嵌入式技术及应用-7.ppt

嵌入式技术及其应用 硬件编程与调试技术 3.3V 和5V 装置的互连 连接3.3V 设备到5V 设备需要考虑到驱动器和接收器的逻辑电平是否匹配。 5V TTL 和3.3V TTL的逻辑电平是相同的，而5V CMOS 逻辑电平与前两者是不同的。这在连接3.3V 系统到5V系统时是必须考虑的。 （1） 5V TTL 装置驱动3.3V TTL 装置。5V TTL 和3.3V LVC 的逻辑电平是相同的。因为5V容忍度的装置可以经受住6.5V 的直流输入，所以5V TTL 连接3.3V 且容忍度为5V的装置时，可以不需要额外的元器件。TI 的CBT（crossbar technology）开关可以用来从5V TTL 向3.3V 且容忍度不为5V 的装置传送信号。该开关通过使用一个外部的产生0.7V 压降的二极管和CBT（门极到源极的压降为1V），从而产生3.3V 的电平。 （2） 3V TTL 装置（LVC）驱动5V TTL 装置。两者逻辑电平是相同的，连接可以不需要外部电路或装置。 （3） 5V COMS 装置驱动3.3V TTL 装置。两个不同的逻辑电平连接在一起，进一步分析5VCOMS 装置的VOH 和VOL 与3.3V LVC 装置的VIH 和VIL 电平，虽然存在不一致的地方，但有5V 容忍度的3.3V 装置可以在5V CMOS 电平输入下工作。使用5V 容忍度的LVC 装置，5V CMOS 驱动3.3V LVC 是可能的。 （4） 3.3V TTL 装置驱动5V CMOS 装置。3.3V LVC 的VOH 是2.4V（输出电平可达3.3V），而5V CMOS 装置的最小VIH 要求是3.5V。因此，用3.3V LVC 或其他3.3V 标准的装置驱动5V CMOS 装置是不可能的。解决该问题就需要用到专用芯片，如TI的SN74ALVC164245 和SN74LVC4245 等。这些芯片一边采用3.3V 电平供电，另一边采用5V 电平供电，可以使3.3V 逻辑部分驱动5V CMOS 装置。 微代码支持的串口调试 传统上，首先用于开发嵌入式系统的工具是内部电路仿真器（ICE），它是一个相对昂贵的部件，用于植入微处理器与总线之间的电路中，允许使用者监视和控制微处理器所有信号的进出。它提供了总线工作的清晰情况，避免了许多对硬件软件底层工作状况的猜测。 过去，一些工作依赖ICE 为主要调试工具，用于整个开发过程。但是，一旦初始化软件对串口支持良好的话，多数的调试可以不用ICE 而直接使用串口开始调试。 在Bootstrap 模式下，通常允许用户通过UART 控制器初始化目标板和下载程序到目标板的RAM 和FLASH 中。一旦程序被下载，就能够被执行，给了用户一个简单的用于故障分析的调试环境和更新FLASH 存储器中程序的途径。 在bootstrap 模式下，UART 控制器被初始化到9600baud，无奇偶校验，8 位字符和1 个停止位，准备下载程序或者数据。 Bootstrap 模式通常是处理器工作在最高优先级时的方式。 复位后，bootstrap 复位向量会在内部产生。这些两个字长的复位向量被装载到内核的堆栈指针和程序计数器中。然后内建的bootstrap 程序将开始运行并接收数据传送。 编程技术 (1) 使用编程器，就是在芯片焊接之前，先通过编程器将代码烧写道FLASH 中，再将FLASH 芯片焊接到目标板上。使用编程器进行编程特别适合于DIP 封装芯片的编程，如果是其它类型的封装，则必须要使用相应的适配器。这种方法的缺点是需要手工进行待编程芯片的插入、锁定等工作，容易造成芯片方向错误，引脚错位等，导致编程效率降低。 (2) 使用板上编程器编程（OBP），这种方法是在板上所有芯片包括FLASH 芯片已经焊装完毕之后，再对可编程芯片进行编程。通过专用电缆将电路板与外部计算机连接，由计算机的应用程序进行板上可编程芯片的代码或数据写入，芯片擦除、编程所需要的电压、控制信号、地址数据和相关命令都由板外的编程控制器提供。使用板上编程器进行板上编程时，需要关断目标板上CPU 的电源或将其外部接口信号设置为高阻状态，以免与编程时的地址、数据和控制信号发生冲突。这种方法的缺点是需要在电路板上设计编程用的接口、隔离等辅助电路，在编程时通过跳线或FET 开关进行编程与正常工作的状态转换。这样会增加每个电路板芯片的数量，造成产品成本的增加。 (3) 在系统编程（ISP、ISW），是指直接利用系统中带有JTAG 接口的器件，如CPU、CPLD、FPGA 等，执行对系统中程序存储器芯片内容的擦除和编程操作。一般而言，高档微处理器均带有JTAG 接口，系统程序存储器的数据总线、地址总线和控制信号直接接在微处理器上。 编程时，使用PC