© 1998 by Walter Waldner, HTL Klagenfurt, Mössingerstraße 25

Mit dem Siemens C167-Starterkit erhält man alles, um die Welt der 16-bit-Mikrocontroller erforschen zu können. Das Kit enthält:

• das kitCON-167 Evaluation-Board von Phytec mit 64KB RAM und 256 KB Flash-Memory
• Eine CD-ROM mit Software und Dokumentationen
• Manuals zum C167-Microcontroller
• serielles Kabel

Dieser Artikel beschreibt, wie Sie ihre ersten einfachen Programme auf der Starterkit-Hardware zum Laufen bringen - und das, ohne vorher die Assemblersprache des Prozessors lernen zu müssen. Heute werden Mikrocontroller fast ausschließlich in Hochsprache programmiert. Die hardware-nahe Programmiersprache C hat sich in diesem Bereich als sehr geeignet erwiesen und auch für die Siemens C166-Familie gibt es eine Reihe von leistungsfähigen Software-Entwicklungsumgebungen für C. Auf der Starterkit-CD-ROM sind einige Demoversionen dieser Werkzeuge enthalten, die unterschiedliche Einschränkungen gegenüber den (meist recht teuren) Vollversionen aufweisen. Meine Wahl fiel auf die Toolkette der Firma KEIL - ein professionelles Entwicklungssystem mit Assembler, Compiler, Linker/Locator, Intel-Hex-Konverter und Debugger/Simulator. Die KEIL-Demoversion erlaubt es, Programme bis zu 4 KB Codegröße zu übersetzen, zu linken und in die Ziel-Hardware zu laden, was für viele Experimente zum Kennenlernen aller Komponenten des C167-Microcontrollers völlig ausreichend ist.

Aller Anfang ist schwer - das gilt auch für die erste Inbetriebnahme des Starterkits. Zunächst geht es darum, auf der umfangreichen CD-ROM die richtigen Verzeichnisse und Dateien zu finden und die Keil-Software auf dem PC zu installieren. Danach sind Compiler, Linker und Debugger zu konfigurieren. Schließlich gibt es noch verschiedene Möglichkeiten, das Programm auf dem kitCon167-Board zum Laufen zu bringen. Dieses Dokument soll Ihnen helfen, sich in dieser Vielfalt zurecht zu finden und nach Ihren ersten Experimenten werden Sie wahrscheinlich meine Meinung teilen, daß das C167-Starterkit ein ganz fantastisches Paket ist, mit dem man hervorragend arbeiten kann, das leistungsfähig und doch einfach zu programmieren ist, wenn man weiß, wie.

Zunächst sollten Sie Teile der Dokumentationen lesen, die Sie mit dem Starter-Kit erhalten haben:

• das kitCON-167-Hardware-Manual
• zumindest die Kapitel "Introduction", "Architectural Overview", "Memory Organization", "Central Processing Unit", "Parallel Ports" des C167-User-Manuals

Die KEIL-Tool-Kette (Professional Developers Kit PK166) stellt ein vollständiges Entwicklungssystem für alle Mikrocontroller der C166-Familie dar. Sie enthält unter anderem einen C166-Assembler, einen für den C167-Microcontroller zugeschnittenen und optimierten C-Compiler, einen Linker / Locater und einen Simulator / Debugger. Der Anwender arbeitet dabei (unter Windows 3.x / 95 /NT) mit einer integrierten Entwicklungsumgebung (m Vision), die das Projektmanagement übernimmt und die erforderlichen Schritte vom Source-Code bis zur lauffähigen Version weitgehend automatisiert, nachdem die Oberfläche entsprechend konfiguriert wurde.

Die Source-Files können in Assembler- oder C-Code erstellt werden. Die Übersetzung in den C-167-Objectcode erfolgt durch den Assembler A166 bzw. durch den ANSI-C-Compiler C166. Der Übersetzungsvorgang wird in einer List-Datei (Extension .LST) dokumentiert. Die so erzeugten Object-Files (relocateable) können nicht direkt ausgeführt werden. Der L166-Linker/Locater verknüpft die Object-Dateien und Bibliotheksfunktionen, löst Symbole auf und erzeugt absolute Object-Dateien (mit absoluten Adressen innerhalb des 16 MB großen Adreßraum des C167-Microcontrollers). Das Protokoll des Link/Locator-Laufes kann in der Map-Datei (Extension .M66) betrachtet werden. Die Object-Datei kann anschießend mit dem dScope-Debugger (und einem Monitorprogramm, das auf dem C167 läuft) in das SRAM geladen und ausgeführt werden. Alternativ läßt sich ein Programm aber auch in das Flash-Memory laden. Dazu verwendet man das Tool FLASHT, das als Eingabeformat allerdings eine intel-Hex-Datei (ASCII-Format) erfordert. Diese Umwandlung erledigt das Programm OH166.

Eine ganz wichtige Frage, die den Programmentwicklungsprozeß wesentlich beeinflußt, ist die Entscheidung, wohin das vom Anwender entwickelte Programm gespeichert werden soll. Das kitCON bietet ein SRAM und ein Flash-Memory an. Dementsprechend gibt es im wesentlichen zwei Möglichkeiten. Das Laden des Anwendungsprogramms auf die Ziel-Hardware erfolgt dabei stets über die serielle Leitung. Das kitCON-167 Board wird mit dem seriellen Kabel (liegt dem Starterkit bei) mit der COM-Schnittstelle des PCs verbunden. Am Evaluation-Board wird das Kabel an den Stecker neben dem Reset-Schalter angeschlossen. Ein Tip: wird das Kabel zuerst mit der seriellen Schnittstelle des PCs verbunden, paßt das andere Ende des Kabels ohnehin nur in die eine der beiden Anschlussbuchsen des kitCON.

Während der Entwicklungsphase einer Anwendung, insbesondere aber auch in der Ausbildung (Schulbetrieb), ist es sinnvoll, diese Variante zu wählen, da Programmänderungen sofort ins SRAM geschrieben werden können. Eine wesentliche Rolle spielt dabei der Monitor. Der Monitor ist Bestandteil der Toolkette und wird mit dem Keil-Simulator-Debugger dScope und dem in den C167-Microcontroller integrierten Bootstrap-Loader (über die serielle Verbindung) in das RAM des Phytec-Boards geladen. Diese Software erlaubt es, anschließend unser Anwendungsprogramm in das RAM zu laden und zu starten. Darüber hinaus kommuniziert das Monitor-Programm mit der dScope-Oberfläche und ermöglicht so ein sehr komfortables Debuggen unserer Software (Einzelschritt-Abarbeitung, Betrachten von Speicherinhalten, Anzeige von Special Function Registern und vieles mehr).

Ist unser Programm fertig entwickelt, kann es in das Flash-Memory programmiert werden. Das ist Möglichkeit 2 mit folgender Aufteilung.

Diese Variante hat natürlich den Vorteil, daß unser Programm nun permanent gespeichert ist und automatisch startet, sobald das kitCon-Board mit Spannung versorgt wird oder der RESET-Knopf gedrückt wird. Das Programmieren des Flash-EEPROMs wird nicht direkt durch das Keil-Entwicklungssystem unterstützt. Dazu muß das DOS-Programm FLASHT.EXE verwendet werden, das sich ebenfalls auf der Starterkit-CD-ROM befindet. Da der Flash-Speicher etwa 100.000 Schreibzyklen verträgt, kann dennoch bei Bedarf jederzeit eine Neuprogrammierung erfolgen.

Schließlich gibt es noch eine Variante zur Möglichkeit 1:

In dieser Variante wird das Monitor-Programm in das Flash-Memory geladen und steht somit ohne Neuladen nach jeder Spannungsunterbrechung zur Verfügung. Da der Monitor aber ein relativ kleines Programm ist (ca 5 KB), das schnell über die serielle Schnittstelle übertragen wird, bringt dies nur geringe Geschwindigkeitsvorteile. Will man allerdings das RAM auf Grund großer Datenmengen bis zum letzten Byte nutzen, ist das Laden des Monitors in den Flash-Speicher eine sinnvolle Methode.

Zu den verschiedenen Methoden des Arbeitens und Konfigurierens des Monitors habe ich ein eigenes Dokument erstellt. Ich werde hier daher auf die verschiedenen Varianten nicht mehr näher eingehen, sondern beschreibe den direktesten und einfachsten Weg zum ersten lauffähigen C167-Programm.

Während der Installation werden Sie nach einem Ziel-Verzeichnis gefragt. Für die folgenden Ausführungen wird angenommen, daß Sie die Standardvorgabe eingeben:

Das gesamte System benötigt etwa 6.5 MB auf Ihrer Festplatte. Bei diesem Entwicklungssystem handelt es sich um eine Demoversion, die den vollen Leistungsumfang anbietet - nur die Codegröße der Programme ist mit 4 KB beschränkt, was für das Kennenlernen des C167-Mikrocontrollers eine wenig relevante Einschränkung ist.

Nach der Installation des Demo-Pakets müssen nun noch die richtigen Dateien für den Monitor in das Verzeichnis BIN kopiert werden. Der Monitor ist jenes Programm, das in den Speicher des Evaluation-Boards geladen wird und das Laden von Anwendungsprogrammen, sowie das Debuggen dieser Programme ermöglicht, indem es über die serielle Schnittstelle mit dem PC kommuniziert (Variante 1, wie in 4.1. beschrieben). Auf der CD-ROM findet man an vielen Stellen Monitor-Programme, aber nur eines funktioniert mit dem Phytec kitCON-Board. Und diese Dateien befinden sich etwas versteckt (und ohne entsprechend Hinweise) im Verzeichnis

Verbinden Sie nun eine serielle Schnittstelle des PCs (z.B. COM1) mit der Buchse P1 des kitCON-167-Boards. Ein Tip: schließen Sie das Kabel zuerst an den PC, dann paßt es am kitCON-Board ohnehin nur in die Buchse P1.

Die serielle Verbindung zwischen PC und dem C167-Board erfüllt mehrere Aufgaben:

• Programme können damit wahlweise in das RAM oder das Flash-Memory des Boards geladen werden
• Bei der Arbeit mit dem Debugger werden Kommandos und Daten zwischen PC und Board transferiert
• Die C-Library des Keil-Systems enthält Routinen, mit denen User-Programme Daten über die serielle Schnittstelle senden und empfangen können

Wir wollen nun anhand eines einfachen Beispiels die Schritte vom Source-Code bis zum Ausführen des Anwendungsprogramms auf der Zielhardware zeigen. Wie unter 4.1 und 4.2 beschrieben, gibt es zwei grundsätzlich verschiedene Möglichkeiten, die beide hier dargestellt werden.

Ein Mikrocontroller-Board ohne Peripherie (Sensorik, Ein-/Ausgabekomonenten) macht wenig Sinn. In einem geplanten, weiterführenden Artikel werde ich ein einfaches und preiswertes I/O-Board zum Nachbauen vorstellen, das unter anderem über Leuchtdioden mit Treiberbausteinen, Schalter und 7-Segment-Anzeigen verfügt. Damit sind viele interessante Experimente möglich. Für unser erstes Programm nehmen wir an, daß wir 8 Leuchtdioden an den Port 2 des kitCON/C167 angeschlossen haben. Wir werden ein Lauflicht-Programm schreiben.

Eine mögliche Schaltung wäre etwa:

Diese Schaltung verwendet den CMOS-Baustein 74HC540 (8fach invertierender Buffer/Line Driver, Tristate-Ausgänge) zur Ansteuerung der Leuchtdioden. Die Pins des C167 erlauben nur einen Sink-/Source-Strom von etwa 1 mA, was für Standard-LEDs viel zu wenig ist. Die Ausgänge des 74HC540 hingegen können mit maximal 35 mA belastet werden. Der Strom durch die Leuchtdioden wird durch Widerstände von jeweils 220 Ohm auf ca. 15 mA beschränkt.

Wie andere Programmierumgebung auch, verwaltet m Vision Projekte. Zu einem Projekt gehören sämtliche Source-Dateien, Bibliotheken und Compiler/Linker-Einstellungen. Aus diesen Projekt-Elementen erstellt m Vision ein lauffähiges C167-Programm, wobei die in 3 beschriebenen Stufen weitgehend automatisiert durchlaufen werden. Auch den dScope-Simulator/Debugger können wir über die m Vision-Oberfläche aufrufen.

Unser Lauflicht-Projekt wird nur aus einer einzigen Quell-Datei (einem C-Programm) bestehen.

Hier ist nun der Source-Code für unser Lauflicht-Programm:

Sehen wir uns nun den Source-Code und die Besonderheiten des Keil-Compilers an:

sbit T3R = T3CON^6;

Bevor wir das Programm nun erfolgreich übersetzen und starten können, muß zunächst ein PROJEKT definiert werden. Wie in anderen Programmier-Umgebungen wird auch im Keil-System dabei eine .PRJ-Datei erstellt, die Informationen darüber enthält, welche Quell-Dateien (Assembler und/oder C) zum Projekt gehören und welche Einstellungen für den Compiler und Linker/Locater beim Erstellen des lauffähigen Programms verwendet werden sollen.

Nun müssen die Einstellungen für den C-Compiler vorgenommen werden. Wählen Sie im Menü "Options - C166 Compiler". Der Reihe nach wählen wir jetzt die 5 Tabs "Listing", "Object", "Memory", "PEC", "Misc" an.

Wichtiger ist schon die nächste Dialogbox "Object". Klicken Sie "Include debug information" und "Enable 80C167 instructions" an. Auf diesem Formular wird allgemein die Object-Code-Generierung gesteuert. Auch können Preferenzen für die Code-Optimierung gewählt werden.

Unter "Memory" wird das Speichermodell ausgewählt, das beim Compilieren und Linken verwendet werden soll.

Als Speichermodell wählen wir "SMALL", was bedeutet, daß der Code unseres Programmes nicht größer als 64 KB sein darf und alle Programmverzweigungen (Unterprogramm-Aufrufe, bedingte und unbedingte Sprünge) innerhalb des 64 KB-Segmentes durchgeführt werden. Da die Demo-Version ohnehin ein 4 KB-Limit vorgibt, sind andere Speichermodelle nicht sinnvoll. Wählen Sie die Optionen, wie im obigen Screenshot dieser Dialogbox ersichtlich.

Die Dialogboxen "PEC" und "Misc" sind für unser erstes Beispielprogramm irrelevant. Sie können also jetzt den Knopf "OK" anklicken und die Einstellung der Compiler-Optionen beenden.

Nun folgen die Einstellungen für den 166-Linker/Locater. Der Linker / Locater fügt die vom Compiler übersetzten Dateien und die Bibliotheksfunktionen zusammen und löst Symbole (Namen von Variablen, Konstanten, Unterprogrammen) in Adressen auf. Dazu muß er insbesondere Informationen darüber haben, in welche Speicherbereiche Code und Daten gelegt werden dürfen.

Wählen Sie im Menü den Punkt "Options - L166 Linker". Es erscheint eine Dialogbox mit den Tabs "Listing", "Linking", "Sections", "Location", "Classes", "Add'l" und "Files".

Das Formular "Listing" erlaubt die Angabe von Optionen für die vom Linker erzeugte Mapping-Datei. Die Voreinstellungen (siehe Screenshot) passen für unser Vorhaben.

Die folgende Seite ist Link-Optionen und Debug-Informationen gewidmet. Die Standardvorgaben laut Screenshot sollten unverändert übernommen werden.

Die Seite "Sections" können Sie für unser Beispiel leer lassen.

Nun folgt die Seite "Location". In der Zeile "Reserve 1" ist einzugeben:

Diese Adressbereiche werden dadurch reserviert. Es handelt sich um Bereiche der Interrupt-Vektor-Tabelle. Das Monitor-Programm verwendet den NMI-Interrupt und den Receive-Interrupt der seriellen Schnittstelle. Aus diesem Grund dürfen diese Adressen nicht für den Link / Locate - Vorgang unseres Programmes verwendet werden.

Die nächste Seite "Classes" definiert die Adressbereiche für den Programm-Code (NCODE), die initialisierten und nicht-initialisierten Daten (NDATA0 und NDATA), sowie für die Konstanten (NCONST). Diese Angaben werden vom Linker verwendet, wenn dieser Symbole in absolute Adressen wandelt.

ACHTUNG: Die Eintragungen auf dieser Seite hängen davon ab, ob das Programm mit dScope/Monitor in das SRAM oder mit FLASHT in das Flash-Memory geladen werden soll.

Für die in 4.1. beschriebene Möglichkeit 1 (Programm wird vom Debugger in das SRAM geladen) müssen folgende Zeilen eingetragen werden:

Für nähere Informationen verweise ich auf meinen Artikel zum KEIL-Monitor [1].

Die Einstellungen für das Laden eines Anwendungsprogramms in den Flash-Speicher beschreiben wir später (siehe Kapitel 8).

Damit sind die Linker-Optionen vollständig festgelegt.

Unter dem Menüpunkt "Options - OH166 Object-Hex Converter" können Sie einstellen, daß der Build-Vorgang neben dem absoluten Object-File auch ein Intel-Hex-File generiert. Diese Hex-Datei brauchen Sie allerdings nur dann, wenn Sie Ihr Anwendungsprogramm in das Flash-Memory des Phytec-Boards laden möchten. Klicken Sie in diesem Fall als "Output File Format" die Option "Intel Hex-86" an. Außerdem muß unter "Options - Make ..." auf der Seite mit dem Tab "After Compile" die Option "Run L166 Linker and OH166" aktiviert werden.

Nun kommen wir zum spannenden Augenblick. Das Keil-System ist bereit, unser Projekt in ein lauffähiges Programm zu übersetzen. Klicken Sie dazu den Menüpunkt "Project - Build Project" an. Assembler, Compiler, Linker / Locater werden automatisch aufgerufen und die Ausgabe-Dateien werden generiert. In unserem Fall sind das die Dateien

Beachten Sie bitte: die absolute Object-Datei, die wir nun anschließend mit Hilfe des Monitors in die Zielhardware laden werden, hat keine File-Extension.

Ein sehr interessantes, umfangreiches (aber auch komplexes) Tool in der Keil-Software-Kette ist der Simulator / Debugger (dScope).

• Schrittweiser Programmablauf
• Setzen / Löschen von Breakpoints
• Memory-Dumps
• Anzeigen von SFR-Inhalten
• De-Assemblieren von Code
• und vieles mehr

Wir werden uns hier auf das Arbeiten mit dScope als Debugger für das Programm in der Zielhardware beschränken (in dieser Form heißt der Debugger tScope).

Der Menü-Punkt "Optionen" enthält weitere Einstellmöglichkeiten. Da wir in unserem Projekt auch eine Assembler-Datei haben (die Startup-Datei STARTPHY.A66), sollten Sie unter "Options - A166 Assembler" auf der Seite mit dem Tab "Object" das Kästchen "Enable 80C167 Instructions" aktivieren.

Vergewissern Sie sich, daß Sie das Phytec kitCON-Board mit dem seriellen Kabel, das dem Starterkit beiliegt, verbunden wurde. Hinter der Steckerbuchse befinden sich auf dem Board eine Reihe von Jumper. Die Pins 1+2 des Jumpers JP2 müssen für die folgenden Aktionen (mit dem roten Stecker) kurzgeschlossen werden. Drücken Sie anschließend die Reset-Taste des kitCON-Boards. Damit wird der Bootstrap-Modus aktiviert. Der Bootstrap-Modus erlaubt über eine fest in den C167 programmierte Codesequenz das Laden von 32 Byte Programmcode. Dieser 32 Byte Code kann dann weitere Programmteile laden.

Wir laden nun den Monitor mit Hilfe des Bootstrap-Loaders in das SRAM des kitCON.

Erste Methode: Klicken Sie die Auswahlliste links oben an und wählen Sie MON166.DLL

Zweite Methode: Öffnen Sie das Command-Window ("View - Command Windows") und geben Sie ein:

load mon166.dll

MON166.DLL ist die Schnittstelle zwischen dem Monitor-Programm (Target-Monitor), das auf dem Phytec-Board läuft und dem tScope-Debugger, der interaktiven PC-Oberfläche.

Es sollte ein Fenster mit einer Balkenanzeige erscheinen, die den Fortschritt des Ladevorgangs anzeigt.

Sollten Sie die Fehlermeldung "NO TARGET SYSTEM FOUND" erhalten, ist entweder die serielle Schnittstelle nicht richtig ausgewählt (COM1, COM2), oder aber die Baudrate falsch eingestellt. Sie sollten 9600 Baud verwenden, da der Monitor für diese Baudrate konfiguriert wurde. Im Artikel [1] wird beschrieben, wie höhere Geschwindigkeiten eingestellt werden können (dazu muß der MONITOR neu generiert werden).

CDROM\STARTKIT\SK_167\MONITOR\KEIL

der Starter-Kit-CD in das Verzeichnis

C166EVAL\BIN

Im Command-Window sollte jetzt die Meldung erscheinen, wie sie im Bildschirmfoto am Beginn dieses Abschnitts zu sehen ist..

Nun können wir unser Lauflicht-Programm in das SRAM laden. Auch hier gibt es zwei Methoden.

Erste Methode: Klicken Sie auf das linke Symbol ("geöffneter Ordner").

Im darauf erscheinenden Dateiauswahlfenster selektieren Sie die absolute Object-Datei LLICHT (ohne Extension).

Zweite Methode: Geben Sie im Command-Window den Befehl

ein.

Klicken Sie nun das Command-Window an und geben Sie dort den Befehl

ein. Dieses Kommando (g = go) startet unser Anwendungsprogramm. Alternativ kann im Debug-Fenster der Menü-Punkt "GO" gewählt werden.

Die Leuchtdioden sollten im programmierten Muster aufleuchten.

Um das Programm anzuhalten, brauchen wir nur die ESC-Taste drücken (das Command-Fenster muß dazu allerdings das aktuelle Fenster sein - eventuell vorher anklicken). Auch der Menüpunkt "STOP" im Debug-Fenster hält ein Programm an.

Wenn das Programm angehalten wurde, kann der Inhalt von C167-Registern betrachtet werden. Unter dem Menü-Punkt "View" finden Sie zahlreiche Fenster, die zum Debuggen Ihres Programmes geöffnet werden können. Normalerweise ist zumindest das REGS-Fenster offen. Es zeigt die wichtigsten CPU-Register (siehe Bildschirmfoto).

Die verschiedenen SFRs zur integrierten Peripherie des C167-Microcontrollers können Sie sich über den Menü-Punkt "Peripherals" anzeigen lassen. Wählen Sie zunächst "Peripherals - Config.". In der Dialogbox stellen Sie die Optionen so ein, wie das der Screenshot zeigt. Nun können Sie beliebige Unterpunkte des Menüs "Peripherials" wählen und damit Fenster mit dem Inhalt interner Register der C167-CPU abrufen.

Unser Lauflicht-Programm arbeitet u.a. mit dem Port 2 und dem Timer 3. Sie können also beispielsweise die zugehörigen Fenster abrufen. Im Parallel Port 2 - Window sollte genau das Bit angekreuzt sein, das HIGH-Pegel führt. Die damit verbundene Leuchtdiode sollte leuchten.

Die Keil-Oberfläche erlaubt es, den Monitor und das Object-File nach dem Aufruf von dScope automatisch in das RAM des kitCON-Boards zu laden. Dazu müssen wir lediglich eine kleine INI-Datei erstellen.

load mon166.dll

load llicht

Nun geben Sie unter "Options - dScope Debugger" den Namen LLICHT.INI ein.

Wenn Sie jetzt "Run - dScope Debugger" anklicken, wird das Monitor- und das Object-Programm von dScope automatisch geladen. Befindet sich der Monitor noch im SRAM-Speicher, wird er nicht erneut geladen.

Wie heute in der Praxis üblich, werden wir unsere Beispielprogramme in der höheren Programmiersprache C kodieren. Wenn C-Programme für PC-Systeme mit DOS / Windows erstellt werden, steht für deren Ausführung ein leistungsfähiges Betriebssystem zur Verfügung, das den Prozessor und die Peripherie bereits in einen vordefinierten Zustand gebracht hat.

Unser Microcontroller hingegen ist eine stand-alone-Hardware. Für die geeignete Konfiguration der zahlreichen Komponenten unseres C167-Systems müssen wir daher selbst sorgen. Erst wenn gewisse SFRs (special function register) des C167 entsprechend gesetzt wurden, kann das Hauptprogramm main unseres C-Sourcemoduls erfolgreich ablaufen. Unbedingte Voraussetzung dafür ist die korrekte Konfiguration des externen Buscontrollers, dessen Hauptaufgabe das Timing und die Adressierung (Chip-Auswahl) am externen Bus ist, an den die Flash- und SRAM-Speicherbausteine angeschlossen sind (STARTUP-Konfiguration).

Die Startup-Konfiguration unseres Phytec-kitCon wird von einem Assembler-Modul vorgenommen, das wir mit dem leistungsfähigen Programm DAvE erstellen können. Es würde den Rahmen sprengen, hier auf alle Funktionen von DAvE einzugehen. Im wesentlichen ist DAvE eine Software, die es erlaubt, alle Komponenten des C167-Mikrocontrollers (oder anderer Siemens-m Cs) zu konfigurieren und danach sowohl die erforderliche Assembler-Startup-Datei, aber auch C-Rahmenprogramme zu generieren. Wir werden uns hier zunächst auf die Erzeugung der Assembler-Startup-Datei beschränken.

Auf der nun erscheinenden Formular-Seite wählen Sie unter "Type" den Chip "C167CR-L", der sich auf dem Phytec-kitCON-167-Board befindet. Unter "Compiler Settings" klicken Sie "Keil C166 V3.0" an. Im Eingabefeld "Memory Model" wird "SMALL" eingestellt.

Danach drücken Sie auf den Knopf "Forward >>".

Wir kommen so auf die nächste Seite. Hier ist die Taktfrequenz einzustellen. Unser Board arbeitet mit einer externen Frequenz von 5 MHz, die durch die C167-interne PLL vervierfacht wird. Die CPU arbeitet somit intern mit 20 MHz. Ihre Einstellungen sollten so vorgenommen werden, wie dies aus dem Screenshot ersichtlich ist.

Weiter geht es wieder mit dem Button "Forward >>". Nun folgt die Einstellung der Startup-Konfiguration, die Sie gemäß dieses Bildschirmfotos eingeben sollten:

Aktiviert sein müssen folgende Optionen:

• Fetch code from external ROM
• Pin #WR and #BHE operate als #WRL and #WRH
• 4-bit segment address
• 16 bit demultiplexed bus
• Five Chip Select Lines: #CS4 .. #CS0

Damit ist die erste Serie von Einstellungen abgeschlossen. Drücken Sie den Knopf "Save & Close".

Nun kommen wir zur Konfiguration der C167-Komponenten. Wir sehen ein Bild über das "Innenleben" des C167-Mikrocontrollers. Bewegen Sie die Maus über die verschiedenen Symbole und drücken Sie die rechte Maustaste. Sie sehen, daß man durch Klick zur Konfiguration einer Komponente fortschreiten oder aber die entsprechene Seiten aus dem User-Manual anzeigen lassen kann (dazu muß der Acrobat Reader auf Ihrem System installiert sein, der sich ebenfalls auf der DAvE-CD-ROM befindet).

Für unser Lauflicht-Programm müssen wir nur eine Komponente konfigurieren - den "External Bus Controller".

Der "External Bus Controller" spielt in unserem System eine zentrale Rolle. Er ist dafür verantwortlich, daß der externe Speicher des kitCon korrekt aktiviert wird. Für ein tieferes Verständnis dieser Einheit lesen Sie bitte das kitCON-Handbuch und das Kapitel 8 des User-Manuals.

Das Phytec kitCon-Board, das Sie mit dem Starterkit erhalten haben, verfügt über ein SRAM mit 64 KB (organisiert als 32 K x 16 bit) und ein FLASH memory mit 256 KB (organisiert als 128 K x 16 bit). Das Flash-Memory wird durch CS0 (chip select 0), das RAM durch CS1 aktiviert. Der externe Bus-Controller ist äußerst flexibel und kann so konfiguriert werden, daß die externen Speicher mit dem korrekten Timing angesteuert werden. Insbesondere kann spezifiziert werden, in welchem Adressbereich des insgesamt 16 MB großen Adreßraum welcher Speicher (oder auch memory-mapped-Peripherie) liegen soll.

Im folgenden werden wir uns auf das SRAM und das FLASH memory des kitCONs beschränken. Wenn Sie weitere Speicher- oder andere Peripherie-Bausteine anschließen wollen, ist analog vorzugehen.

Im wesentlichen müssen wir nun mit Hilfe von DAvE die SFRs SYSCON, BUSCON0, BUSCON1 und ADDRSEL1 konfigurieren. Die BUSCON-Register legen das Timing und die Signalformen für die Ansteuerung der Speicherbausteine fest (BUSCON0 für das FLASH memory, BUSCON1 für das SRAM).

Das Register ADDRSEL1 spezifiziert den Adressbereich für das SRAM. Der externe Buscontroller selektiert mit CS1 das SRAM, wenn die CPU eine Adresse anspricht, die in dem durch den Wert von ADDRSEL1 festgelegten Bereich liegt. Liegt die Adresse nicht in diesem Bereich, wird CS0 und damit das Flash memory aktiviert. Der externe Buscontroller wird natürlich nur dann tätig, wenn die angesprochene Adresse tatsächlich zu externem Speicher gehört und nicht etwa eine internes Register, internes RAM oder XRAM selektiert. Die Speicher-Organisation des C167 ist im Kapitel 3 des User-Manuals nachzulesen.

Wenn wir ein Programm in das Flash-Memory des Phytec-kitCON-167-Boards speichern möchten, haben wir für die Adresszuordnungen und damit insbesondere für die Konfiguration des Registers ADDRSEL1 nicht viel Wahlmöglichkeiten. Der Code-Teil eines Programms muß beim C167 stets in einen Bereich gelegt werden, der bei der physikalischen Adresse 000000 beginnt, da dort die Interrupt-Vektortabelle gespeichert ist. Selbst wenn Sie keine Interrupt-Service-Routinen programmiert haben, muß zumindest der RESET-Vektor (auf die Adresse 0) geschrieben werden.

Aus diesen Überlegungen folgt, daß wir das Flash-Memory auf die Adresse 0 legen müssen. Das SRAM legen wir in den Bereich unmittelbar nach dem Flash.

Bemerkung: Wenn wir mit dem Monitor (und dScope) arbeiten und unser Programm in das SRAM speichern, ist eine andere Adreßzuordnung erforderlich. In diesem Fall wird das Register ADDRSEL1 von den Programmen BOOT und MONITOR so gesetzt, daß das SRAM auf der Adresse 0 liegt (siehe Artikel [1]).

Nun aber zur Konfiguration der BUSCON- und ADDRSEL-Register. Bewegen Sie die Maus auf das Symbol "Ext. Bus Contr." rechts unten, klicken Sie auf die rechte Maustaste und wählen Sie "Configure".

Stellen Sie der Reihe nach die Optionen auf den Formularseiten gemäß den folgenden Bildschirmfotos ein.

Einstellungen für BUSCON2, BUSCON3 und BUSCON4 sind nicht erforderlich, da wir nur zwei externe Speicherkomponenten auf unserem kitCON-Board haben.

Einige Erläuterungen zu diesen Parametern:

Die wesentlichen Informationen für diese Einstellungen finden Sie im kitCON-167-Handbuch. Beide Speicherkomponenten (SRAM und FLASH) sind 16 Bit breit und werden über einen "demultiplexed bus" (getrennter Daten- und Adreßbus) angesteuert. Die Parameter für das Bus-Timing sind im kitCON-Handbuch nachzulesen:

• 0 Waitstates (Memory Cycle Time Control)
• verzögertes R/W-Signal (Read/Write Delay Control)
• keine Tristate-Verzögerung (Memory Tristate Control)
• normales ALE-Signal (ALE Lengthening Control)
• kein READY-Signal

(Das ALE-Signal wird nur bei Multiplex-Bussen benötigt)

Drücken Sie "Save & Close", wenn Sie die vier Seiten "Control", "XBUS", "BUSCON0" und "BUSCON1" ausgefüllt haben.

Wir haben nun die Mindesteinstellungen für das Startup-File vorgenommen. DAvE kann daraus nun eine Assembler-Datei mit dem erforderlichen Startup-Code erzeugen. Dazu wählen wir im Menü den Punkt "Project - Generate Code". DAvE speichert eine Assembler-Datei mit dem Namen START.ASM in das Verzeichnis Ihrer Festplatte, das Sie vorher bei der Vergabe des Projekt-Namens gewählt haben. DAvE kann nun beendet werden. Es sei an dieser Stelle nochmals darauf hingewiesen, daß DAvE ein sehr umfangreiches Entwicklungstool ist, mit dem Sie sich eingehend beschäftigen sollten, wenn Sie später komplexere Projekte mit Ihrem C167-Mikrocontroller planen.

Damit unser Programm im Flash-Speicher laufen kann, müssen wir in der m Vision-Umgebung einige wenige Änderungen gegenüber den im Abschnitt 6 beschriebenen Einstellungen vornehmen.

Die Einstellungen für die CLASSES-Adressen sind wie folgt einzugeben ("Options - L166 Linker"):

NCODE (0x0000-0xBFFF)

NDATA (0x040000-0x043FFF)

NDATA0 (0x040000-0x043FFF)

NCONST (0x8000-0xBFFF)

Der Programmcode (Class NCODE) und Konstante (Class NCONST) werden in das FLASH gespeichert, für Variable (Class NDATA und NDATA0) wird Speicher im SRAM reserviert. Konstante und Variable werden über die DPP-Register (siehe C167-Handbuch) adressiert. Daher werden für sie jeweils 16 KB große Bereiche angegeben.

Für die Flash-Programmierung muß unser Programm im intel-Hex-Format vorliegen. Diese Datei wird vom KEIL-Tool OH166 erzeugt. Damit dieser zusätzliche Schritt (siehe Abschnitt 3) durchgeführt wird, müssen wir unter "Options - Make" die Option "Run L166 Linker and OH166" anklicken. Die von OH166 erzeugte intel-Hex-Datei wird den Namen des Projekts mit der Dateiendung H86 tragen. In unserem Fall ist das LLICHT.H86.

Anschließend wählen wir im Menü "Options - OH166 Object-Hex-Converter" aus und stellen das Format intel-HEX-86 ein.

FLASHT lädt über den Bootstrap-Mechanismus ein Monitor-Programm in den RAM-Speicher des Boards, das auch den Programmier-Algorithmus für das Flash enthält.

Das Flash-Tool von Phytec ist ein DOS-Programm, das aber auch in einem Fenster unter Windows 95 gestartet werden kann. Es bietet zahlreiche Optionen an:

Wählen Sie zunächst die Option 7 (Erase, Load and Software Reset). Das Flash-Memory wird gelöscht. Danach drücken wir die Taste F2 und geben den Namen der Intel-Hex-Datei ein, die in den Flash-Speicher geladen werden soll. In unserem Beispiel geben wir ein:

Nach dem Laden des Programms führt das Flash-Monitor-Programm einen Software-Reset durch. Das Anwendungsprogramm sollte nun laufen. Da es sich nun resident im Flash befindet, kann es auch nach einer Unterbrechung der Spannungsversorgung jederzeit durch Drücken der Reset-Taste gestartet werden. Dazu ist aber der rote Stecker von den Pins 1+2 des Jumpers JP2 zu entfernen. Andernfalls würde durch ein Reset der Bootstrap-Loader und nicht unser Anwendungsprogramm gestartet werden.

"Aller Anfang ist schwer", schrieb ich zu Beginn dieses Artikels. Ich hoffe aber, daß diese Beschreibung Sie zum ersten erfolgreichen C167-Programm führen konnte. Die Darstellungen wurden bewußt ausführlich und an vielen Stellen mit Hintergrundinformationen und Tips zum weiteren Selbststudium versehen. "Übung macht den Meister" stelle ich an das Ende des Dokuments - denn es gibt vieles zu erforschen - von den Möglichkeiten der KEIL-Umgebung über DAvE bis hin zum Innenleben des C167.

Viel Erfolg dabei !

Dr. Walter Waldner

HTBL Klagenfurt, Mössingerstraße 25

Document: Version 1.1, Oktober 1998