基于VC的MV05芯片PWM功能測(cè)試軟件設(shè)計(jì)

摘要：本文介紹了MV05芯片的特性和PWM模塊各個(gè)寄存器的用途,概述了VC++的基本知識(shí)和在VC++6.0中使用MSComm控件開發(fā)串口通信程序的方法。針對(duì)PWM模塊的特點(diǎn)給出了PC機(jī)與MV05的通信協(xié)議、數(shù)據(jù)包格式、以及PWM用戶自定義模式下的編程代碼和軟件界面圖。

1 引言

在微電子行業(yè)，芯片封裝好后無不例外要進(jìn)行系統(tǒng)級(jí)的驗(yàn)證，以檢查芯片功能是否正確。 MV05 芯片是本課題組自主設(shè)計(jì)的一款芯片，本文介紹了一種對(duì)該芯片進(jìn)行測(cè)試的方法，上 位機(jī)通過芯片內(nèi)置的一個(gè)單獨(dú)UART 通訊模塊向下位機(jī)發(fā)送指令，再判斷芯片執(zhí)行指令是否 正確，從而確定芯片功能是否符合設(shè)計(jì)要求。

上位機(jī)使用VC++編寫控制軟件，VC++由于功能強(qiáng)大和應(yīng)用靈活, 得到Microsoft 系統(tǒng)的 最好支持, 具有圖形界面友好、系統(tǒng)資源豐富、操作配置方便、運(yùn)行速度較快等特點(diǎn)。而串 口通信具有實(shí)現(xiàn)簡單, 使用靈活方便, 數(shù)據(jù)傳輸可靠等優(yōu)點(diǎn), 因而用VC++編制串口實(shí)時(shí)控 制軟件十分方便[1]。下位機(jī)使用匯編語言編程，匯編語言使用靈活，執(zhí)行效率高，在芯片測(cè) 試方面非常實(shí)用。MV05具有8051的所有功能，在其基礎(chǔ)上增加了PWM功能，本文只對(duì)PWM功能 測(cè)試進(jìn)行介紹。 2 芯片簡介 MV05是上海大學(xué)微電子研究與開發(fā)中心自主研發(fā)的一款芯片，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)， 該芯片用于對(duì)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇的控制。此芯片含一個(gè)8051系列內(nèi)核的CPU，它的指令集 與標(biāo)準(zhǔn)8051內(nèi)核完全兼容。經(jīng)過重新設(shè)計(jì)的內(nèi)核，指令周期變?yōu)?個(gè)系統(tǒng)時(shí)鐘周期。相比標(biāo) 準(zhǔn)8051平均效率提高2.5倍。作為標(biāo)準(zhǔn)8051CPU，含有一個(gè)8位的CPU內(nèi)核，8位指令操作代碼， 8位操作數(shù)，8位數(shù)據(jù)總線以及16位地址總線。內(nèi)置兩路PWM輸出,一個(gè)單獨(dú)的UART通訊模塊 , 工作電壓3.3V,采用chartered0.35um 2p4m CMOS工藝。

PWM 模塊具有自定義輸出和動(dòng)態(tài)跟蹤外部信號(hào)兩種功能，通過設(shè)置PWMMODE 來選擇這兩 種功能，而且兩路PWM 具有獨(dú)立和互補(bǔ)的工作模式。當(dāng)工作在獨(dú)立模式時(shí)，兩路PWM 可獨(dú)立 輸出PWM 波。芯片的PWM 功能復(fù)用到p1 口上，其中p1.2，p1.3 用于捕獲輸入，P1.4，P1.5 用于PWM 雙通道脈寬調(diào)制輸出信號(hào)。PWM 模塊定義的寄存器如下：

PWMMODE： PWM 方式寄存器用于對(duì)對(duì)PWM 的工作方式進(jìn)行設(shè)置，包括用戶自定義模式和捕獲外部輸入信號(hào)模式。

PWMCON： PWM 控制寄存器，用來控制PWM 功能的開啟和關(guān)閉。

Tcap1CON： 捕獲1 控制寄存器，用于設(shè)置捕獲采樣的外部信號(hào)周期數(shù)

Tcap2CON 捕獲2 控制寄存器，用于設(shè)置捕獲采樣的外部信號(hào)周期數(shù)

UTL0 PWM0輸出的周期寄存器低8 位

UTH0 PWM0輸出的周期寄存器高8 位

UWL0 PWM0輸出的脈寬寄存器低8 位

UWH0 PWM0輸出的脈寬寄存器高8 位

UTL1 PWM1輸出的周期寄存器低8 位

UTH1 PWM1輸出的周期寄存器高8 位

UWL1 PWM1輸出的脈寬寄存器低8 位

UWH1 PWM1輸出的脈寬寄存器高8 位

UTL0，UTH0 ，UWL0 ，UWH0 ，UTL1，UTH1，UWL1，UWH1 用于用戶自定義模式下PWM 波占空比的設(shè)置[2]。

3 上下位機(jī)通信協(xié)議

上下位機(jī)進(jìn)行通信就要約定通信協(xié)議。上位機(jī)每次向下位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)首先發(fā)送“48 59 4c”3 個(gè)數(shù)據(jù)， 下位機(jī)判斷接收到的前3 個(gè)數(shù)據(jù)是不是“48 59 4c”，如果是則繼續(xù)接收后 面的數(shù)據(jù)，否則丟棄數(shù)據(jù)。“48,59,4c”后面緊跟的是8bit 數(shù)據(jù)，下位機(jī)接收到該8bit 數(shù) 據(jù)后進(jìn)行按位解析，按照約定相應(yīng)的位進(jìn)入相應(yīng)的特殊功能寄存器，下位機(jī)配置好特殊功能 寄存器后便會(huì)執(zhí)行相應(yīng)操作，從而驗(yàn)證芯片功能是否正確。通過該協(xié)議可以降低下位機(jī)的編 程復(fù)雜度，接收一次數(shù)據(jù)就可以將所需配置的寄存器配置好，從而也提高了通信的效率。PWM 用戶自定義模式下的數(shù)據(jù)包的格式如表1 所示。

PWM 捕獲模式下與PWM 用戶自定義模式的數(shù)據(jù)包除了bit4~bit2 三位表示的意義不同 外，其余各位表示的意義相同，捕獲模式下 bit4~bit2 用來設(shè)置捕獲外部信號(hào)的周期數(shù)： 000：單個(gè)周期；001：兩個(gè)周期；010：4 個(gè)周期依次類推周期數(shù)成倍增長。

4 上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)

本文上位機(jī)軟件使用VC++6.0 開發(fā)。使用VC++最重要的就是能夠了解控件的屬性，熟 練對(duì)控件編程。VC++6.0 中的每個(gè)控件都有一個(gè)ID 號(hào)進(jìn)行標(biāo)識(shí)，每個(gè)ID 可以映射成一個(gè)變 量或響應(yīng)函數(shù)。VC++6.0 中的類是方法和變量的總和，通過例化該類使用其中的方法和變量， 如本軟件中的串口設(shè)置對(duì)話框:

CSettingDlg setDlg; // 例化

m_nPort = setDlg.m_nPort; //變量傳遞 將CsettingDlg 中的

m_nTime = setDlg.m_nTime; //變量映射到主控類的變量

m_strSettings = setDlg.m_strSettings;

4.1 串口通信模塊設(shè)計(jì)

在Microsoft Windows 下開發(fā)串行通信程序的方法有：（1）利用WindowsAPI通信函 數(shù)（2）利用Windows的讀寫端口函數(shù)或開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序直接對(duì)串口進(jìn)行操作（3）利用第三方 提供的通信類（4）使用串口通信組件。其中第四種方法較簡單，只需要對(duì)串口進(jìn)行簡單設(shè)置[3]。本上位機(jī)串口通信程序使用MSComm控件進(jìn)行開發(fā)。

MSComm控件是Microsoft公司提供 的簡化Windows下串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。MSComm處理數(shù)據(jù)有兩種方法, 查詢法和事 件驅(qū)動(dòng)法[4]，本文使用事件驅(qū)動(dòng)法。 串口設(shè)置對(duì)話框獨(dú)立于主對(duì)話框，通過串口設(shè)置按鈕彈出，用戶可以在串口設(shè)置對(duì)話框 中進(jìn)行串口選擇，設(shè)置波特率、停止位、校驗(yàn)位等參數(shù)[4]。軟件在主控類中定義了一個(gè)全局 變量m_strSendString，上位機(jī)要發(fā)送的數(shù)據(jù)賦給該變量，然后通過發(fā)送函數(shù)發(fā)送出去。

4．2 PWM 模塊

PWM 模塊包括PWM 用戶自定義模塊和PWM 捕獲模塊，PWM 捕獲模塊與PWM 用戶自定義模 塊在控件使用和編程思想上是一樣的，只不過數(shù)據(jù)包各位代表的意義不同，因此這里只介紹 PWM 用戶自定義模塊，PWM 捕獲模塊不再贅述。

PWM 用戶自定義模塊可以設(shè)置芯片PWM 模塊的工作周期和PWM 波不同占空比，另外還增 加了ADC 聯(lián)動(dòng)功能。增加ADC 聯(lián)動(dòng)功能是為了測(cè)試下一款芯片功能設(shè)計(jì)的，此次測(cè)試并未用 到。PWM 模塊的工作周期選擇，PWM 波占空比選擇和ADC 聯(lián)動(dòng)功能選擇用復(fù)選框表示，用戶 根據(jù)自己測(cè)試需要，選擇不同的選項(xiàng)，最后按“確定”按鈕將所選項(xiàng)目封裝成數(shù)據(jù)包,按“啟 動(dòng)PWM”按鈕將測(cè)試指令發(fā)送到下位機(jī)，進(jìn)行測(cè)試。

根據(jù)通信協(xié)議將用戶選擇測(cè)試的項(xiàng)目封裝成一個(gè)8 位數(shù)據(jù)包，該數(shù)據(jù)包存放在一個(gè)整型 數(shù)組里面，將該8 位數(shù)據(jù)看作是一個(gè)字符的二進(jìn)制表示，根據(jù)每位數(shù)據(jù)所占的權(quán)值取加權(quán)和 得到一個(gè)10 進(jìn)制數(shù)，最后將該10 進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)化為一個(gè)16 進(jìn)制數(shù)，該16 進(jìn)制數(shù)就是最終要封 裝的數(shù)據(jù)包。為了防止用戶誤選測(cè)試項(xiàng)目，軟件中作了一些安全處理，當(dāng)用戶選擇同類中的 一個(gè)測(cè)試項(xiàng)目后其它項(xiàng)目會(huì)變?yōu)椴豢蛇x。軟件界面如圖1 所示。

PWM 用戶自定義模式下數(shù)據(jù)包封裝函數(shù)代碼如下：

void CCommWizardDlg::OnButtonUsrMode()

{ UpdateData(TRUE); //數(shù)據(jù)更新

CString strtemp;

int s1[9]; //存放數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)的數(shù)組

unsigned char c1;

// 時(shí)鐘選擇

if(this->m_Check1) {s1[6]=0;s1[7]=0;}// 單時(shí)鐘

if(this->m_Check2) {s1[6]=0;s1[7]=1;}// 雙時(shí)鐘

if(this->m_Check3) {s1[6]=1;s1[7]=0;}// 四時(shí)鐘

if(this->m_Check4) {s1[6]=1;s1[7]=1;}// 12 時(shí)鐘

//占空比設(shè)置

if(this->m_Check9) {s1[3]=0;s1[4]=0;s1[5]=0;}// 1:1

if(this->m_Check10) {s1[3]=0;s1[4]=0;s1[5]=1;}// 1:2

if(this->m_Check11) {s1[3]=0;s1[4]=1;s1[5]=0;}//1：3

if(this->m_Check12) {s1[3]=0;s1[4]=1;s1[5]=1;}//1：4

if(this->m_Check13) {s1[3]=1;s1[4]=0;s1[5]=0;}//1：5

if(this->m_Check14) {s1[3]=1;s1[4]=0;s1[5]=1;}// 1:6

if(this->m_Check15) {s1[3]=1;s1[4]=1;s1[5]=0;}// 1:7

if(this->m_Check16) {s1[3]=1;s1[4]=1;s1[5]=1;}// 1:8

//PWM -ADC 控制

if(this->m_Check5) {s1[1]=0;s1[2]=0;}// 0 主0 控

if(this->m_Check6) {s1[1]=0;s1[2]=1;}// 0 主1 控

if(this->m_Check7) {s1[1]=1;s1[2]=0;}// 1 主0 控

if(this->m_Check8) {s1[1]=1;s1[2]=1;}// 1 主1 控

s1[0]=0; //用戶自定義模式選擇

c1=s1[0]*128+s1[1]*64+s1[2]*32+s1[3]*16+s1[4]*8+s1[5]*4+s1[6]*2+s1[7]*1 ;

strtemp.Format("%02X ",c1); //10 進(jìn)制轉(zhuǎn)化為16 進(jìn)制

m_strSendString=(CString)"48 59 4C " + strtemp ;

}

5 下位機(jī)軟件

下位機(jī)軟件包括串口通信模塊和PWM 功能配置模塊。串口部分使用中斷方式接收數(shù)據(jù)， 當(dāng)接收到上位機(jī)的命令執(zhí)行中斷服務(wù)程序轉(zhuǎn)到PWM 功能配置模塊，PWM 功能模塊對(duì)接收到的 數(shù)據(jù)進(jìn)行按位解析，根據(jù)通信協(xié)議將不同的數(shù)據(jù)位送到不同的寄存器。該方法對(duì)其它測(cè)試系 統(tǒng)具有借鑒意義。

6 結(jié)束語

本文介紹了上海大學(xué)微電子研究與開發(fā)中心研發(fā)的一款汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇控制芯片, 給出一種使用VC++6.0編寫上位機(jī)軟件對(duì)其進(jìn)行測(cè)試的方法。本文的創(chuàng)新點(diǎn)是構(gòu)造數(shù)據(jù)封裝 函數(shù)，將用戶要測(cè)試的項(xiàng)目一次發(fā)送給下位機(jī)，下位機(jī)按位解析數(shù)據(jù)包，將相應(yīng)數(shù)據(jù)位送入 相應(yīng)寄存器。通過調(diào)試證明該方法是完全可行的，提高了測(cè)試效率，測(cè)試結(jié)果達(dá)到了預(yù)期設(shè) 計(jì)指標(biāo)，芯片功能完全正確。