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使用MAXQ3210作为微处理器监控电路
概述本文引用地址：用于大规模系统设计时，通常需要各种外部器件的支持。这些外部器件为提供多项任务支持：为提供满足电压、电流需求的稳压电源、其它电源电压、提供外部时钟、控制上电和断电顺序或执行其它任务。这些外部器件通常称为微处理器器，是专为特殊任务而设计的IC。一个低功耗微控制器可以取代专用的微处理器监控，支持上述各种任务。根据其性能，一个微控制器可以提供多个器件所支持的服务，且由于监控功能可通过软件编程，具有很大的灵活性。本应用笔记介绍了带有压电扬声器驱动、稳压器和比较器的低功耗微控制器实现典型微处理器监控功能的方法。可在单机配置下实现各种功能，采用9V电池供电，其内部低速振荡器可以省去外部时钟。的小封装尺寸(24引脚TSSOP)使其成为传统设计或其它空间受限产品的理想选择。电池供电便携系统MAXQ3210内置9V至5V转换的线性稳压器，可理想用于便携式、电池供电的微控制器或微处理器系统。由于MAXQ3210具有低电池电压检测，使系统能够在低电池电压状态下提供智能化管理。配合5V微处理器工作时，只要微处理器所需的供电电流在MAXQ3210线性稳压器的供电范围内(最大值约为50mA，详细信息请参见MAXQ3210数据资料)，MAXQ3210可直接使用其稳压器的输出引脚REGOUT (图1)为微处理器供电。当微处理器电流非常低时，还可以将MAXQ3210的端口引脚设置为标准高电平输出(PD = 1，PO = 1)，直接为微处理器供电。每个端口都能提供至少4mA的电流，压降小于0.4V。只要所有端口引脚的电流总和不超过最大额定值(约为25mA，详细信息请参见数据资料)，可将多个端口引脚连接在一起增强供电电流。使用端口直接为微处理器供电时，MAXQ321能够根据需要接通、关断微处理器的电源，从而延长电池寿命。注意：当使用REGOUT为微处理器供电时，电源仍可在MAXQ3210控制下接通、关断，但需要一个外部FET或其它开关器件。当所支持的微处理器需要的端电压不是5V(例如3V、2.5V或其它)时，MAXQ3210的REGOUT输出可通过线性稳压器产生微处理器所需要的电压。通过使用带有使能/禁止输入的线性稳压器，MAXQ321仍然能够完全关断微处理器的电源，以延长电池寿命。
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采用MAXQ1103评估套件和面向MAXQ30的CrossW
[导读]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
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
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
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：
MAXQ1103评估套件电路板
JTAG电路板
JTAG电缆(连接MAXQ1103评估套件电路板和JTAG电路板)
9针串行电缆
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
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，MAXQ1103IC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&HelloWorld&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RowleyAssociates公司提供的CrossStudio。现在，工具包当前版本是面向MAXQ30的CrossWorks(2.0.0..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RowleyAssociates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FileNewNewProject。在NewProject弹出框中，填写底部的Name和Location框，从ProjectTemplates窗口中选择&ACexecutable&(图2)。我们调用工程BlinkyDemo，将其放到目录C:workmaxqmaxq1103blinky中。
图2.选择&ACexecutable&，填写工程名称和位置
单击Next继续，您将看到ProjectProperties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，ProjectExplorer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，SourceFiles和SystemFiles。打开SourceFiles，将看到main.c，这是您的应用程序源代码。双击它，打开。
图3.ProjectExplorer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)。
voiddelayms(unsignedlongcount)
while(count&0)
for(x=0;x&2500;x++)
__no_operation();
voidmain(void)
//setport0toalloutput
//togglebits0,1,7
PO0=PO0^0x83;
delayms(500);
当我们运行这一应用程序时，会看到LEDDS1、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BuildBuildBlinkyDemo。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&Buildcomplete&，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DebugStepOver。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.StepOver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DebugGo)。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DebugBreak)。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DebugDebugWindowsLocals)。该窗口将显示变量&x&和&count&的当前值。现在，按下StepOver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StepOver，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(DebugGo，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StepOver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StepInto按钮(图8)，进入delayms()函数(而不是StepOver，这会执行整个函数)。
图8.StepInto按钮
在运行时，还可以改变变量(和寄存器)。清除所有断点(DebugBreakpointsClearAllBreakpoints)，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StepOver或者StepInto，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：DebugDisassembly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。
DebugDebugWindowsCallStack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DebugStop停止调试，观察右侧的Targets窗口。确定MaximSerialJTAGAdapter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
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利用MAXQ3210实现软件UART
来源：本站整理 作者：佚名日 16:17
[导读] 摘要：许多微控制器具有异步UART (串口)，为两个器件之间的通信提供了一个简单途径，不需要相同的系统时钟。本应用笔记介绍了一个利用MAXQ3210微控制器的两个标准端口，通过软
摘要：许多微控制器具有异步UART (串口)，为两个器件之间的通信提供了一个简单途径，不需要相同的系统时钟。本应用笔记介绍了一个利用MAXQ3210微控制器的两个标准端口，通过软件实现10位异步UART通信的方案。经过简单修改，还可实现RS-232和RS-485网络通信，或与PC的COM口连接。
概述通用异步收发器(UART)或串口，是多数微处理器或微控制器的标准外设。异步串口为两个微控制器之间(或者是微控制器与从机串口器件之间)的通信提供了一种简单方式，无需相同的系统时钟。配合适当的的电平转换器，该串口还可与RS-232、RS-485网络进行通信，或与PC的COM口连接。串口连接仅需2条信号线(Rx和Tx)及可实现全双工通信，只要通信两端设备采用相同的数据位格式和波特率，就能成功传输数据，设备之间无需其它任何信息。本应用笔记介绍了一种利用软件实现通用的10位异步串口的方案，设计实例采用了低功耗MAXQ3210微控制器，该控制器不含硬件串口。当具体应用中无法提供足够的硬件串口时，采用相同方法，可以为任何MAXQ&微控制器，例如MAXQ2000，添加一个或更多的串口。
软件UART的优势有人可能会问：目前绝大多数微控制器都具备功能强大的硬件串口，为什么还会用微控制器的端口引脚实现软件UART呢？主要原因如下：尽管多数微控制器带有硬件串口，仍然有一些微控制器不具备UART硬件串口。在为系统选择微控制器时，很难找到满足各方面要求的完美方案。所以，通过增加微控制器的软件设计实现某些外设功能可以弥补微控制器的功能“缺陷”，提高设计的灵活性。有些微控制器具有硬件UART，但出于某种原因，它可能无法胜任具体的设计要求。例如，微控制器需要与一个工作在略有差异的串口协议的外设通信，或者硬件UART所支持的数据位数、奇偶检验、输入/输出缓存器不完全符合应用要求。构建软件UART能够在UART功能定义、串口协议的细节方面提供更大的灵活性。微控制器可能具有非常适合应用要求的硬件UART，但数量不够。此时，除了添加芯片来增加串口数量以外，还可以简单地增加一个与微控制器UART功能一致的软件UART，以满足系统要求。软件UART会占用主程序多大带宽也非常重要，使用硬件UART (或其它串行通信外设)的主要原因是微控制器不必花费时间处理串行通信的底层协议。冗长的数据位采样、时隙计数、输入/输出移位均由硬件处理，UART向主微控制器发出指示信号(中断或其它指示标志)，表明它已接收到字符或完成一次发送任务。微控制器可根据需要快速装载或卸载UART缓存区的数据，然后返回处理其核心任务。简而言之，软件UART意味着程序需要花费更多的时间观察端口引脚的串行通信，有些设计不能接受这种费时操作。庆幸的是，我们可以在设计软件UART时避免过多地占用微处理器的时间和资源，下面我们考虑一个字符的收、发过程，假设采用标准的10位异步串行协议(1个起始位、1个停止位和8个数据位) (图1)。图1. 10位异步串行通信协议的发送与接收一旦开始发送或接收操作，串行UART (不论是软件形式还是硬件形式)都不需要连续监视I/O线。发送一个字符时，UART只需要在每个数据位周期驱动一次传输线的状态，依次建立每个数据位的电平，从起始位到数据位再到停止位。接收字符时，UART在第一个下降沿开始启动，下降沿过后，UART仅需要在每位时隙的中间点对传输线的状态采样。
软件UART的功能我们可将软件UART的功能描述成一对儿状态机：一个用于发送字符，另一个用于接收字符。对于全双工UART来说两个状态机并行工作，需要两个独立的定时中断。两个状态机具有启动模式和停止模式。发送状态机在有字符发送时退出其空闲状态进行数据发送，发送停止位后返回其空闲状态。接收状态机在检测到接收线上的一个下降沿时退出其空闲状态开始接收数据。一旦检测到低电平起始状态(表明起始位已开始)，便开始对数据位时隙进行计数，并根据需要对数据线进行采样，包括停止位。为避免过多占用不必要的主程序时间，应该由定时中断周期性地触发UART状态机。用于数据接收的初始化下降沿检测通过外部边沿触发中断单独处理。如果状态机的定时器设置为在每个数据位启动一次中断，状态机在每次触发中断时可以执行任何所需操作(必要时可以进入下一状态)。应尽可能优化状态机代码，因为软件UART工作时将在后台连续运行这些代码。
利用MAXQ3210进行设计为了了解UART功能需要占用的处理器资源，作为一个范例，我们讨论利用Maxim的MAXQ3120实现的软件UART。该微控制器采用28引脚封装、5V供电，能够运行在大约3.57MIPS，包含15个端口引脚，但没有内部UART。MAXQ3210还包含了适合我们设计要求的其它功能：一个周期性定时器，为发送和接收状态机提供中断；一个外部中断，用于检测接收数据线的下降沿。由于MAXQ3210仅有一个周期性定时器，软件UART将采用半双工模式，即在某一时刻只能发送或接收数据，收、发不能同时进行。实际上，这对于多数通信和控制协议来说不成问题。对于MAXQ3210，接收和发送状态机以及用于设置模式、加载、卸载字符的子程序可通过171个指令字实现。例如，发送状态机只有三个状态(数据位、停止位和返回空闲)，如下所示：intTX_bit:
T2CNB.3, #0 Clear mer 2 overflow flag
Start with least significant bit
C, intTX_bit_one
intTX_bit_zer
intTX_bit_next
intTX_bit_one:
intTX_bit_next
intTX_bit_next:
LC[1], intTX_bit_done
IV, #intTX_stop
intTX_bit_done:
intTX_stop:
T2CNB.3, #0 Clear mer 2 overflow flag
TXDO, #1 Float high
IV, #intTX_idle
intTX_idle:
A[4], #SER_MODE_TX_IDLE
T2CNB.3, #0 Clear timer 2 overflow flag
T2CNA.7, #0 Disable timer 2 interrupts
T2CNA.3, #0 Stop timer
可下载(ZIP, 5.6kB)本应用笔记的完整代码。任何情况下，中断代码最多占用19个指令周期，可根据波特率估算出表1所示最差状况下的带宽。注意：最差状况下的带宽是根据连续发送或接收字符的操作估算的。一旦完成字符传输，将关断UART，在开始传输下一个字符之前允许主程序的其它操作。表1. MAXQ3210实现UART通信需要占用的带宽
结论本应用笔记介绍了一个简单的通过2个标准端口，利用软件实现10位异步UART通信的方案，只要微控制器空闲端口引脚能够满足需求，上述方案也可用来实现SPI™到SMBus™ 、I²C的任意串口通信。这里，我们采用了相对速率较低的MAXQ3210微控制器进行测试，如果使用高速微控制器(如MAXQ2000或高速8051)，则可实现1个以上的软件UART，能够配置成半双工或全双工模式(或更复杂的串行通信外设)，并且，不会占用更多的主程序带宽。采用软件实现与外设的通信时，可修改协议的任何部分，以便与其它UART设备或相关标准变化保持一致，为新设计提供最大程度的灵活性。类似文章发表于Embedded Systems Design网络版，2007年2月。
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