單片機硬件開發調試技巧

發表時間:2022-03-11 09:41:07 人氣:660

單片機硬件開發調試技巧

在單片機開發過程中,從硬件設計到軟件設計幾乎是開發者針對本系統特點親自完成的。這樣雖然可以降低系統成本,提高系統的適應性,但是每個系統的調試占去了總開發時間的2/3,可見調試的工作量比較大。單片機系統的硬件調試和軟件調試是不能分開的,許多硬件錯誤是在軟件調試中被發現和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后,再和軟件結合起來調試以進一步排除故障。可見硬件的調試是基礎,如果硬件調試不通過,軟件設計則是無從做起。本文結合作者在單片機開發過程中體會,討論硬件調試的技巧。

當硬件設計從布線到焊接安裝完成之后,就開始進入硬件調試階段,調試大體分為以下幾步。

1 硬件靜態的調試

1.1排除邏輯故障

這類故障往往由于設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認真對照原理圖,看兩者是否一致。應特別注意電源系統檢查,以防止電源短路和極性錯誤,并重點檢查系統總線(地址總線、數據總線和控制總線)是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時利用數字萬用表的短路測試功能,可以縮短排錯時間。

1.2排除元器件失效

造成這類錯誤的原因有兩個:一個是元器件買來時就已壞了;另一個是由于安裝錯誤,造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設計要求的型號、規格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后,用替換方法排除錯誤。

1.3排除電源故障

在通電前,一定要檢查電源電壓的幅值和極性,否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位,一般先檢查VCC與GND之間電位,若在5V~4.8V之間屬正常。若有高壓,聯機仿真器調試時,將會損壞仿真器等,有時會使應用系統中的集成塊發熱損壞。

2 聯機仿真調試

聯機仿真必須借助仿真開發裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機開發的最基本工具。

信號線是聯絡8031和外部器件的紐帶,如果信號線連結錯誤或時序不對,那么都會造成對外圍電路讀寫錯誤。51系列單片機的信號線大體分為讀、寫信號線、片選信號線、時鐘信號線、外部程序存貯器讀選通信號(PSEN)、地址鎖存信號(ALE)、復位信號等幾大類。這些信號大多屬于脈沖信號,對于脈沖信號借助示波器(這里指通用示波器)用常規方法很難觀測到,必須采取一定措施才能觀測到。應該利用軟件編程的方法來實現。例如對片選信號,運行下面的小程序就可以檢測出譯碼片選信號是否正常。

MAIN:MOVDPTR,#DPTR

;將地址送入DPTR

MOVXA,@DPTR

;將譯碼地址外RAM中的內容送入ACC

NOP;適當延時

SJMPMAIN;循環

執行程序后,就可以利用示波器觀察芯片的片選信號引出腳(用示波器掃描時間為1μs/每格檔),這時應看到周期為數微秒的負脈沖波形,若看不到則說明譯碼信號有錯誤。

對于電平類信號,觀測起來就比較容易。例如對復位信號觀測就可以直接利用示波器,當按下復位鍵時,可以看到8031的復位引腳將變為高電平;一旦松開,電平將變低。

總而言之,對于脈沖觸發類的信號我們要用軟件來配合,并要把程序編為死循環,再利用示波器觀察;對于電平類觸發信號,可以直接用示波器觀察。

下面結合在自動配料控制系統中鍵盤、顯示部分的調試過程來加以說明。本系統中的鍵盤、顯示部分都是由并行口芯片8155擴展而成的。8155屬于可編程器件,因而很難劃分硬件和軟件,往往在調試中即使電路安裝正確沒有一定的指令去指揮它工作,也是無法發現硬件的故障。因此要使用一些簡單的調試程序來確定硬件的組裝是否正確、功能是否完整。在本系統中采取了先對顯示器調試,再對鍵盤調試。

(1)顯示器部分調試為了使調試順利進行,首先將8155與LED顯示分離,這樣就可以用靜態方法先測試LED顯示,分別用規定的電平加至控制數碼管段和位顯示的引腳,看數碼管顯示是否與理論上一致。不一致,一般為LED顯示器接觸不良所致,必須找出故障,排除后再檢測8155電路工作是否正常。對8155應進行編程調試時,分為兩個步驟:第一,對其進行初始化(即寫入命令控制字,最好定義為輸出方式)后,分別向PA、PB、PC三個口送入#0FFH,這時可以利用萬用表測試各口的位電壓為3.8 V左右,若送入#00H,這時各口的位電壓應為0.03 V;第二,將8155與LED結合起來,借助開發機,通過編制程序(最好采用“8”字循環程序)進行調試。若調試通過后,就可以編制應用程序了。

(2)鍵盤調試一般顯示器調試通過后,鍵盤調試就比較簡單,完全可以借助于顯示器,利用程序進行調試。利用開發裝置對程序進行設置斷點,通過斷點可以檢查程序在斷點前后的鍵值變化,這樣可知鍵盤工作是否正常。

以上討論了借助簡單工具對單片機硬件調試的方法,這些方法如果利用得好,就

可以大大縮短單片機的開發周期。


此文關鍵字: 單片機硬件開發 硬件開發

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