断 第2 A期涂时亮: 日立 8 位单片机仿真器的开发2 1 3 向量; B R K指令和硬件断点中断. H 8 / 3 0 0 E V - C h i p 具有E V - C h i p 型号识别输出和仿真型号控制输人， 后者可校制所仿真芯 片的R O M, R A M容量、 引脚和各种 1 / O功能， 2 ) S L E 3 0 ) 硬 件结构 S L E 3 0 0 采用E V - C h i p 作仿真C P U ， 它可实现高性能的仿真功能. 为了降低成人， S L E 3 0 I 采 用
12、单C P U 工 作方式， 即H 8 / 3 0 0 E V - C h i p 既 是仿真C P U ， 又 是监控C P U ， 既完成用户功能， 又完 成各种监 控功能. 它有两套存储器， 一套为监控存储器， 包括监控R O M ( 2 X 2 7 2 5 6 ) , 监控R A M ( 1 2 8 字节) 、 监控v o口( 串行通讯口1 6 C 4 5 0 及M C U 型号设置、 E V - C h i p 型号读人、 M A P 设置等 V O口) ; 另一套为用户存储器， 可设置为出借存储器( 共6 4 K队M ， 可为仿真 R A M或仿真 R O M ) ， 也可设置为用户
13、系统扩展存储器. 用户存储器由M C U工作方式、 M C U型4 - ! 和M A P所控 制. 控制电路采用E P L 1 ) 芯片( 8 5 C O 9 0 ) 实现. 图1 为它的结构示意图. A S E 总线 F从 M1 0 用 厂 复 亡 图1 S L E 3 0 ( 硬件结构框图 3 )仿真控制方法 S L F ;3 0 1 有两 种工作状态， 一种为监控状态， 这时C P U 执行监控R O M的程序 完成 用户通 过串 行口 发来的各种通讯命令的功能; 另一种为用户状态， 这时C P U 访问用户不储器空间， 包 括执 行用 户指令、 读写用户存储器等. 由于S L E 3
14、0 0 采用单C P U仿真方式， 两种状态和空间的 切 换必须由 硬件电路所控制. 在运行时， 应能 从监控 状态切换至用户状态; 运行结束( 遇断 点或 中止 信号) 时， 又能切换回监控状态. 这是本仿真器设 计的 技术要点. ( 1 ) 单 周 期 切 换 在 监 控 状 态 ， 用 户 通 过 监 控 命 令 应 能 读 出 或 写 人 用 户 s ; A ll 存 储 器 . 为 此， 采用了单 周期切换技术. 它使 用一个 单周期访问控制触发器S G C IV ， 它可由 E控程序置位， 由 硬件自 动清零， 在该位等于1 时， 允许下一条指令的数据读出或写人操作切换至用户空间，
15、 而 取指令仍在监 控空间. 在访问用户空间前， 先置S G C N为1 ， 然后执行对用户 : ry l 的读 / 写指 令， 而执行完读/ 写用尸空间时， 立即清零 S C C N . 该技术可保证单 C P U能访问w个空间. 下面 给出单周期写人时的子程序: WR B T ; M O V. B 1性L M O V . B R M R T S , C S G C V ， R 1 ; 置 位 S G C N 单周期切换把 R M 的内容写人用户空间中 ( 2 ) 断点控制有 4种情况需中止用户系统的运行: 程序断点为用户 ;fit 置的断点. S L E 3 0 0 采用在用户程序中插人
16、B R K指令的方法来实现程序断点， 允许设置多A : G 个断点. 执 行用户程 序时 遇到B R K 指令后， E V - C h 币 发出断 点响 应信号， 使S L E 3 0 0 切换回 监控状态. 单 拍即执行一条用户指令后即停止运行. 它采用一个硬件触发器 S T E P 来实现该功能. 为夭折为 2 1 4东南大学学报第2 8 A 用 户从外部( P C 机键盘输人) 停止运行. 由于S L E 3 0 0 为单C P U仿真， 在运行用户程序时， g V 仆诊无 法处理 其它操作， 故采用串行口 通讯芯片( 1 6 0 4 5 0 ) 的串行输人中断 来实现夭折功能 非法地址为执 行从非
