用IAR编译器开发DS80C400

wuchang555 2011-12-07 3029

接口/总线/驱动

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描述

　　DS80C400微控制器的ROM包含多种功能，可通过由8051汇编语言、C或Java编写的程序访问。DS80C400的ROM功能提供成熟的MxTNI™网栈、进程调度和存储器管理，是开始构建C和汇编程序的最佳选择。对于简单程序，可以用汇编语言轻松实现。对于更复杂的程序，C语言可以充分利用Dallas Semiconductor提供的ROM组件和软件库。这些软件库帮助您利用Keil µVision2®、SDCC和IAR 8051编译器构建应用程序。

　　本应用笔记阐述了如何开始使用8051 IAR Embedded Workbench™来创建DS80C400的C语言应用程序。通过一个简单的HTTP服务器演示如何使用DS80C400的ROM功能。所有开发都采用TINIm400验证模块和包含6.11A版本C编译器的8051 IAR Embedded Workbench。

　　从8051 IAR Embedded Workbench开始

　　本节阐述如何使用IAR Embedded Workbench套件创建一个C语言编写的Hello World程序，即您的第一个DS80C400 C应用程序。

　　安装IAR Embedded Workbench

　　选择File→New→Workspace，在工作空间窗口，输入workspace名称appnote

　　选择Project→Create New Project。在出现的对话框中，输入项目名称hellowworld，并确定选择了8051作为工具链

　　当左侧的项目窗口打开时，选择Project→Add Files...。在弹出的对话框中，将files of type改为汇编程序文件。添加文件Cstartup.s51，该文件可在Download的zip文件中找到

　　双击并打开文件Cstartup.s51。找到程序段声明RSEG CSTART:CODE:ROOT(0)。这是代码段的开始。变量段的起始地址在link51ew_400.xcl中声明。代码的开始在文件中的0x400000h进行声明。另外，应有一个DB 'TINI'行，后跟另一个DB, high(?INIT)'，带有注释Target Bank。这样就可以确保应用程序对应于TINIm400 flash的起始地址

　　建立新文件main.c。在该文件中写入如下代码：

　　#include

　　void main ()

　　{

　　printf("Test program using IAR compiler");

　　while (1)

　　{

　　}

　　保存文件内容。通过选择Project→Add Files，然后在文件对话框中选择main.c，这样就把刚建立的文件加入到项目hellowworld中。确定加入的文件就是您建立的文件main.c;因为在默认目录中很有可能存在另一个具有相同名字的文件

　　同样，将文件low_level_init.s51和putchar.c加入到项目中。low_level_init.s51文件包含初级DS80C400初始化程序;putchar.c文件包含将字符输出至默认控制台的初级程序

　　从ftp://ftp.dalsemi.com/pub/tini/ds80c400/c_libraries/iar/bin/init.zip复制ROM initialization库文件，并将其解压缩到相同目录下。将rominit.r51库文件添加到项目中

　　在编译Hello_World应用程序之前，我们需要配置IAR工具链来满足DS80C400的目标要求

　　选择Project→Options→General

　　单击Target标签并浏览，在Derivative中选择DS80C400。将Extended stack at:对应的地址值改为0xFFDC00。这是因为IAR起始代码重新定位DS80C400硬件堆栈至0xFFDC00。对应这些设置请参考图1。

　　单击Data Pointer标签。选择Number of DPTRs = 1。这是因为由Dallas Semiconductor所提供的库文件是在该选项下产生。

　　图1. 选择新的IAR 8051项目Target选项。

　　选择Project-Options→Options→ICC8051

　　单击Code标签。选择Optimizations下的Size和None。

　　单击List标签。选择Output List File和Output assembler File。

　　单击Preprocessor标签。在include路径中放入以下程序：

　　$TOOLKIT_DIR$\INC\

　　$TOOLKIT_DIR$\INC\CLIB

　　$TOOLKIT_DIR$\src\lib

　　$TOOLKIT_DIR$\src\lib\clib

　　..\include\

　　上面最后一行是库的头文件(*.h)所处的include路径。确定头文件在上面指定的路径中。$TOOLKIT_DIR$与IAR安装路径有关(例如，c:/program files/iar systems/embedded workbench 3.n/8051)。

　　选择Project→Options→A8051

　　单击List标签。选中Output List File。

　　单击Preprocessor标签，在include路径中放入以下程序：

　　$TOOLKIT_DIR$\INC\

　　$TOOLKIT_DIR$\src\lib

　　..\include\

　　上面最后一行是库的头文件(*.h; *.inc)所处的include路径。确定头文件在上面指定的路径中。

　　选择Project-→Options→XLINK

　　单击Output标签

　　在Output file中，选择Override default，并将文本文件名改为hello_world.hex。

　　在Format中，选择Other，并从选项中选择Intel Extended。详情请参考图2。

　　单击List标签。选择Generate Linker Listing。

　　单击include标签，参考图3。

　　选择Ignore CSTARTUP in Library。

　　单击Override default，将文件名改为$TOOLKIT_DIR$\config\lnk51ew_400.xcl

　　。 $TOOLKIT_DIR$与IAR安装路径有关(例如，c:/program files/iar systems/embedded workbench 3.n/8051)。确定文件lnk51ew_400.xcl和lnk_base_400.xcl在指定的路径中。可在zip文件Download中找到这些文件。

　　图2. 选择新的IAR 8051项目的XLINK Output选项。

　　图3. 选择新的IAR 8051项目的XLINK Include选项。

　　建立Hello_World应用程序。如果正确完成了每一步，建立过程应不会出现错误或警告信息;之后会在/debug/exe目录中产生hello_world.hex。如果你的项目配置为Release，那么hex文件将在/release/exe目录中产生。

　　现在已经生成了可执行文件，我们需要将应用程序装载到TINIm400模块中并运行。

　　将示例应用程序装载到TINIm400模块

　　本节说明如何使用Maxim/Dallas Semiconductor提供的Microcontroller Tool Kit (MTK)工具将IAR编译器生成的hex文件装载到TINIm400验证模块中。目前可用的MTK版本仅支持Windows。如果您的开发环境不是Windows®，需要使用JavaKit应用程序来装载和执行应用程序。要使用JavaKit，您必须具备Java Runtime Environment¹ (版本至少为1.2)，并且安装了Java Communications API²。JavaKit工具包含在MxTNI软件开发包中。请下载MxTNI SDK。在撰写本文时，发布的最新固件版本是1.15。运行JavaKit的指导说明可在TINI SDK docs目录下的Running_JavaKit.txt文件中找到。如果您在运行MTK或JavaKit时遇到问题，可能其他人已经遇到过类似问题并已在Dallas Semiconductor讨论组公布。您可以在讨论组搜索现有文章(和新发表的文章)。

　　在此可下载最新版本的应用程序。要安装MTK，请运行安装文件并按照提示操作。成功安装后，将会添加一个新的菜单组：Start→All Programs→Dallas Semiconductor MTK。MTK启动后，会出现图4. 所示的对话框。

　　图4. 启动时 MTK选项。

　　选择TINI选项，以操作TINIm400评估板。

　　选择了TINI之后，会打开MTK主窗口。从Options→Configure Serial Port菜单选项中选择您用来与TINIm400通信的串口。然后，选择Tini→Tini Options 菜单，就会出现下面的对话框。选择DSTINIm400按钮，配置MTK用于和TINIm400板通讯。图5显示了带有DSTINIm400按钮的对话框。

　　图5. 选择TINIm400配置选项。

　　选择Tini→Open COMx在xxx baud菜单选项打开串口。接着选择Tini→Reset 选项复位评估板。会出现DS80C400的装载提示，如下所示：

　　Detailed product information available at http://www.maxim-ic.com

　　Welcome to the TINI DS80C400 Auto Boot Loader 1.0.1

　　从File菜单中选择Load HEX File。找到并选择我们刚才生成的hello_world.hex文件。加载程序后，有两种方法运行它。因为我们将程序加载到40区，您可以输入：

　　> B40

　　> X

　　要选择40区并运行那里的代码，您也可以输入：

　　> E

　　这会使ROM查找可执行代码。它查找一个标识当前区具有可执行代码的特定标签。此标签由文本'TINI'和随后的当前区号码组成，并位于当前区的0x0002地址。应用程序的起始代码采用下面几行声明该标签：

　　?VECTOR_TABLE:

　　sjmp ?INIT

　　DB 'TINI' ; Tag for TINI Environment 1.02c

　　; or later (ignored in 1.02b)

　　DB high(?INIT) ; Target bank

　　注意sjmp ?INIT语句位于0x40区的0x0000地址。其后紧跟着可执行标签{ 'T', 'I', 'N', 'I', 0h}，由于sjmp语句为两个字节，所以该标签地址位于0x0002处。当您键入E时，ROM从C0h区开始向下搜索可执行代码。如果您键入E时，执行了其它代码，则意味着ROM在一个比您的代码装载位置0x400000更高的地址找到了一个可执行标签。如果出现这种情况，您可能需要找到此标签的位置，并删除那个区的内容。

　　与ROM以及IAR ROM库接口

　　在高速微控制器用户指南DS80C4003补充资料中说明了在汇编语言中调用ROM函数的过程。但是，在C中调用这些ROM函数会复杂一些。必须将参数从IAR C编译器的规则转换成ROM使用的规则。IAR编译器通过硬件堆栈和寄存器相结合的方式传递参数。ROM函数以多种不同方式接受参数。例如，socket函数接收存储在一个参数缓冲器中的参数。相反，许多功能函数接收由特殊功能寄存器或堆栈存储器传递的参数。为了从IAR调用方式转换为ROM参数方式，Dallas Semiconductor已经编写了访问ROM函数的库。

　　在您的C程序中使用ROM函数只需包含一个头文件并与相应的库文件连接即可。用于IAR编译器的ROM库包括：

　　ROM初始化程序

　　DHCP客户端

　　进程调度

　　Sockets (TCP、UDP和Multicast)

　　TFTP客户端

　　功能函数(CRC16, 随机数)

　　在撰写本文时，还没有为IAR编译器提供包括文件系统、邮件客户端和HTTP服务器之类的扩展库。请关注IAR库主页上的DS80C4004升级信息，我们会添加更多支持IAR的库。

　　简单应用: HTTP服务器

　　这里编写了一个简单的http服务器说明如何使用一些ROM库函数，特别是socket和进程调度库。该示例应用程序由两个模块组成：一个HTTP服务器和一个SNTP客户端。主程序生成一个新的子任务来运行http服务器，用于处理80端口上的客户连接。父任务每60秒会试图通过时间服务器同步当前时间。

　　SNTP客户端模块

　　以下代码实现SNTP客户端模块的核心功能。

　　socket_handle = socket(0, SOCKET_TYPE_DATAGRAM, 0);

　　for (i=0;i<256;i++)

　　buffer[i] = 0;

　　// set a timeout of about 2 seconds

　　buffer[0] = 0x0;

　　buffer[1] = 0x0;

　　buffer[2] = 0x8;

　　buffer[3] = 0x0;

　　setsockopt(socket_handle, 0, SO_TIMEOUT, buffer, 200);

　　buffer[2] = 0; //reset since we used this in call to setsockopt

　　buffer[0] = 0x23; // No warning/NTP Ver 4/Client

　　address.sin_addr[12] = TIME_NIST_GOV_IP_MSB;

　　address.sin_addr[13] = TIME_NIST_GOV_IP_2;

　　address.sin_addr[14] = TIME_NIST_GOV_IP_3;

　　address.sin_addr[15] = TIME_NIST_GOV_IP_LSB;

　　address.sin_port = htons(NTP_PORT) // port number

　　sendto(socket_handle, buffer, 48, 0, &address, sizeof(struct sockaddr));

　　recvfrom(socket_handle, buffer, 256, 0, &address, sizeof(struct sockaddr));

　　//IAR uses little Endian for storing data, so reorganize the data before //converting it to long

　　buffer[0]=buffer[43];

　　buffer[1]=buffer[42];

　　buffer[2]=buffer[41];

　　buffer[3]=buffer[40];

　　timeStamp = *(unsigned long *)(&buffer[0]);

　　formatTimeString(timeStamp, "London", last_time_reading_1);

　　formatTimeString(timeStamp - (6 * SECONDS_PER_HOUR), "Dallas", last_time_reading_2);

　　formatTimeString(timeStamp + (5 * SECONDS_PER_HOUR) + (30 * SECONDS_PER_MINUTE), "Bangalore", last_time_reading_3);

　　formatTimeString(timeStamp - (10 * SECONDS_PER_HOUR), "Honolulu",

　　last_time_reading_4);

　　last_reading_seconds = getTimeSeconds();

　　closesocket(socket_handle);

　　SNTP客户端模块是通过RFC 1361实现的。SNTP模块通过使用UDP协议和time.nist.gov通信，并请求一个时间标记。需注意撰写本应用笔记时还不能提供DNS查找支持，因此time.nist.gov的IP地址是人工设定的。

　　首先，创建一个数据包socket并分配一个大约2秒(0x800==2048毫秒)的超时。这样会保证如果和我们选中的服务器通信失败，我们不会无休止地等待响应。

　　接下来的一行用来设置请求选项。在RFC 1361的第3节对这些位进行了说明。0x23在一个闰秒不产生告警，要求使用版本4 NTP，并声明模式为Client。我们使用普通数据包函数sendto和recvfrom请求发送并接收响应后，将时间标记的秒赋予变量timeStamp，然后调整至参考日期1970年1月1号。用函数formatTimeString将时间标记转换成一个可读字符串，比如说"In London it is 05:33:19 on May 11, 2005"。

　　用函数getTimeSeconds 确定基于DS80C400内部时钟的最后一次更新时间。由于程序大约每60秒更新一次，HTML网页time.html将会使用该数值来报告上一次时间更新后已经过了多长时间。最后，关闭socket，SNTP客户端进入另一个60秒的休眠期。

　　简单HTTP服务器

　　这个时间服务器应用程序的另一个子模块为web服务器。此应用程序中的HTTP服务器实现了一个RFC 2068中描述的HTTP服务器简易版本。在我们的版本中，仅支持GET方法，忽略输入头文件，并且几乎不给出输出包头。在撰写这篇应用笔记时尚未提供文件系统库，因此示例应用程序动态地生成HTML网页。

　　通过调用Berkley-style socket函数来创建服务器socket。这使得建立一个服务器socket十分容易。以下代码给出我们的简易HTTP服务器的创建、绑定和接受新连接。

　　struct sockaddr local;

　　unsigned int socket_handle, new_socket_handle, temp;

　　socket_handle = socket(0, SOCKET_TYPE_STREAM, 0);

　　local.sin_port = htons(80);

　　bind(socket_handle, &local, sizeof(local));

　　listen(socket_handle, 5);

　　printf("Ready to accept HTTP connections...\r

　　");

　　// here is the main loop of the HTTP server

　　while (1)

　　{

　　new_socket_handle = accept(socket_handle, &address, sizeof(address));

　　handleRequest(new_socket_handle);

　　closesocket(new_socket_handle);

　　}

　　注意当接收到一个新的socket时，这一简易应用程序不会启动一个新的线程或进程处理该请求，而是在同一进程中处理请求。任何优于该演示的HTTP服务器都会在一个新的线程中处理到来的请求，允许同时发生多个连接并能进行处理。请求处理完毕后我们关闭socket并等待下一个到来的连接。

　　handleRequest方法从接入的请求中解析出文件名并且验证请求方法为GET。不允许使用其它方法(即使是POST、HEAD或OPTIONS)。

　　为IAR编译器编写DS80C400汇编函数的注意事项

　　IAR文档提供了在8051汇编中编写程序，可从C程序中调用的方法。若8051汇编函数由IAR编译器编写的C程序来调用，在编写这些汇编语言时需切记以下几点。如果没有可用的寄存器传递变量时，会将这些变量以Little Endian顺序压入堆栈。

　　函数参变量传递约定

　　下表说明了变量的传递方式。ArgumentsCharacter

　　8-bit valuesR1,R2,R3,R4,R5

　　16-bit valuesR3:R2 or R5:R4

　　24-bit (pointer) valuesR3:R2:R1

　　32-bit valuesR5:R4:R3:R2

　　下表显示了函数返回值的规则。ArgumentsCharacter

　　8-bit valuesR1

　　16-bit valuesR3:R2

　　24-bit (pointer) valuesR3:R2:R1

　　32-bit valuesR5:R4:R3:R2

　　函数int foo(int x, int y,void* ptr);的变量和返回值的传递如下：

　　数据类型存储规则

　　IAR遵循Little Endian存储规则。注意，IAR使用最低有效字节在前的二进制数据存储格式。

　　例如，一个4字节长的数值0xDEADBEEF，将会按如下方式存储：

　　一个简单的汇编程序与'C'接口

　　本节演示如何编写一个汇编程序并用IAR Embedded Workbench与'C'程序接口。应用程序交换16位和32位字节，并将交换后的字节输出到默认的控制台。C的可调用函数原型是int ltob( int *shortptr , long *longptr)。

　　本示例程序由两个文件组成：main.c和eswap.s51。main.c调用我们用汇编语言编写的示例函数ltob()。创建一个新项目，命名为endian;添加cstartup.s51、low_level_init.s51、putchar.c文件以及Dallas Semiconductor ROM初始化库rominit.r51。详细资料请参考上述从8051 IAR Embedded Workbench开始。

　　用以下内容来创建一个新的main.c文件，并将该文件添加到项目endian中。在C中，必须声明一个函数，以便让编译器知道如何调用它。ltob()函数在main()之前声明。注意在成功运行后函数ltob()会返回'0'，而且，如果任一指针为NULL则返回非零值。程序应向控制台输出以下结果：

　　--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

　　Program output:

　　Set values: int= 0xdead long = 0x12345678

　　Converted values: int= 0xedde long = 0x78563412

　　-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

　　// program main.c

　　#include

　　int ltob(unsigned int *intptr,unsigned long *longptr);

　　void main()

　　{

　　unsigned long i = 0x12345678;

　　unsigned int k = 0xdead;

　　int err;

　　printf("set values: int=0x%x long=0x%lx

　　",k,i);

　　err = ltob(&k,&i);

　　if(err)

　　printf("Error: One of the pointers is NULL

　　");

　　else

　　printf("converted values: int=0x%x long=0x%lx

　　",k,i);

　　while(1)

　　;

　　}

　　创建一个新文件eswap.s51，输入以下汇编代码，并将它加入到项目endian中。这个汇编程序将我们的函数ltob()声明为PUBLIC，因此它能够由'C'程序调用。ltob()的第一个参数是指针，并通过DS80C400控制器的寄存器r3:r2:r1来传递。第二个参数也是一个指针，由IAR编译器压入偏移3至5堆栈(偏移3含有最低有效字节，偏移5含有最高有效字节)。首先，函数重新找到堆栈中存储的指针(指向一个32位值)，交换它所指向的值，将交换后的字节存储在相同位置。同样，16位值也被字节交换并存储在交换前的同一位置。注意，通过汇编函数来保留寄存器r6和r7。这是因为IAR编译器将这些寄存器视为永久寄存器，意味着任何函数调用都不应修改这些寄存器。

　　#include "reg400.inc"

　　r0_b0 equ 0 ; Register bank 0 equates.

　　r1_b0 equ 1

　　r2_b0 equ 2

　　r3_b0 equ 3

　　r4_b0 equ 4

　　r5_b0 equ 5

　　r6_b0 equ 6

　　r7_b0 equ 7

　　PROGRAM ENDIAN_SWAP

　　PUBLIC ltob

　　RSEG FAR_CODE:CODE:NOROOT(0)

　　; ********************************************************************

　　;

　　; int ltob(unsigned int* shortptr, unsigned long* longptr)

　　;

　　; ********************************************************************

　　ltob:

　　// shortptr is in r3:r2:r1

　　// longptr is in stack at offset 5

　　; get the longptr stored in the stack

　　mov a,SP

　　clr c

　　subb a,#5

　　mov b,a

　　mov a,esp

　　anl a,#0x3

　　orl a,#0xDC ; extended stack is at 0xff dc00

　　subb a,#00 ; subtract 0x0005 to point to MSB of 2 nd argument

　　mov DPX,#0xFF

　　mov DPH,a

　　mov DPL,b

　　push r6_b0 ; save r6:r7 for the compiler

　　push r7_b0

　　movx a,@DPTR

　　mov r4,a ;store least significant byte of 'longptr' in r4

　　inc DPTR

　　movx a,@DPTR

　　mov r5,a ;store middle byte of 'longptr' in r5

　　inc DPTR

　　movx a,@DPTR

　　mov r6,a ;store most significant byte of 'longptr' in r6

　　mov a,r4_b0

　　orl a,r5_b0

　　orl a,r6_b0

　　jz ltob_err ; is (longptr == NULL)?

　　mov dpx,r6_b0 ; point to the memory where 'longptr' is pointing to

　　mov dph,r5_b0

　　mov dpl,r4_b0

　　pop r6_b0 ; restore r6:r7 for the compiler

　　pop r7_b0

　　push dpx

　　push dph

　　push dpl

　　movx a,@dptr ; get the long value (in r4:r3:r2:r1) from the memory

　　mov r4,a

　　inc dptr

　　movx a,@dptr

　　mov r5,a

　　inc dptr

　　movx a,@dptr

　　mov r6,a

　　inc dptr

　　movx a,@dptr

　　mov r7,a

　　inc dptr

　　pop dpl

　　pop dph

　　pop dpx

　　mov a,r7_b0 ; swap the long value bytes and store it in memory

　　movx @dptr,a

　　inc dptr

　　mov a,r6_b0

　　movx @dptr,a

　　inc dptr

　　mov a,r5_b0

　　movx @dptr,a

　　inc dptr

　　mov a,r4_b0

　　movx @dptr,a

　　mov a,r1_b0 ; is (shortptr == NULL)?

　　orl a,r2_b0

　　orl a,r3_b0

　　jz ltob_err

　　mov dpx,r3_b0 ; point to a memory where the 'shortptr' is pointing to

　　mov dph,r2_b0

　　mov dpl,r1_b0

　　push dpx

　　push dph

　　push dpl

　　movx a,@DPTR ; get the integer value from memory

　　mov r2,a

　　inc dptr

　　movx a,@dptr

　　mov r1,a

　　inc dptr

　　pop dpl

　　pop dph

　　pop dpx

　　mov a,r1_b0 ; swap the integer bytes

　　movx @dptr,a

　　inc dptr

　　mov a,r2_b0

　　movx @dptr,a ; bytes of an integer are swapped and stored in memory

　　mov r3,#00 ; return 'success'

　　mov r2,#00

　　sjmp ltob_exit

　　ltob_err:

　　mov r3,#00 ; return 'error'

　　mov r2,#01

　　ltob_exit:

　　ret

　　END ; end of assembly program

　　局限性以及开发问题

　　以下是使用6.11A版的IAR编译器时发现的局限性：

　　IAR编译器用堆栈存储本地变量。在DS80C400中，堆栈限制为1024字节。DS80C400库的默认堆栈交换为384字节(ROM_SAVESIZE) 。如果您的程序声明了多个堆栈变量，确保该限制也适当地变化。要改变默认任务的交换大小，使用Dallas Semiconductor的task_genesis(unsigned int savesize)库或rom400_task.h中定义的task_fork(unsigned char priority, unsigned int savesize)，并给savesize参数提供正确的值。

　　printf、sprintf等函数存在一些问题：只有选择了'lowest optimization level'函数才能正常工作。要选择优化等级，找到project→options→ICC8051，并选择Code标签中的'None'。

　　IAR printf, sprintf的默认库不能正常工作。要使它们正常工作，您的C程序应包含IAR提供的C文件(如#include )。

　　结论

　　Dallas Semiconductor为IAR编译器提供支持C程序访问DS80C400 ROM软件的函数。用C程序能够访问网栈、存储管理器、进程调度器以及DS80C400的其它许多函数。使用C语言的DS80C400微控制器开发者能够编写出更精简的应用程序，赋予系统足够的速度、能力和代码空间。Dallas Semiconductor正致力于将所有目前工作与Keil编译器的DS80C400库移植到IAR。请经常访问DS80C400 IAR库主页获得升级。

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