单片机监控程序的实现

  

摘　要　首先分析了单片机（80C196为例）监控程序的实现；介绍了在Win98平台使用VisualC＋＋6．0实现串行通信，以及如何利用串行通信将汇编后的二进制用户程序发送至单片机执行。 
关键词　API函数　串行通信　VisualC＋＋6．0　单片机 
1　引　言
　　在调试单片机应用系统时，需要反复地修改用户程序，为了避免频繁地使用编程器写存储芯片，可以编制单片机监控程序，单片机的监控程序接收来自PC机的用户程序，PC机向单片机发送用户程序。
2　用户程序格式
　　用户将单片机源程序（．asm文件）汇编后形成．hex格式的文件，该文件即为发送至单片机的十六进制可执行文件。该文件的结构是：由多行构成，行头为起始符（：），然后是该行有效数据字节数（满行时该数为10，即十进数16），接下来为两字节地址及00，接着是有效数据，行尾是校验码及换行符。为了简化单片机监控程序，仅向单片机发送行字节数和有效数据，可用下面的简单C语句从．hex文件中提取字节数和有效数据：
　　fscanf（fp，＂：％2x％4x00＂，＆TranBytes，＆Address）；
　　fscanf（fp，＂％2x＂，＆TranChar）；
3　单片机监控程序的实现
　　单片机监控程序实现的功能为：接收来自PC机的用户程序，将用户程序放置在用户程序段，当用户程序接收完毕后，跳转至用户程序段首地址以执行用户程序。接收采用单字节方式，即每次只接收一个字节。
    为了保证单片机接收用户程序的准确性，在接收用户程序之前需要进行握手。笔者所用的握手协议为：PC机发0x55，单片机收0x55后发回0x55给PC机，上位PC机收0x55后再发0xaa，单片机收0xaa后发回，PC机收0xaa后握手成功，转为发用户程序，单片机转为接收用户程序。
　　为了防止单片机监控程序被破坏，需将其固化在EPROM里。笔者所用的80C196系统，将地址2000H－7FFFFH固化，监控程序从2080开始。这样一来又涉及到如何使用中断向量的问题。可以这样解决：在中断向量地址中放入8000之后的地址，举例说明，在串行中断向量地址放入8030H，当要使用串行中断时，在8030中PUSHF和LJMP指令，在8032中放入跳转字节数。
　　利用串行中断，单片机接收用户程序为逐行接收（见前叙．hex文件的结构）。先接收本行要接收的字节个数，然后才将接受的有效数据写入用户程序段，当接受的有效数据数等于该行要接收的字节个数时，准备接收下一行，如此反复，如果某行要接收的字节数为0，则表明用户程序已经传完，将用户程序段首址压入堆栈再弹出（改变中断返回地址技术），以执行用户程序，如图1所示。




4　Win98平台串行通信的实现
　　现在PC机的应用程序绝大多数都是基于Win98，在进行串行通信时可以通过调用API函数来实现。API函数提供了对串口的各种操作。串口通信时通过CreateFile，GetCommState，SetCommState，WriteFile，ReadFile，CloseHandle以及超时函数GetCommTimeouts，SetCommTimeouts来实现。利用CreateFile函数打开串口，获取串口句柄，CloseHandle关闭串口句柄，利用GetComm-State和SetCommState对通信参数进行设置，WriteFile及ReadFile可对串口进行读写。在TC环境下，对串口的操作方式有两种：查询方式和中断方式。在VC环境下，对串口的操作方式可有多种：查询方式，同步I／O方式，异步I／O方式，以及事件驱动I／O方式。笔者采用的是异步I／O方式，它可以让串口操作在后台执行。让读写串口操作有足够的时间在后台执行。使用异步I／O方式时，采用如下方式打开串口：
　　HANDLE m＿hCom＝CreateFile（＂COM2＂，GENERIC＿READ｜GENERIC＿WRITE，0，NULL，OPEN＿EXISTING，FILE＿FLAG＿OVERLAPPED，NULL）；
　　FILE＿FLAG＿OVERLAPPED指明串口为异步方式打开。此时可以分别在WriteFile和ReadFile的最后一个参数中指定一个OVERLAPPED结构，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函数创建一个有名或无名的事件对象，第一个参数为保密属性，设为NULL，第二个参数为TRUE，指明要用ResetEvent函数将事件设为无信号，若为FALSE，则在一个等待该事件的线程被释放后系统自动将其设置为无信号，第三个参数设事件初始为无信号，第四个参数设事件名为NULL。在读写操作中使用事件：
　　WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite）

　　ReadFile（m＿hCom，＆ReadBuffer，nByteToRead，＆nByteRead，＆m＿OverlappedRead） 
　　当WriteFile接手控制时m＿OverlappedWrite．hEvent为无信号，读操作完成后，m＿OverlappedWrite．hEvent变为发信号状态，写操作完成类似。在使用ReadFile和WriteFile对串口进行读写时需要注意的是，这两个函数均为立即返回型函数，亦即，可能在实际的读写操作还没有完成时函数就返回，操作转入后台，但这并不表明实际的操作失败。如果返回错误代码为ERROR＿IO＿PENDING（通过调用GetLastError获取），说明读写操作仍在进行，这时事件仍然为无信号，为了显式地限定前台等待操作的时间，可以进行延时处理，调用GetTickCount，GetTickCount（）函数获取系统当前时间，类似于C中的biostime（）函数。可以通过调用GetOverlappedResult获取后台的操作情况，该函数报告最近一次OVERLAPPED操作的结果，函数原型如下：　
    BOOLGetOverlappedResult（
    HANDLEhFile，     ／／文件句柄 

    LPOVERLAPPEDlpOverlapped，
　　                 ／／OVERLAPPED结构指针

    LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred，　

                  　／／实际完成的字节数

    BOOLbWait

                   ／／等待标志　）；
    在进行串口读写时，hFile为串口句柄，lpOverlapped是该函数等待的事件，lpNumberOfBytesTransferrd为实际读写完成的字节数，当bWait为TRUE时，该函数等待读写操作完成后返回，bWait为FALSE时函数立即返回。关于以上两个函数的使用，参看如下程序代码：
if（！WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite））｛

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

    endtime＝GetTickCount（）＋1000；　／／延时1000 ms　　
    while（！GetOverlappedResult（m＿hCom，＆m＿OverlappedWrite＆nByteWritten，FALSE））　

｛　

  　if（GetTickCount（）＞endtime）　break；

　 ｝

 ｝　
if（nByteWritten）　　　　
   　　／／处理所读的字节

 ｝
　　函数ReadFile的调用可以类似地处理，进行延时处理后，就可以等到读写操作完成之后再执行后续程序。为了应用的方便，可以通过调用API函数，编写自己的串口操作类库来完成实际的需要。
5　结　语


　　本文介绍的单片机监控程序及串行通信方法简单，易于实现，程序运行稳定。


参　考　文　献


1　汪建，孙开放，章述汉．MCS－96系列单片机原理及应用技术．武昌：华中理工大学出版社，1999
2　Peter Norton，Rob McGregor．MFC开发Windows95／NT4应用程序．北京：清华大学出版社，1998
3　谭浩强．C程序设计．北京：清华大学出版社，1998