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采用MAXQ610评估套件(EV kit)和IAR嵌入式工作台进行设计
摘要：应用笔记介绍怎样面向MAXQ610低功耗RISC微控制器开发、构建并调试应用程序。文章使用了IAR™系统公司提供的IAR Embedded Workbench®工具箱和C编译器。
引言
MAXQ610是Maxim Integrated Products提供的低功耗微控制器，设计用于电池供电的应用，提供低电流工作模式(1MHz时的典型值为1.4mA，12MHz时为3.5mA)，以及低电流停止模式(典型值200nA)。微控制器还具有效率非常高的16位单周期RISC处理器核以及灵活的时钟配置，有助于动态控制性能和功耗。MAXQ610适合于需要大量I/O引脚以及对功耗要求比较高的应用。
MAXQ610具有很多重要的特性，包括：
- 1.7V至3.6V的宽范围工作电压
- 64KB应用程序(IAP)闪存
- 2KB数据SRAM
- SPI™和两个USART
- 8kHz低功耗“异或”唤醒定时器
- IR载频发生器和调制
- 扰码功能可防止攻击者下载软件，提供IP保护
- 存储器保护功能隔离了内核库，提供IP保护，防止第三方应用
MAXQ610评估套件(EV)为MAXQ610处理器开发低功耗应用提供成熟可靠的平台。套件包括IR发射器和接收器；两个串口；用于用户输入的8个按键；出于应用目的的4个LED；原型区；以及用于访问MAXQ610所有I/O引脚的插头等。此外，还提供跳线，可以方便地监监MAXQ610处理器在工作时的实际功耗。
设置MAXQ610评估套件
MAXQ610评估套件电路板如图1所示。评估套件含有下面的硬件元件，这些元件用于实现并验证本应用笔记中的演示程序：
更详细的图(PDF, 284kB)
图1. MAXQ610评估套件
MAXQ610评估套件电路板和JTAG电路板都有很多跳线需要进行配置。在本应用笔记中，应按照表1和表2配置这些跳线。
表1. MAXQ610评估套件的电路板跳线配置
| Jumper(s) | State | Purpose |
| JH1, JH2 | Don't Care | Control RS-232 level shifters FORCEON and active-low FORCEOFF inputs |
| JH3, JH4 | Don't Care | Configure RS-232 transmitter inputs |
| JH20, JH21 | Don't Care | Connect RS-232 receiver outputs to MAXQ610 signals |
| JH18 | Don't Care | Connect RS-232 active-low INVALID input to MAXQ610 control pin |
| JH5 | Connect Pins 1 (Square Pad) and 2 | Connects regulated voltage to MAXQ610 supply |
| JH22, JH23, JH24, JH25 | Closed | Connects MAXQ610 port pins to LEDs |
| JH15, JH16, JH17 | Don't Care | Connect IR circuitry to MAXQ610 pins |
| JH26 | Closed | Uses power from JTAG connection to power the MAXQ610 board |
| JH14 | Closed | Connects board power to MAXQ610 |
表2. JTAG电路板跳线配置
| Jumper(s) | State | Purpose |
| JH1, JH2 | Don't Care | External DTR used to control loading the on-board microcontroller. |
| JH3 | Closed | Connects JTAG board's 5.0V supply to JTAG connector pin 8 (feeds target board). |
用JTAG电缆连接JTAG电路板和MAXQ610评估套件电路板。电缆上的红条应连接至JTAG电路板上标有引脚9和引脚10的连接器一侧，以及MAXQ610评估套件电路板上标有TDI-GND的连接器一侧。
用9针串行电缆连接PC和JTAG电路板(不要将其连接至MAXQ610评估套件电路板)。最后，将5V电源连接至JTAG电路板的电源连接器。
采用IAR编译器开始设计：blinker
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MAXQ610评估套件电路板上的4个LED闪烁(例如，DS1、DS2、DS3和DS4)。我们要使用的工具包是IAR嵌入式工作台，由IAR系统公司提供。本应用笔记的软件采用IAR系统公司2.12版KickStart试验包来编写并进行了测试。
在开始一个新工程之前，需要将一些MAXQ610特殊文件复制到IAR安装目录(通常是C:\Program Files\IAR Systems\Embedded Workbench 4.0，下面将其称为[IAR])中。网上提供本应用笔记的文件(请参考文档最后的了解详细信息一节)，评估套件的CD-ROM也提供这些文件。请复制这里提到的这些文件：
- 将
iomaxq610.h复制到[IAR]\MAXQ\inc - 将
lnkmaxq610.xcl复制到[IAR]\MAXQ\config - 将
maxq610.sfr复制到[IAR]\MAXQ\config - 将
maxq610.ddf复制到[IAR]\MAXQ\config - 将
maxq610.menu复制到[IAR]\MAXQ\config\devices
现在启动IAR嵌入式工作台。选择“Create new project in current workspace” (图2)。选择MAXQ®工具链，确定选择了“Empty project” (图3)。单击OK，打开一个文件对话框。在这个例子中，工程文件名为“blinker” (图4)。
图2. 工作台启动
图3. 建立一个空的工程
图4. 如图所示，保存工程“blinker”
工作空间将显示“blinker”工程。现在，建立一个新文件(File 
New File)，将以下文本复制到该文件中。
#include#include void main() { /* * Try to get a 1Hz blink on the LEDs. System clock = 12MHz. * Timer reload = 0x5B8D = 23437. Running at div 256, so we get a timer * interrupt once every 23437*256 cycles = 5,999,872, or roughly 500ms. * We toggle every 500ms, so we get a 1Hz cycle. */ TB0R = 0x5B8D; // reload for timer 0 TB0CN = 0x0416; // timer set to run, enable interrupt, down count, div 256 PD3 = 0x0f; // set port 2 lower nibble to output IC_bit.IGE = 1; // set global interrupt enable while (1) { } }
在这个简单的应用程序中，采用一个定时器中断来启动使评估套件LED不断接通和关断的代码。要重新装入的值在定时器寄存器中断时自动装入该寄存器，大约每500ms周期性中断一次。设置定时器运行之后，将连接LED的端口引脚配置为输出，然后，全局使能中断。应用程序进入无限while循环。中断服务例程(ISR)代码完成应用程序(请参见下面图5)。
单击save，将文件命名为main.c (确定代码保存目录与您建立新工程的目录相同)。在工作窗口下，右键单击“blinker”，选择Add Add main.c。
下一步，将另外两个文件从软件分配源复制到您的工程目录中：isr.c和clib.r66。C文件含有中断部分，编译器需要利用它来编译程序。r66文件含有应用程序运行需要的启动代码和标准库代码。每次开始新的MAXQ610工程时，都需要重复这一复制步骤。
再次右键单击工作窗口中的“blinker”行，找到Add Add Files，选择isr.c。
现在，需要配置工程选项。选择Project Options，打开选项窗口。请按照以下步骤进行：
- 在General选项下：Target，选择MAXQ610。
- 在General选项下：Library Configuration，从下拉菜单中选择Custom CLIB。浏览Library File文本区，选择刚刚复制到工程目录中的
clib.r66文件。 - 在Debugger下：Setup，从driver下拉菜单中选择JTAG。
- 在JTAG下：输入您将使用的连接JTAG电路板的串口。
现在，构建应用程序就非常简单了。按下F7或者选择Project Make。您首先会被询问保存工作空间。对此，请输入“gettingstarted”。工程应该被正确构建。
如果您希望在此处运行应用程序(例如，Project Debug，然后单击右箭头按钮)，电路板上不会有任何事情发生。这是因为应用程序代码试图使用定时器中断来确定LED什么时候应该改变，而定时器的ISR中没有代码。因此，必须为定时器(ISR)编写代码。
打开文件isr.c，找到函数isr6(void)，在它旁边应该有注释//timers。在函数中输入以下代码：
TB0CN = TB0CN & 0xFF7F; // clear timer 0 interrupt PO3 = PO3 ^ 0x0f; // toggle lower nibble
这些代码首先清除定时器中断标志(必须由软件清除中断标志，否则，将导致中断矢量不断启动)。第二行触发所有4个LED，这些LED连接到端口引脚P3.0至P3.3。
现在开始构建工程，进行调试(Project Debug把您带到执行C代码的第一行，如图5所示)。代码第一行下面高亮显示，左侧空白区有一个箭头，指示程序在此暂停。现在，单击Run按钮(图6)。该按钮使程序运行至结束(或者到下一个断点)。当程序执行无限循环时，LED块在一直闪烁。
图5. 程序在代码第一行暂停
图6. 程序Run按钮
使用IAR嵌入式工作台调试应用程序
现在，我们看一下MAXQ610和嵌入式工作台工具的调试功能。MAXQ610处理器有内置JTAG引擎，支持在实际芯片中进行调试。这一特性还避免了使用昂贵的模拟器或者有可能出错的仿真器。
返回到最初的blinker应用程序，开始上面介绍的调试过程。第一行高亮显示后，点击Go按钮，继续执行。您将看到LED接通500ms，然后关断500ms。
单击Break按钮，或者选择Debug Break，暂停执行(图7)。程序应暂停在while(1)声明上，这是因为该声明占用了无限循环的大部分运行时间，而中断矢量只占用了很少的时间(每500ms只有几个周期)。
图7. Break按钮
在检查一些处理器寄存器中的数值时，打开寄存器窗口(View Register)。此处，从下拉菜单中选择Timer 0，您将看到与定时器控制闪烁LED相关的寄存器(图8)。这里显示的Timer 0寄存器包括重装寄存器(TB0R)，控制寄存器(TB0CN)，计数寄存器(TB0C)和数值寄存器(TB0V)。
图8. Register窗口显示Timer 0寄存器
作为演示，我们将执行几行代码，观察这些定时器寄存器会有什么变化。按下Step Over按钮几次(图9)，或者选择Debug Step Over。观察TB0V中的数值。Step Over按钮执行一行C代码，但是不会进入任何函数调用。该按钮按下时，您将看到TB0V中的数值变化范围很大，这是因为调试引擎执行时，定时器在不断运行。您还将看到，TB0CN寄存器随着定时器中断出现和结束的变化。
图9. Step Over按钮
寄存器窗口不但显示了寄存器内容，而且，在调试进程中，还可以向其写入数值。程序暂停时，双击TB0R寄存器中的数值。将寄存器改为0x2DC6 (这是0x5B8C/2)，然后，单击Go按钮。LED现在闪烁应比以前快两倍，这是因为定时器重新装入的计数值减小了，从而减小了定时器中断之间的时间。
在另一个演示中，我们把光闪烁模式由全通/全关(1111 )改为交替模式( 0000 11111010 )。而这种改变并不需要重新编译程序。首先，我们必须加入一个断点。程序运行时，打开 0101 1010isr.c文件，找到定时器中断矢量。双击代码第一行左侧的灰色区，将出现一个红色X。这一X表示加入了一个断点。当程序执行到这一行代码时，程序将停止，其屏幕显示如图10所示。绿色箭头和高亮显示的代码表示已经到达断点，程序暂停在这里。
图10. 断点设置和到达断点
在寄存器窗口中，从下拉列表中选择Port I/O。注意，代码使用了XOR (^)运算符来触发端口3 (P3)最下面的4个引脚，而这些引脚从未明确设置。为改变这一操作，单击PO3中的数值，输入新值0x05。输入后，您将看到，按照0101的模式，2个LED接通，2个LED关断。现在，单击Run。程序开始运行，直至到达断点而再次停止，LED将转换状态，因此，处理器现在输出1010模式。双击红色X，清除断点，然后，单击Go。程序将以交替LED模式不断运行。
在IAR嵌入式工作台中，您可以按照与寄存器一样的方法来观察并改变变量值。对此进行演示时，单击Stop或者选择Debug Stop Debugging，停止应用程序。现在，修改代码，在主函数中加入变量x，在while循环中嵌入延时循环。如下所示，输入对程序的一些修改。注意，在代码中故意设置了错误，稍后对它进行讨论。
void main()
{
/*
* Try to get a 1Hz blink on the LEDs. System clock = 12MHz.
* Timer reload = 0x5B8D = 23437. Running at div 256, so we get a timer
* interrupt once every 23437*256 cycles = 5,999,872, or roughly 500ms.
* We toggle every 500ms, so we get a 1Hz cycle.
*/
long int x;
TB0R = 0x5B8D; // reload for timer 0
TB0CN = 0x0416; // timer set to run, enable interrupt, down count, div 256
PD3 = 0x0f; // set port 2 lower nibble to output
IC_bit.IGE = 1; // set global interrupt enable
while (1)
{
for (x=0;x<100000;x++)
{
if (x==100000)
PO3 = PO3 ^ 0x01;
}
}
}
这些改变用于偶尔触发端口3最下面一个引脚，因此，3个LED同步闪烁，而1个将独立闪烁。延时循环间隔并不重要，但是必须提供足够的延时才能观察到结果。运行该应用程序(开始调试，然后，运行)，您将很快看到和最初的应用程序并没有什么不同；所有LED以1秒的间隔同时接通和关断。暂停应用程序，打开本地变量观察窗口(View Locals)。如果程序停在主应用程序的while循环(很有可能)中，窗口中将显示变量x (图11)。
前面曾提到上面的代码中有错误。现在，按下Step Over按钮几次，您将看到执行从循环对比(x<100000)跳到条件测试“if”声明(x ==100000)，直到递增(x++)，然后是本地窗口中x值的变化。在PO3 = PO3 ^ 0x0199999，单击Step Over几次。您将注意到，由于x=0部分被执行，“for”循环终止，然后再次开始。问题很明显—x值永远不会到达“for”循环中的100000，这是因为进行了“less than”测试。停止程序，将“if”声明中的对比值改为99999。重新编译程序，启动调试器，单击Go。LED开始闪烁，LED DS1自己独立闪烁。
图11. 本地变量窗口
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