摘要：DS80C400微控制器ROM的功能可由8051匯編語言、C或Java?編寫的程序訪問。通過使用ROM功能和由Maxim開發(fā)的軟件庫能夠構建多種應用程序。本應用筆記闡述了如何使用8051 IAR Embedded Workbench?來建立DS80C400的C語言應用程序。通過一個簡單的HTTP服務器示例來演示DS80C400的ROM功能。
引言
DS80C400微控制器的ROM包含多種功能，可通過由8051匯編語言、C或Java編寫的程序訪問。DS80C400的ROM功能提供成熟的MxTNI?網棧、進程調度和存儲器管理，是開始構建C和匯編程序的最佳選擇。對于簡單程序，可以用匯編語言輕松實現(xiàn)。對于更復雜的程序，C語言可以充分利用Dallas Semiconductor提供的ROM組件和軟件庫。這些軟件庫幫助您利用Keil ?Vision2?、SDCC和IAR 8051編譯器構建應用程序。
本應用筆記闡述了如何開始使用8051 IAR Embedded Workbench?來創(chuàng)建DS80C400的C語言應用程序。通過一個簡單的HTTP服務器演示如何使用DS80C400的ROM功能。所有開發(fā)都采用TINIm400驗證模塊和包含6.11A版本C編譯器的8051 IAR Embedded Workbench.
從8051 IAR Embedded Workbench開始
本節(jié)闡述如何使用IAR Embedded Workbench套件創(chuàng)建一個C語言編寫的Hello World程序，即您的第一個DS80C400 C應用程序。
1.安裝IAR Embedded Workbench
2.選擇File→New→Workspace,在工作空間窗口，輸入workspace名稱appnote
3.選擇Project→Create New Project.在出現(xiàn)的對話框中，輸入項目名稱hellowworld,并確定選擇了8051作為工具鏈
4.當左側的項目窗口打開時，選擇Project→Add Files…在彈出的對話框中，將files of type改為匯編程序文件。添加文件Cstartup.s51,該文件可在Download的zip文件中找到
5.雙擊并打開文件Cstartup.s51.找到程序段聲明RSEG CSTART:CODE:ROOT（0）。這是代碼段的開始。變量段的起始地址在link51ew_400.xcl中聲明。代碼的開始在文件中的0x400000h進行聲明。另外，應有一個DB 'TINI'行，后跟另一個DB, high（？INIT）',帶有注釋Target Bank.這樣就可以確保應用程序對應于TINIm400 flash的起始地址
6.建立新文件main.c.在該文件中寫入如下代碼：
#include
#include
void main ()
{
printf("Test program using IAR compiler");
while (1)
{
}
保存文件內容。通過選擇Project→Add Files,然后在文件對話框中選擇main.c,這樣就把剛建立的文件加入到項目hellowworld中。確定加入的文件就是您建立的文件main.c;因為在默認目錄中很有可能存在另一個具有相同名字的文件
7.同樣，將文件low_level_init.s51和putchar.c加入到項目中。low_level_init.s51文件包含初級DS80C400初始化程序；putchar.c文件包含將字符輸出至默認控制臺的初級程序
8.從ftp://ftp.dalsemi.com/pub/tini/ds80c400/c_libraries/iar/bin/init.zip復制ROM initialization庫文件，并將其解壓縮到相同目錄下。將rominit.r51庫文件添加到項目中
9.在編譯Hello_World應用程序之前，我們需要配置IAR工具鏈來滿足DS80C400的目標要求
1）。選擇Project→Options→General
單擊Target標簽并瀏覽，在Derivative中選擇DS80C400.將Extended stack at:對應的地址值改為0xFFDC00.這是因為IAR起始代碼重新定位DS80C400硬件堆棧至0xFFDC00.對應這些設置請參考圖1.
單擊Data Pointer標簽。選擇Number of DPTRs = 1.這是因為由Dallas Semiconductor所提供的庫文件是在該選項下產生。
圖1. 選擇新的IAR 8051項目Target選項
2）選擇Project-Options→Options→ICC8051
單擊Code標簽。選擇Optimizations下的Size和None.
單擊List標簽。選擇Output List File和Output assembler File.
單擊Preprocessor標簽。在include路徑中放入以下程序：
$TOOLKIT_DIR$INC
$TOOLKIT_DIR$INCCLIB
$TOOLKIT_DIR$srclib
$TOOLKIT_DIR$srclibclib
include
上面最后一行是庫的頭文件（*.h）所處的include路徑。確定頭文件在上面指定的路徑中。$TOOLKIT_DIR$與IAR安裝路徑有關（例如，c:/program files/iar systems/embedded workbench 3.n/8051）。
3）選擇Project→Options→A8051
單擊List標簽。選中Output List File.
單擊Preprocessor標簽，在include路徑中放入以下程序：
$TOOLKIT_DIR$INC
$TOOLKIT_DIR$srclib
include
上面最后一行是庫的頭文件（*.h; *.inc）所處的include路徑。確定頭文件在上面指定的路徑中。
4）。選擇Project-→Options→XLINK
單擊Output標簽
在Output file中，選擇Override default,并將文本文件名改為hello_world.hex.
在Format中，選擇Other,并從選項中選擇Intel Extended.詳情請參考圖2.
單擊List標簽。選擇Generate Linker Listing.
單擊include標簽，參考圖3.
選擇Ignore CSTARTUP in Library.
單擊Override default,將文件名改為$TOOLKIT_DIR$configlnk51ew_400.xcl. $TOOLKIT_DIR$與IAR安裝路徑有關（例如，c:/program files/iar systems/embedded workbench 3.n/8051）。確定文件lnk51ew_400.xcl和lnk_base_400.xcl在指定的路徑中。可在zip文件Download中找到這些文件。
圖2. 選擇新的IAR 8051項目的XLINK Output選項。
圖3. 選擇新的IAR 8051項目的XLINK Include選項。
圖3. 選擇新的IAR 8051項目的XLINK Include選項。
建立Hello_World應用程序。如果正確完成了每一步，建立過程應不會出現(xiàn)錯誤或警告信息；之后會在
現(xiàn)在已經生成了可執(zhí)行文件，我們需要將應用程序裝載到TINIm400模塊中并運行。
將示例應用程序裝載到TINIm400模塊：
本節(jié)說明如何使用Maxim/Dallas Semiconductor提供的Microcontroller Tool Kit （MTK）工具將IAR編譯器生成的hex文件裝載到TINIm400驗證模塊中。目前可用的MTK版本僅支持Windows.如果您的開發(fā)環(huán)境不是Windows?,需要使用JavaKit應用程序來裝載和執(zhí)行應用程序。要使用JavaKit,您必須具備Java Runtime Environment? （版本至少為1.2），并且安裝了Java Communications API?.JavaKit工具包含在MxTNI軟件開發(fā)包中。請下載MxTNI SDK.在撰寫本文時，發(fā)布的最新固件版本是1.15.運行JavaKit的指導說明可在TINI SDK docs目錄下的Running_JavaKit.txt文件中找到。如果您在運行MTK或JavaKit時遇到問題，可能其他人已經遇到過類似問題并已在Dallas Semiconductor討論組公布。您可以在討論組搜索現(xiàn)有文章（和新發(fā)表的文章）。
在此可下載最新版本的應用程序。要安裝MTK,請運行安裝文件并按照提示操作。成功安裝后，將會添加一個新的菜單組：Start→All Programs→Dallas Semiconductor MTK.MTK啟動后，會出現(xiàn)圖4. 所示的對話框。
圖4. 啟動時 MTK選項。
選擇TINI選項，以操作TINIm400評估板。
選擇了TINI之后，會打開MTK主窗口。從Options→Configure Serial Port菜單選項中選擇您用來與TINIm400通信的串口。然后，選擇Tini→Tini Options 菜單，就會出現(xiàn)下面的對話框。選擇DSTINIm400按鈕，配置MTK用于和TINIm400板通訊。圖5顯示了帶有DSTINIm400按鈕的對話框。
圖5. 選擇TINIm400配置選項。
選擇Tini→Open COMx在xxx baud菜單選項打開串口。接著選擇Tini→Reset 選項復位評估板。會出現(xiàn)DS80C400的裝載提示，如下所示：
DS80C400 Silicon Software - Copyright （C） 2002 Maxim Integrated Products
Detailed product information available at http://www.maxim-ic.com
Welcome to the TINI DS80C400 Auto Boot Loader 1.0.1
>
從File菜單中選擇Load HEX File.找到并選擇我們剛才生成的hello_world.hex文件。加載程序后，有兩種方法運行它。因為我們將程序加載到40區(qū)，您可以輸入：
> B40
> X
要選擇40區(qū)并運行那里的代碼，您也可以輸入：
> E
這會使ROM查找可執(zhí)行代碼。它查找一個標識當前區(qū)具有可執(zhí)行代碼的特定標簽。此標簽由文本'TINI'和隨后的當前區(qū)號碼組成，并位于當前區(qū)的0x0002地址。應用程序的起始代碼采用下面幾行聲明該標簽：
?VECTOR_TABLE:
sjmp ?INIT
DB 'TINI' ; Tag for TINI Environment 1.02c
; or later （ignored in 1.02b）
DB high（？INIT） ; Target bank
注意sjmp ?INIT語句位于0x40區(qū)的0x0000地址。其后緊跟著可執(zhí)行標簽{ 'T', 'I', 'N', 'I', 0h},由于sjmp語句為兩個字節(jié)，所以該標簽地址位于0x0002處。當您鍵入E時，ROM從C0h區(qū)開始向下搜索可執(zhí)行代碼。如果您鍵入E時，執(zhí)行了其它代碼，則意味著ROM在一個比您的代碼裝載位置0x400000更高的地址找到了一個可執(zhí)行標簽。如果出現(xiàn)這種情況，您可能需要找到此標簽的位置，并刪除那個區(qū)的內容。
與ROM以及IAR ROM庫接口
在高速微控制器用戶指南DS80C4003補充資料中說明了在匯編語言中調用ROM函數的過程。但是，在C中調用這些ROM函數會復雜一些。必須將參數從IAR C編譯器的規(guī)則轉換成ROM使用的規(guī)則。IAR編譯器通過硬件堆棧和寄存器相結合的方式傳遞參數。ROM函數以多種不同方式接受參數。例如，socket函數接收存儲在一個參數緩沖器中的參數。相反，許多功能函數接收由特殊功能寄存器或堆棧存儲器傳遞的參數。為了從IAR調用方式轉換為ROM參數方式，Dallas Semiconductor已經編寫了訪問ROM函數的庫。
在您的C程序中使用ROM函數只需包含一個頭文件并與相應的庫文件連接即可。用于IAR編譯器的ROM庫包括：
ROM初始化程序
DHCP客戶端
進程調度
Sockets （TCP、UDP和Multicast）
TFTP客戶端
功能函數（CRC16, 隨機數）
在撰寫本文時，還沒有為IAR編譯器提供包括文件系統(tǒng)、郵件客戶端和HTTP服務器之類的擴展庫。請關注IAR庫主頁上的DS80C4004升級信息，我們會添加更多支持IAR的庫。
簡單應用： HTTP服務器
這里編寫了一個簡單的http服務器說明如何使用一些ROM庫函數，特別是socket和進程調度庫。該示例應用程序由兩個模塊組成：一個HTTP服務器和一個SNTP客戶端。主程序生成一個新的子任務來運行http服務器，用于處理80端口上的客戶連接。父任務每60秒會試圖通過時間服務器同步當前時間。
SNTP客戶端模塊
以下代碼實現(xiàn)SNTP客戶端模塊的核心功能。
socket_handle = socket（0, SOCKET_TYPE_DATAGRAM, 0）；
for （i=0;i<256;i++）
buffer[i] = 0;
// set a timeout of about 2 seconds
buffer[0] = 0x0;
buffer[1] = 0x0;
buffer[2] = 0x8;
buffer[3] = 0x0;
setsockopt（socket_handle, 0, SO_TIMEOUT, buffer, 200）；
buffer[2] = 0; //reset since we used this in call to setsockopt
buffer[0] = 0x23; // No warning/NTP Ver 4/Client
address.sin_addr[12] = TIME_NIST_GOV_IP_MSB;
address.sin_addr[13] = TIME_NIST_GOV_IP_2;
address.sin_addr[14] = TIME_NIST_GOV_IP_3;
address.sin_addr[15] = TIME_NIST_GOV_IP_LSB;
address.sin_port = htons（NTP_PORT） // port number
sendto（socket_handle, buffer, 48, 0, &address, sizeof（struct sockaddr））；
recvfrom（socket_handle, buffer, 256, 0, &address, sizeof（struct sockaddr））；
//IAR uses little Endian for storing data, so reorganize the data before //converting it to long
buffer[0]=buffer[43];
buffer[1]=buffer[42];
buffer[2]=buffer[41];
buffer[3]=buffer[40];
timeStamp = *（unsigned long *）（&buffer[0]）；
formatTimeString（timeStamp, "London", last_time_reading_1）；
formatTimeString（timeStamp - （6 * SECONDS_PER_HOUR）， "Dallas", last_time_reading_2）；
formatTimeString（timeStamp + （5 * SECONDS_PER_HOUR） + （30 * SECONDS_PER_MINUTE）， "Bangalore", last_time_reading_3）；
formatTimeString（timeStamp - （10 * SECONDS_PER_HOUR）， "Honolulu",
last_time_reading_4）；
last_reading_seconds = getTimeSeconds（）；
closesocket（socket_handle）；
SNTP客戶端模塊是通過RFC 1361實現(xiàn)的。SNTP模塊通過使用UDP協(xié)議和time.nist.gov通信，并請求一個時間標記。需注意撰寫本應用筆記時還不能提供DNS查找支持，因此time.nist.gov的IP地址是人工設定的。
首先，創(chuàng)建一個數據包socket并分配一個大約2秒（0x800==2048毫秒）的超時。這樣會保證如果和我們選中的服務器通信失敗，我們不會無休止地等待響應。
接下來的一行用來設置請求選項。在RFC 1361的第3節(jié)對這些位進行了說明。0x23在一個閏秒不產生告警，要求使用版本4 NTP,并聲明模式為Client.我們使用普通數據包函數sendto和recvfrom請求發(fā)送并接收響應后，將時間標記的秒賦予變量timeStamp,然后調整至參考日期1970年1月1號。用函數formatTimeString將時間標記轉換成一個可讀字符串，比如說"In London it is 05:33:19 on May 11, 2005".
用函數getTimeSeconds 確定基于DS80C400內部時鐘的最后一次更新時間。由于程序大約每60秒更新一次，HTML網頁time.html將會使用該數值來報告上一次時間更新后已經過了多長時間。最后，關閉socket,SNTP客戶端進入另一個60秒的休眠期。
簡單HTTP服務器
這個時間服務器應用程序的另一個子模塊為web服務器。此應用程序中的HTTP服務器實現(xiàn)了一個RFC 2068中描述的HTTP服務器簡易版本。在我們的版本中，僅支持GET方法，忽略輸入頭文件，并且?guī)缀醪唤o出輸出包頭。在撰寫這篇應用筆記時尚未提供文件系統(tǒng)庫，因此示例應用程序動態(tài)地生成HTML網頁。
通過調用Berkley-style socket函數來創(chuàng)建服務器socket.這使得建立一個服務器socket十分容易。以下代碼給出我們的簡易HTTP服務器的創(chuàng)建、綁定和接受新連接。
struct sockaddr local;
unsigned int socket_handle, new_socket_handle, temp;
socket_handle = socket（0, SOCKET_TYPE_STREAM, 0）；
local.sin_port = htons（80）；
bind（socket_handle, &local, sizeof（local））；
listen（socket_handle, 5）；
printf（"Ready to accept HTTP connections…r
"）；
// here is the main loop of the HTTP server
while （1）
{
new_socket_handle = accept（socket_handle, &address, sizeof（address））；
handleRequest（new_socket_handle）；
closesocket（new_socket_handle）；
}
注意當接收到一個新的socket時，這一簡易應用程序不會啟動一個新的線程或進程處理該請求，而是在同一進程中處理請求。任何優(yōu)于該演示的HTTP服務器都會在一個新的線程中處理到來的請求，允許同時發(fā)生多個連接并能進行處理。請求處理完畢后我們關閉socket并等待下一個到來的連接。
handleRequest方法從接入的請求中解析出文件名并且驗證請求方法為GET.不允許使用其它方法（即使是POST、HEAD或OPTIONS）。
為IAR編譯器編寫DS80C400匯編函數的注意事項
IAR文檔提供了在8051匯編中編寫程序，可從C程序中調用的方法。若8051匯編函數由IAR編譯器編寫的C程序來調用，在編寫這些匯編語言時需切記以下幾點。如果沒有可用的寄存器傳遞變量時，會將這些變量以Little Endian順序壓入堆棧。
1.函數參變量傳遞約定
下表說明了變量的傳遞方式。
下表顯示了函數返回值的規(guī)則。
函數int foo（int x, int y,void* ptr）；的變量和返回值的傳遞如下：
2.數據類型存儲規(guī)則
IAR遵循Little Endian存儲規(guī)則。注意，IAR使用最低有效字節(jié)在前的二進制數據存儲格式。
例如，一個4字節(jié)長的數值0xDEADBEEF,將會按如下方式存儲：
3.一個簡單的匯編程序與'C'接口
本節(jié)演示如何編寫一個匯編程序并用IAR Embedded Workbench與'C'程序接口。應用程序交換16位和32位字節(jié)，并將交換后的字節(jié)輸出到默認的控制臺。C的可調用函數原型是int ltob（ int *shortptr , long *longptr）。
本示例程序由兩個文件組成：main.c和eswap.s51.main.c調用我們用匯編語言編寫的示例函數ltob（）。創(chuàng)建一個新項目，命名為endian;添加cstartup.s51、low_level_init.s51、putchar.c文件以及Dallas Semiconductor ROM初始化庫rominit.r51.詳細資料請參考上述從8051 IAR Embedded Workbench開始。
用以下內容來創(chuàng)建一個新的main.c文件，并將該文件添加到項目endian中。在C中，必須聲明一個函數，以便讓編譯器知道如何調用它。ltob（）函數在main（）之前聲明。注意在成功運行后函數ltob（）會返回'0',而且，如果任一指針為NULL則返回非零值。程序應向控制臺輸出以下結果：
創(chuàng)建一個新文件eswap.s51,輸入以下匯編代碼，并將它加入到項目endian中。這個匯編程序將我們的函數ltob（）聲明為PUBLIC,因此它能夠由'C'程序調用。ltob（）的第一個參數是指針，并通過DS80C400控制器的寄存器r3:r2:r1來傳遞。第二個參數也是一個指針，由IAR編譯器壓入偏移3至5堆棧（偏移3含有最低有效字節(jié)，偏移5含有最高有效字節(jié)）。首先，函數重新找到堆棧中存儲的指針（指向一個32位值），交換它所指向的值，將交換后的字節(jié)存儲在相同位置。同樣，16位值也被字節(jié)交換并存儲在交換前的同一位置。注意，通過匯編函數來保留寄存器r6和r7.這是因為IAR編譯器將這些寄存器視為永久寄存器，意味著任何函數調用都不應修改這些寄存器。
#include "reg400.inc"
r0_b0 equ 0 ; Register bank 0 equates.
r1_b0 equ 1
r2_b0 equ 2
r3_b0 equ 3
r4_b0 equ 4
r5_b0 equ 5
r6_b0 equ 6
r7_b0 equ 7
PROGRAM ENDIAN_SWAP
PUBLIC ltob
RSEG FAR_CODE:CODE:NOROOT（0）
; ********************************************************************
;
; int ltob（unsigned int* shortptr, unsigned long* longptr）
;
; ********************************************************************
ltob:
// shortptr is in r3:r2:r1
// longptr is in stack at offset 5
; get the longptr stored in the stack
mov a,SP
clr c
subb a,#5
mov b,a
mov a,esp
anl a,#0x3
orl a,#0xDC ; extended stack is at 0xff dc00
subb a,#00 ; subtract 0x0005 to point to MSB of 2 nd argument
mov DPX,#0xFF
mov DPH,a
mov DPL,b
push r6_b0 ; save r6:r7 for the compiler
push r7_b0
movx a,@DPTR
mov r4,a ;store least significant byte of 'longptr' in r4
inc DPTR
movx a,@DPTR
mov r5,a ;store middle byte of 'longptr' in r5
inc DPTR
movx a,@DPTR
mov r6,a ;store most significant byte of 'longptr' in r6
mov a,r4_b0
orl a,r5_b0
orl a,r6_b0
jz ltob_err ; is （longptr == NULL）？
mov dpx,r6_b0 ; point to the memory where 'longptr' is pointing to
mov dph,r5_b0
mov dpl,r4_b0
pop r6_b0 ; restore r6:r7 for the compiler
pop r7_b0
push dpx
push dpl
movx a,@dptr ; get the long value （in r4:r3:r2:r1） from the memory
mov r4,a
inc dptr
movx a,@dptr
mov r5,a
inc dptr
movx a,@dptr
mov r6,a
inc dptr
movx a,@dptr
mov r7,a
inc dptr
pop dpl
pop dph
pop dpx
mov a,r7_b0 ; swap the long value bytes and store it in memory
movx @dptr,a
inc dptr
mov a,r6_b0
movx @dptr,a
inc dptr
mov a,r5_b0
movx @dptr,a
inc dptr
mov a,r4_b0
movx @dptr,a
mov a,r1_b0 ; is （shortptr == NULL）？
orl a,r2_b0
orl a,r3_b0
jz ltob_err
mov dpx,r3_b0 ; point to a memory where the 'shortptr' is pointing to
mov dph,r2_b0
mov dpl,r1_b0
push dpx
push dph
push dpl
movx a,@DPTR ; get the integer value from memory
mov r2,a
inc dptr
movx a,@dptr
mov r1,a
inc dptr
pop dpl
pop dph
pop dpx
mov a,r1_b0 ; swap the integer bytes
movx @dptr,a
inc dptr
mov a,r2_b0
movx @dptr,a ; bytes of an integer are swapped and stored in memory
mov r3,#00 ; return 'success'
mov r2,#00
sjmp ltob_exit
ltob_err:
mov r3,#00 ; return 'error'
mov r2,#01
ltob_exit:
ret
END ; end of assembly program
局限性以及開發(fā)問題
以下是使用6.11A版的IAR編譯器時發(fā)現(xiàn)的局限性：
IAR編譯器用堆棧存儲本地變量。在DS80C400中，堆棧限制為1024字節(jié)。DS80C400庫的默認堆棧交換為384字節(jié)（ROM_SAVESIZE） .如果您的程序聲明了多個堆棧變量，確保該限制也適當地變化。要改變默認任務的交換大小，使用Dallas Semiconductor的task_genesis（unsigned int savesize）庫或rom400_task.h中定義的task_fork（unsigned char priority, unsigned int savesize），并給savesize參數提供正確的值。
printf、sprintf等函數存在一些問題：只有選擇了'lowest optimization level'函數才能正常工作。要選擇優(yōu)化等級，找到project→options→ICC8051,并選擇Code標簽中的'None'.
IAR printf, sprintf的默認庫不能正常工作。要使它們正常工作，您的C程序應包含IAR提供的C文件（如#include
結論
Dallas Semiconductor為IAR編譯器提供支持C程序訪問DS80C400 ROM軟件的函數。用C程序能夠訪問網棧、存儲管理器、進程調度器以及DS80C400的其它許多函數。使用C語言的DS80C400微控制器開發(fā)者能夠編寫出更精簡的應用程序，賦予系統(tǒng)足夠的速度、能力和代碼空間。Dallas Semiconductor正致力于將所有目前工作與Keil編譯器的DS80C400庫移植到IAR.請經常訪問DS80C400 IAR庫主頁獲得升級。