單片機監(jiān)控程序的實現(xiàn)

1　引　言

在調試單片機應用系統(tǒng)時，需要反復地修改用戶程序，為了避免頻繁地使用編程器寫存儲芯片，可以編制單片機監(jiān)控程序，單片機的監(jiān)控程序接收來自PC機的用戶程序，PC機向單片機發(fā)送用戶程序。

2　用戶程序格式

用戶將單片機源程序（．asm文件）匯編后形成．hex格式的文件，該文件即為發(fā)送至單片機的十六進制可執(zhí)行文件。該文件的結構是：由多行構成，行頭為起始符（：），然后是該行有效數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)（滿行時該數(shù)為10，即十進數(shù)16），接下來為兩字節(jié)地址及00，接著是有效數(shù)據(jù)，行尾是校驗碼及換行符。為了簡化單片機監(jiān)控程序，僅向單片機發(fā)送行字節(jié)數(shù)和有效數(shù)據(jù)，可用下面的簡單C語句從．hex文件中提取字節(jié)數(shù)和有效數(shù)據(jù)：
　　fscanf（fp，＂：％2x％4x00＂，＆TranBytes，＆Address）；
　　fscanf（fp，＂％2x＂，＆TranChar）；

3　單片機監(jiān)控程序的實現(xiàn)

單片機監(jiān)控程序實現(xiàn)的功能為：接收來自PC機的用戶程序，將用戶程序放置在用戶程序段，當用戶程序接收完畢后，跳轉至用戶程序段首地址以執(zhí)行用戶程序。接收采用單字節(jié)方式，即每次只接收一個字節(jié)。

為了保證單片機接收用戶程序的準確性，在接收用戶程序之前需要進行握手。筆者所用的握手協(xié)議為：PC機發(fā)0x55，單片機收0x55后發(fā)回0x55給PC 機，上位PC機收0x55后再發(fā)0xaa，單片機收0xaa后發(fā)回，PC機收0xaa后握手成功，轉為發(fā)用戶程序，單片機轉為接收用戶程序。

為了防止單片機監(jiān)控程序被破壞，需將其固化在EPROM里。筆者所用的80C196系統(tǒng)，將地址2000H－7FFFFH固化，監(jiān)控程序從2080開始。這樣一來又涉及到如何使用中斷向量的問題?？梢赃@樣解決：在中斷向量地址中放入8000之后的地址，舉例說明，在串行中斷向量地址放入8030H，當要使用串行中斷時，在8030中PUSHF和LJMP指令，在8032中放入跳轉字節(jié)數(shù)。

利用串行中斷，單片機接收用戶程序為逐行接收（見前敘．hex文件的結構）。先接收本行要接收的字節(jié)個數(shù)，然后才將接受的有效數(shù)據(jù)寫入用戶程序段，當接受的有效數(shù)據(jù)數(shù)等于該行要接收的字節(jié)個數(shù)時，準備接收下一行，如此反復，如果某行要接收的字節(jié)數(shù)為0，則表明用戶程序已經傳完，將用戶程序段首址壓入堆棧再彈出（改變中斷返回地址技術），以執(zhí)行用戶程序，如圖1所示。

4　Win98平臺串行通信的實現(xiàn)

現(xiàn)在PC機的應用程序絕大多數(shù)都是基于Win98，在進行串行通信時可以通過調用API函數(shù)來實現(xiàn)。API函數(shù)提供了對串口的各種操作。串口通信時通過 CreateFile，GetCommState，SetCommState，WriteFile，ReadFile，CloseHandle以及超時函數(shù)GetCommTimeouts，SetCommTimeouts來實現(xiàn)。利用CreateFile函數(shù)打開串口，獲取串口句柄， CloseHandle關閉串口句柄，利用GetComm-State和SetCommState對通信參數(shù)進行設置，WriteFile及 ReadFile可對串口進行讀寫。在TC環(huán)境下，對串口的操作方式有兩種：查詢方式和中斷方式。在VC環(huán)境下，對串口的操作方式可有多種：查詢方式，同步I／O方式，異步I／O方式，以及事件驅動I／O方式。筆者采用的是異步I／O方式，它可以讓串口操作在后臺執(zhí)行。讓讀寫串口操作有足夠的時間在后臺執(zhí)行。使用異步I／O方式時，采用如下方式打開串口：
　　HANDLE m＿hCom＝CreateFile（＂COM2＂，GENERIC＿READ｜GENERIC＿WRITE，0，NULL，OPEN＿EXISTING，F(xiàn)ILE＿FLAG＿OVERLAPPED，NULL）；
　　FILE＿FLAG＿OVERLAPPED指明串口為異步方式打開。此時可以分別在WriteFile和ReadFile的最后一個參數(shù)中指定一個OVERLAPPED結構，如下所示：
    OVERLAPPED m＿OverlappedWrite，　　　　　
　　m＿OverLappedRead；
　　m＿OverlappedWrite．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，F(xiàn)ALSE，NULL）；
　　m＿OverlappedRead．hEvent＝CreateEvent（NULL，TRUE，F(xiàn)ALSE，NULL）；
　　CreateEvent函數(shù)創(chuàng)建一個有名或無名的事件對象，第一個參數(shù)為保密屬性，設為NULL，第二個參數(shù)為TRUE，指明要用ResetEvent函數(shù)將事件設為無信號，若為FALSE，則在一個等待該事件的線程被釋放后系統(tǒng)自動將其設置為無信號，第三個參數(shù)設事件初始為無信號，第四個參數(shù)設事件名為 NULL。在讀寫操作中使用事件：
　　WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite）
　　ReadFile（m＿hCom，＆ReadBuffer，nByteToRead，＆nByteRead，＆m＿OverlappedRead）

當WriteFile接手控制時m＿OverlappedWrite．hEvent為無信號，讀操作完成后，m＿OverlappedWrite． hEvent變?yōu)榘l(fā)信號狀態(tài)，寫操作完成類似。在使用ReadFile和WriteFile對串口進行讀寫時需要注意的是，這兩個函數(shù)均為立即返回型函數(shù)，亦即，可能在實際的讀寫操作還沒有完成時函數(shù)就返回，操作轉入后臺，但這并不表明實際的操作失敗。如果返回錯誤代碼為ERROR＿IO＿PENDING （通過調用GetLastError獲?。f明讀寫操作仍在進行，這時事件仍然為無信號，為了顯式地限定前臺等待操作的時間，可以進行延時處理，調用 GetTickCount，GetTickCount（）函數(shù)獲取系統(tǒng)當前時間，類似于C中的biostime（）函數(shù)。可以通過調用 GetOverlappedResult獲取后臺的操作情況，該函數(shù)報告最近一次OVERLAPPED操作的結果，函數(shù)原型如下：　
    BOOLGetOverlappedResult（
    HANDLEhFile，     ／／文件句柄
    LPOVERLAPPEDlpOverlapped，
　　                 ／／OVERLAPPED結構指針
    LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred，　
                  　／／實際完成的字節(jié)數(shù)
    BOOLbWait
                   ／／等待標志?。?；

在進行串口讀寫時，hFile為串口句柄，lpOverlapped是該函數(shù)等待的事件，lpNumberOfBytesTransferrd為實際讀寫完成的字節(jié)數(shù)，當bWait為TRUE時，該函數(shù)等待讀寫操作完成后返回，bWait為FALSE時函數(shù)立即返回。關于以上兩個函數(shù)的使用，參看如下程序代碼：
if（！WriteFile（m＿hCom，＆WriteBuffer，nByteToWrite，＆nByteWritten，＆m＿OverlappedWrite））｛
if（GetLastError（）＝＝ERROR＿IO＿PENDING）　
｛
    endtime＝GetTickCount（）＋1000；?。訒r1000 ms　　
    while（！GetOverlappedResult（m＿hCom，＆m＿OverlappedWrite＆nByteWritten，F(xiàn)ALSE））　
｛　
  　if（GetTickCount（）＞endtime）　break；
　 ｝
 ｝　
if（nByteWritten）　　　　
   　?。幚硭x的字節(jié)
 ｝

函數(shù)ReadFile的調用可以類似地處理，進行延時處理后，就可以等到讀寫操作完成之后再執(zhí)行后續(xù)程序。為了應用的方便，可以通過調用API函數(shù)，編寫自己的串口操作類庫來完成實際的需要。

5　結　語

本文介紹的單片機監(jiān)控程序及串行通信方法簡單，易于實現(xiàn)，程序運行穩(wěn)定。

參　考　文　獻
 
1　汪建，孫開放，章述漢．MCS－96系列單片機原理及應用技術．武昌：華中理工大學出版社，1999
2　Peter Norton，Rob McGregor．MFC開發(fā)Windows95／NT4應用程序．北京：清華大學出版社，1998
3　譚浩強．C程序設計．北京：清華大學出版社，1998