采用MAXQ1103评估套件和面向MAXQ30的CrossW

采用MAXQ1103评估套件和面向MAXQ30的CrossWorks编译器进行设计

摘要：本应用笔记介绍怎样针对MAXQ1103微控制器开发、构建并调试应用程序。这本应用笔记使用了Rowley Associates公司为MAXQ30平台提供的CrossWorks C编译器。

引言

MAXQ1103是Maxim集成产品公司的新一代安全微控制器，设计用于金融终端。它运行16位指令，提供一个32位数据通道。微控制器在一个机器周期中执行完成指令，是性能非常高的RISC机。MAXQ1103还具有很多重要的安全特性，包括：

• 支持DES、3DES、SHA-1、SHA-224、SHA-256、RSA、DSA和ECDSA的密码加速器
• 真正的硬件随机数发生器
• 1KB低泄漏电池备电NVSRAM
• 与外部电路连接的7个防篡改探测输入
• 环境传感器，例如温度和电压超范围探测器

MAXQ1103评估(EV)套件是安全应用原型开发的理想平台。套件提供两个串口，两个智能卡插槽(一个全尺寸，一个SIM卡)，一个USB连接器，一个LCD屏，一个16按键键盘以及原型区。

设置MAXQ1103评估套件

MAXQ1103评估套件如图1所示。需要采用下面列出的硬件元件来完成本应用笔记所讨论的工作：

1. MAXQ1103评估套件电路板
2. JTAG电路板
3. JTAG电缆(连接MAXQ1103评估套件电路板和JTAG电路板)
4. 9针串行电缆
5. 稳压电源(5V、±5%、300mA、中心正极)

详细电路图(PDF, 14.4MB)
图1. MAXQ1103评估套件

MAXQ1103评估套件电路板和JTAG电路板都有很多跳线需要进行配置。如果需要了解跳线及其功能的详细信息，请参考各自的数据手册。对于本应用笔记，请按照以下要求来配置跳线：

• 在MAXQ1103评估套件电路板上，短接跳线JU1，连接JU5上面的两个引脚(最靠近JU5标签的两个引脚)。现在，所有其他跳线应打开。如果，JU6到JU18的所有跳线都短接，那就OK。这是智能卡通信需要的配置，本应用笔记不涉及。
• 在JTAG电路板，短接JH1和JH2，打开JH3。

在JTAG电路板和MAXQ1103套件电路板之间连接JTAG电缆。在JTAG电路板上，红色电缆应连接至标有引脚1和引脚2的一侧，以及MAXQ1103套件电路板的TCK-GND一侧。

注意，在早期的MAXQ1103评估套件中，MAXQ1103 IC可能采用了插槽。如果是这样，把MAXQ1103插入到IC标记向下的插槽中(无铅指示符“+”应在右上侧)。

在您的PC和JTAG电路板之间连接9针串行电缆。不要将其连接至MAXQ1103评估套件电路板。将电源连接至这两块电路板。

采用CrossWorks编译器进行设计：Blinky

我们不以“Hello World”开始，而是构建一个简单的应用程序，该应用程序使MAXQ103套件电路板上的一个LED闪烁。

我们使用的工具包是Rowley Associates公司提供的CrossStudio。现在，工具包当前版本是面向MAXQ30的CrossWorks (2.0.0.2008063000.2293版)，可用于产生本文档的截屏显示。为确定是否是最新版本，请在线访问Rowley Associates网站，或者通过Maxim支持中心，与我们取得联系。

在建立新方案时，点击File New New Project。在New Project弹出框中，填写底部的Name和Location框，从Project Templates窗口中选择“A C executable” (图2)。我们调用工程BlinkyDemo，将其放到目录C:workmaxqmaxq1103linky中。


图2. 选择“A C executable”，填写工程名称和位置

单击Next继续，您将看到Project Properties弹出框。选择默认值即可，单击Finish，建立工程(您可以单击Next，选择其他的选项；本工程在这些选项中使用所有默认值)。

在建立工程时，Project Explorer框中会出现一个新工程(图3)，通常位于应用程序窗口的右上。打开它，您将看到两个文件夹，Source Files和System Files。打开Source Files，将看到main.c，这是您的应用程序源代码。双击它，打开。


图3. Project Explorer窗口

自动生成的源代码非常简单，我们只需要加入几行就可以使我们的闪烁应用程序工作。复制以下应用程序代码(替换main.c文件中当前的所有内容)。

#include 
#include 

void delayms(unsigned long count)
{
  unsigned int x;
  while (count > 0)
  {
    for (x=0;x<2500;x++)
    {
      __no_operation();
    }
    count--;
  }
}

void main(void)
{
  // set port 0 to all output
  PD0 = 0xff;
  while (1)
  {
    // toggle bits 0, 1, 7
    PO0 = PO0 ^ 0x83;
    delayms(500);
  }
}

当我们运行这一应用程序时，会看到LED DS1、DS2和DS3 (位于套件电路板MAXQ1103的左下侧)闪烁，接通0.5s，关断0.5s。注意，“delayms”函数并不恰好是一毫秒，而是非常接近，达到了blinky应用程序的目的。

在运行演示实例前，必须首先构建它。选择Build Build BlinkyDemo。或者按下F7来构建。如果一切都正确构建，您将在Output窗口看到消息“Build complete”，它旁边有一个对勾(图4)。如果有错，请确定您输入的代码是否正确。


图4. 工程构建后的输出

运行应用程序时，单击Debug Step Over。也可以按下F10，或者单击带有向下箭头工具条中的图标(图5)。


图5. Step Over按钮

CrossStudio通过JTAG电路板把应用程序下载到MAXQ1103中，Output窗口显示状态消息。应用程序将开始运行，然后，在代码第一行停止(左侧空白区显示黄色箭头)。运行应用程序时，单击“Play”按钮(或者选择Debug Go)。现在，请确定MAXQ1103电路板上的LED正在闪烁。您可能希望能够在一定程度上修改应用程序。使LED按顺序闪烁，或者改变点亮时间，更快或者更慢的闪烁。

使用CrossStudio调试应用程序

现在，让我们了解一下MAXQ1103和CrossStudio工具的调试功能。MAXQ1103有内置JTAG引擎，支持在实际芯片上进行调试，从而不需要昂贵的仿真器或者有可能出错的模拟器。注意，MAXQ1103还提供锁定机制，在元件锁定时，防止JTAG工作。这样，当MAXQ1103微控制器用在敏感应用中时，保证了JTAG调试引擎不会带来安全威胁。

现在，我们返回到最初的Blinky应用程序，在主函数中，把延时从500改到5：

delayms(5);

现在，构建并运行应用程序。注意，LED持续点亮，而不是不断闪烁。这就是简单演示代码第一次编写并运行时的情况。

这样会带来一个基本问题：“灯的确是连续点亮，还是闪烁非常快，而无法察觉呢”?如果灯是连续点亮，那就有必要检查原理图和引脚分配，确定一切OK。如果LED只是很快地闪烁(太快，以至于看不清间隔)，那就只需要调整时间，这是可能需要做的工作。为回答这一问题，我们现在使用CrossStudio的调试工具。

按下Pause按钮(或者选择Debug Break)。在代码停止的地方，出现一个黄色箭头。代码很有可能停止在delayms()函数的‘for’循环中(参见图6)。


图6. 在delayms()函数中，代码停止运行

观察右侧的Locals窗口(如果看不到该窗口，单击Debug Debug Windows Locals)。该窗口将显示变量“x”和“count”的当前值。现在，按下Step Over按钮几次。在Locals窗口中，您应该看到x值增加了(可以连续按下Step Over，直到循环结束，但这可能需要很长的时间)。

现在，已经很容易回答“灯是在闪烁吗”这一问题了? 对此，需要在main函数的delayms(5)一行设置断点，单击该代码行左侧的小三角。它将变为红圈(图7)。现在，再次运行应用程序(Debug Go，或者Play按钮)。应用程序会运行到这一点，然后暂停。现在，点击Go若干次后，您会看到，随着您的点击，灯接通和关断。这验证了灯是在闪烁，只是太快，我们的眼睛无法察觉。


图7. 加入断点

现在，我们借这个机会了解一下更多的调试功能。按下Step Over按钮几次，按顺序执行三行代码：while(1)，PO0 = PO0 ^ 0x83和delayms(5)。您将看到，当通过PO0行时，灯闪烁。现在，当暂停在delayms(5)行时，按下Step Into按钮(图8)，进入delayms()函数(而不是Step Over，这会执行整个函数)。


图8. Step Into按钮

在运行时，还可以改变变量(和寄存器)。清除所有断点(Debug Breakpoints Clear All Breakpoints)，单击Go。单击Pause，程序应再次停止在delayms()函数的中间部分。注意“x”和“count”值。现在，把x设置为2499 (单击x显示的数值，高亮后输入2499)。执行几次Step Over或者Step Into，您会看到循环结束，“count”值也递减了。

以及您感兴趣的其他调试功能：

• Debug Disassembly将同时显示C代码和生成的汇编代码。这样，用户可以进入汇编代码，而不是C代码，同时知道对应于C代码的什么位置。
• Debug Debug Windows Call Stack将显示应用程序到达当前位置时所调用的函数。如果在delayms()函数中暂停执行，其显示如图9所示。
• 使用Debug Stop停止调试，观察右侧的Targets窗口。确定Maxim Serial JTAG Adapter以粗体字显示，观察下面的配置选项。如果您使用串口，而不是默认的COM1，那么，可以在这里改变这一选项。

图9. 在delayms()函数中运行时调用堆栈