專利名稱：Mon08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及HC08系列微控制器的編程調(diào)試接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，具體 涉及一種用于MON08接口的數(shù)據(jù)通信，實(shí)現(xiàn)髙速批量數(shù)據(jù)傳輸。
背景技術(shù)：
HC08系列MCU有近百種型號，具有穩(wěn)定性好、功耗低、帶有Flash存 儲器等特點(diǎn)，在嵌入式系統(tǒng)中被廣泛選用。MON08接口是Freescale HC08系 列微控制器(MicroController Unit, MCU)的編程調(diào)試接口，在嵌入式產(chǎn)品的 研發(fā)及生產(chǎn)階段，大批量數(shù)據(jù)都要通過編程接口下載到MCU的存儲器中，而 MCU的下載及調(diào)試過程中，絕大部分時間都消耗在數(shù)據(jù)傳輸上，擦寫Flash 的時間很短。因此，提髙編程接口的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以有效地提髙嵌入式產(chǎn) 品的研發(fā)和生產(chǎn)效率。
HC08系列MCU可以工作在兩種模式用戶模式和監(jiān)控模式。用戶模式 是MCU上電復(fù)位后，轉(zhuǎn)向復(fù)位矢量所指向的地址，執(zhí)行Flash中的用戶程序。 監(jiān)控模式是MCU在上電復(fù)位后，執(zhí)行監(jiān)控ROM中的程序(MCU出廠時，固 化在芯片中的程序)。監(jiān)控模式下MCU和外界通過MON08接口進(jìn)行交互，標(biāo) 準(zhǔn)的MON08接口如圖l所示。MCU進(jìn)入監(jiān)控模式需要一些外界條件，例如 IRQ引腳加髙電壓(1.5倍VDD)、某些1/0 口的特定電平。
在監(jiān)控模式下，微控制器內(nèi)部的監(jiān)控ROM程序開始工作，并通過I/0口 實(shí)現(xiàn)單線半雙工串行通信，為連接的主機(jī)提供服務(wù)，這里的主機(jī)可能是PC機(jī)， 也可能是另一個MCU。監(jiān)控模式下MCU以標(biāo)準(zhǔn)不歸零(NRZ)的數(shù)據(jù)格式進(jìn)行 異步串行通信，每傳輸l字節(jié)需要l位開始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位，共 計(jì)10位，數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps(HC08中的GZ60系列是7200bps)。
MON08接口的基本功能是將用戶程序?qū)懭氲組CU的Flash存儲器中， Flash的擦寫是需要一定的時序來完成的，直接的MON08接口通信是不能實(shí) 現(xiàn)的。監(jiān)控ROM程序提供了 6條指令，實(shí)現(xiàn)對MCU內(nèi)存地址的讀、連續(xù)讀、 寫、連續(xù)寫、讀堆棧指針、運(yùn)行內(nèi)存中的程序(執(zhí)行RTI命令)。有了這6條指令，主機(jī)首先把Flash擦寫程序的目標(biāo)代碼發(fā)送到目標(biāo)MCU內(nèi)存中，再發(fā) 送一批用戶程序目標(biāo)代碼到目標(biāo)MCU內(nèi)存中，執(zhí)行寫Flash程序，將該批數(shù) 據(jù)寫入，然后再發(fā)送下一批程序代碼、寫入，直到所有程序數(shù)據(jù)寫入完畢。這 里將用戶程序代碼分批的原因在于①對Flash的寫入是按頁的方式來進(jìn)行 的，不同的MCU其頁大小也不相同，GP32的Flash頁大小為128字節(jié)② HC08系列MCU內(nèi)存較小，通常在128B 2KB， 一次緩存的數(shù)據(jù)不可能太多。
這些監(jiān)控指令的執(zhí)行也需要遵從嚴(yán)格的時序要求，主機(jī)每發(fā)送一字節(jié)，目 標(biāo)MCU都會將該字節(jié)返回給主機(jī)，供主機(jī)校驗(yàn)。圖2給出了向特定內(nèi)存單元 寫數(shù)據(jù)的時序圖，向目標(biāo)MCU指定內(nèi)存寫一字節(jié)數(shù)據(jù)需要先發(fā)送寫命令(命 令代碼是0x49)，再發(fā)送內(nèi)存地址髙字節(jié)和低字節(jié)，然后發(fā)送數(shù)據(jù)，每一字節(jié) 都需要等待對方的回應(yīng)，最后還需要等待12位的延時，才可以發(fā)送下一個命 令。因此，向目標(biāo)MCU內(nèi)存寫1字節(jié)數(shù)據(jù)需要時間為
1 + 10+2 + 10+1 + 10+2+10+1 + 10+2 + 10+1 + 10+2 + 10+1 + 11 + 1 = 105位時間
在批量數(shù)據(jù)傳輸時，寫第一字節(jié)需要地址信息，后續(xù)字節(jié)使用連續(xù)寫命令 (0x19)，省略地址信息，發(fā)送l字節(jié)時間為105-46 = 59位
則發(fā)送32KB的數(shù)據(jù)所需要理論時間為
32X1024X59 + 9600=201.4秒
用基本的MON08接口通信傳輸32KB數(shù)據(jù)最少需要3分半鐘，而程序下 載時還需要擦除、寫入、寫入校驗(yàn)等時間，對于開發(fā)者或生產(chǎn)者來說，這是一 個漫長的時間。
因此，基本MON08接口通信的數(shù)據(jù)傳輸率很低，不適合于批量數(shù)據(jù)傳輸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是提供一種MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，通過方法的改進(jìn)， 提髙MON08接口通信的數(shù)據(jù)傳輸率，以加快開發(fā)和生產(chǎn)速度。
為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是 一種MON08接口批量 數(shù)據(jù)傳輸方法，包括下列步驟
(1) 編寫串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，所述串行通信程序中，在數(shù)據(jù)傳 輸時，對每64 256字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次校驗(yàn)；
(2) 采用基本的MON08接口通信方法將步驟(l)的目標(biāo)代碼發(fā)送至目標(biāo)MCU的內(nèi)存中并執(zhí)行；
(3)由編寫的串行通信程序?qū)⑺鑲鬏數(shù)臄?shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)MCU,實(shí)現(xiàn) MON08接口的批量數(shù)據(jù)傳輸。
上述技術(shù)方案中，所述步驟(l)中的串行通信程序既可以采用異步通信方式 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，也可以采用同步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。為了加快傳輸速度， 優(yōu)選采用同步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
其中，所述同步通信方式是，主機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送4個周期的"低 電平"同步信息，然后發(fā)送數(shù)據(jù)位，并將數(shù)據(jù)位信息持續(xù)10個周期；接收方 在接收到同步信息后，延時8個周期后接收信息位；主機(jī)方在接收數(shù)據(jù)時，先 發(fā)送4個周期的同步信息，然后將I/0 口置為輸入狀態(tài)，延時6個周期后接收 信息位；接收方在接收到同步信息后，把需要發(fā)送的信息位發(fā)送到線上。
將基本的MON08通信方法稱為第一種方法，將本發(fā)明中采用異步通信方 式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆椒ǚQ為第二種方法，將本發(fā)明中采用同步通信方式進(jìn)行數(shù) 據(jù)傳輸?shù)姆椒ǚQ為第三種方法，下面從傳輸速度、可靠性等方面對這三種通信 進(jìn)行比較。
1) 傳輸速度
基本的MON08通信方法速度最慢，第二種方法較快，第三種方法最快。 第一種方法完全使用基本的MON08接口通信，每個字節(jié)均需校驗(yàn)，傳輸延時 較多，且通信速率限制在9600bps。第二種方法由于雙方的通信程序都是自己 編寫，靈活性較大，可以采用9600bps、 19200bps,甚至于38400bps的傳輸 速率，校驗(yàn)方法由用戶自定義。第三種方法由于采用同步通信方式，速度最快。
2) 可靠性
從理論上來講，第一種通信方法由于對每個字節(jié)都進(jìn)行校驗(yàn)，最可靠。但 通過大量的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，后兩種采用批量數(shù)據(jù)校驗(yàn)的方法也是可靠的，數(shù)據(jù)傳輸 出錯的情況約為5%。，并且這種錯誤也能校驗(yàn)出來。
3) 傳輸距離
第一、二種方法采用異步通信，通信距離可以達(dá)到幾米。第三種方法使用 同步方法，當(dāng)傳輸距離長時，線路對信號干擾比較明顯，通信質(zhì)量下降，通過 實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，傳輸距離在30厘米范圍內(nèi)，這種通信方法的穩(wěn)定性很好，但由于 開發(fā)和生產(chǎn)過程中，接口距離通常很近，因此對本發(fā)明的實(shí)施并無影響?？梢?，由于上述技術(shù)方案的采用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列有益效
果
(1) 本發(fā)明通過改進(jìn)MON08接口的通信流程及通信方式，大大加快了大批 量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ潘俣龋捎矛F(xiàn)有技術(shù)，32KB程序下載用時大約是5分鐘而 采用本發(fā)明的技術(shù)方案，下載32KB程序僅需大約IO秒鐘時間。
(2) 本發(fā)明在大大提髙傳輸速度的同時，保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，并且?可以根據(jù)傳輸距離的不同，選擇同步或異步方式進(jìn)行通信，適用范圍廣。
(3) 本發(fā)明創(chuàng)造性地通過將100字節(jié)左右的通信程序下載到目標(biāo)MCU上運(yùn) 行，此后由該程序控制通信，來實(shí)現(xiàn)傳輸速度的極大提髙，從而不需要對HC08 的硬件作任何改動，實(shí)現(xiàn)方便。


圖1是標(biāo)準(zhǔn)的MON08接口的示意圖2是現(xiàn)有技術(shù)中向特定內(nèi)存單元寫數(shù)據(jù)的時序圖3是實(shí)施例一中主機(jī)方MON08接口通信流程圖4是實(shí)施例二中主機(jī)向目標(biāo)MCU發(fā)送l位信號的時序圖5是實(shí)施例二中主機(jī)接收目標(biāo)MCU發(fā)送的l位信號的時序圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述
實(shí)施例一 一種MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，包括下列步驟
(1) 編寫串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，所述串行通信程序中，在數(shù)據(jù)傳 輸時，對每64 256字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次校驗(yàn)；
(2) 采用基本的MON08接口通信方法將步驟(l)的目標(biāo)代碼發(fā)送至目標(biāo) MCU的內(nèi)存中并執(zhí)行；
(3) 由編寫的串行通信程序?qū)⑺鑲鬏數(shù)臄?shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)MCU，實(shí)現(xiàn) MON08接口的批量數(shù)據(jù)傳輸。
為了提髙數(shù)據(jù)通信速度，在批量數(shù)據(jù)傳輸時，可以對每一批數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)， 而不是對每個字節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證。這時就不能完全依靠監(jiān)控ROM中的程序，而需 要編寫自己的串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，在基本MON08接口通信的支
6持下，把這些代碼發(fā)送到目標(biāo)MCU內(nèi)存中并執(zhí)行，后續(xù)的數(shù)據(jù)在自己編寫的 串行通信程序的支持下進(jìn)行通信。依據(jù)這種思想，主機(jī)方MON08接口通信流 程如圖3所示。
使用自己編寫的串行通信程序(該程序編譯后的目標(biāo)代碼100字節(jié))，傳輸 32KB數(shù)據(jù)的理論時間為
(100X59+32X1024X8) + 9600"28秒
在編寫用于串行通信及校驗(yàn)的程序時，技術(shù)要點(diǎn)如下
1) 用I/O 口模擬串行通信，通信雙方采用相同的通信速率。如果雙方的 總線頻率不相同時，需要精確計(jì)算延時的周期數(shù)，避免數(shù)據(jù)傳輸?shù)腻e位現(xiàn)象。 為了實(shí)現(xiàn)精確延時，編程時應(yīng)該是選用匯編語言。JB8芯片的總線頻率是 3MHz, GP32進(jìn)入監(jiān)控模式后的總線頻率是2.4576MHz,采用9600bps速率
通信時，JB8和GP32發(fā)送1位所需要的周期數(shù)分別為313個和256個。
<formula>formula see original document page 7</formula>
2) 編譯后的目標(biāo)代碼盡可能少。HC08系列MCU是針對低端的應(yīng)用，內(nèi) 存資源相對較少，通常為幾百個字節(jié)。在監(jiān)控模式下進(jìn)行程序下載，需要放置 擦寫Flash的程序、串行通信及校驗(yàn)程序、寫入Flash頁數(shù)據(jù)以及程序運(yùn)行的 變量堆棧數(shù)據(jù)，所以串行通信及校驗(yàn)程序需要節(jié)省代碼量，盡可能選用操作碼 短的匯編指令。
3) 有選擇性地使用跳轉(zhuǎn)指令。串行通信及校驗(yàn)程序最終要搬到內(nèi)存執(zhí)行， 程序運(yùn)行空間和編譯時指定的存儲空間可能有所差異，因此程序中使用相對跳 轉(zhuǎn)指令BSR和BRA，避免絕對跳轉(zhuǎn)指令JSR和JMP。
4) 批數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用"累加和"或"異或"的方式。不帶進(jìn)位的加法指令 "ADD，X"和異或指令"EOR，X"僅需要2個總線周期，執(zhí)行速度非?？臁?br> 實(shí)施例二 一種MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，包括下列步驟
(1) 編寫串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，所述串行通信程序中，在數(shù)據(jù)傳 輸時，對每64 512字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次校驗(yàn)；
(2) 采用基本的MON08接口通信方法將步驟(l)的目標(biāo)代碼發(fā)送至目標(biāo)MCU的內(nèi)存中并執(zhí)行；
(3)由編寫的串行通信程序?qū)⑺鑲鬏數(shù)臄?shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)MCU,實(shí)現(xiàn) MON08接口的批量數(shù)據(jù)傳輸。
實(shí)施例一中采用的是異步通信方式，更適用于距離較遠(yuǎn)的場合，而使用 MON08接口通信時距離往往較短，可以采用同步方式。因此，本實(shí)施例中采 用同步通信方式。
主機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送4個周期的"低電平"同步信息，然后發(fā)送數(shù) 據(jù)位，并將數(shù)據(jù)位信息持續(xù)IO個周期接收方在接收到同步信息后，延時8 個周期后接收信息位，如圖4所示。
主機(jī)方在接收數(shù)據(jù)時，也先發(fā)送4個周期的同步信息，然后將I/0 口置為 輸入狀態(tài)，延時6個周期后接收信息位；接收方在接收到同步信息后，把需要 發(fā)送的信息位發(fā)送到線上，如圖5所示。
這種串行數(shù)據(jù)通信使用自定義的串行通信協(xié)議，所有的通信都是由主機(jī)發(fā) 起和控制，在傳送每一位數(shù)據(jù)時，都是由一個髙到低的電平跳變信號來同步。 其傳送1位信息大約在15個總線周期，則傳送1字節(jié)用時15X8=120個總線 周期，再加上傳輸8位所用的循環(huán)控制100個總線周期，則傳送l字節(jié)只需要 220個總線周期。用這種同步方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸速率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于異步串行數(shù)據(jù) 傳輸，此時傳輸32KB字節(jié)理論上所用的時間為
100 X 59+ 9600+(32 X 1024 X220)+ (2.4576 X106)"4秒
說明用這種方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信也依賴于MON08的基本串行通信，其編
譯后的目標(biāo)代碼大約在ioo字節(jié)，所以在上述時間計(jì)算的前一部分是用于傳輸
這些代碼的時間。
從上面的計(jì)算可以看出，變"異步"為"同步"的MON08接口通信在數(shù) 據(jù)傳輸上有了質(zhì)的飛躍。在實(shí)際實(shí)現(xiàn)時，這種通信方式對信號質(zhì)量要求較髙， 避免毛刺信號的干擾，電路設(shè)計(jì)時要使用濾波電路，布線要合理。編程時，通 信雙方密切配合，嚴(yán)格遵從時序要求，同時要反復(fù)測試確保數(shù)據(jù)穩(wěn)定性。
8
權(quán)利要求
1. 一種MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括下列步驟(1)編寫串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，所述串行通信程序中，在數(shù)據(jù)傳輸時，對每64～512字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次校驗(yàn)；(2)采用基本的MON08接口通信方法將步驟(1)的目標(biāo)代碼發(fā)送至目標(biāo)MCU的內(nèi)存中并執(zhí)行；(3)由編寫的串行通信程序?qū)⑺鑲鬏數(shù)臄?shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)MCU，實(shí)現(xiàn)MON08接口的批量數(shù)據(jù)傳輸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于 所述步驟(l)中的串行通信程序采用同步通信方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的MON08接口指量數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于 所述同步通信方式是，主機(jī)方發(fā)送數(shù)據(jù)時，先發(fā)送4個周期的"低電平"同步 信息，然后發(fā)送數(shù)據(jù)位，并將數(shù)據(jù)位信息持續(xù)IO個周期；接收方在接收到同 步信息后，延時8個周期后接收信息位；主機(jī)方在接收數(shù)據(jù)時，先發(fā)送4個周 期的同步信息，然后將I/O 口置為輸入狀態(tài)，延時6個周期后接收信息位；接 收方在接收到同步信息后，把需要發(fā)送的信息位發(fā)送到線上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種MON08接口批量數(shù)據(jù)傳輸方法，其特征在于，包括下列步驟(1)編寫串行通信程序，編譯成目標(biāo)代碼，所述串行通信程序中，在數(shù)據(jù)傳輸時，對每64～512字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行一次校驗(yàn)；(2)采用基本的MON08接口通信方法將步驟(1)的目標(biāo)代碼發(fā)送至目標(biāo)MCU的內(nèi)存中并執(zhí)行；(3)由編寫的串行通信程序?qū)⑺鑲鬏數(shù)臄?shù)據(jù)傳輸至目標(biāo)MCU，實(shí)現(xiàn)MON08接口的批量數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明通過改進(jìn)MON08接口的通信流程及通信方式，大大加快了大批量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ潘俣?，同時保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?br> 文檔編號G06F13/42GK101446937SQ20081024378
公開日2009年6月3日 申請日期2008年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月15日
發(fā)明者劉曉升, 朱巧明, 王宜懷, 龔聲蓉 申請人:蘇州大學(xué)