CN101446937B - Mon08接口批量数据传输方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种MON08接口批量数据传输方法，其特征在于，包括下列步骤：(1)编写串行通信程序，编译成目标代码，所述串行通信程序中，在数据传输时，对每64～512字节数据进行一次校验；(2)采用基本的MON08接口通信方法将步骤(1)的目标代码发送至目标MCU的内存中并执行；(3)由编写的串行通信程序将所需传输的数据传输至目标MCU，实现MON08接口的批量数据传输。本发明通过改进MON08接口的通信流程及通信方式，大大加快了大批量数据传输的通信速度，同时保证了数据传输的可靠性。

Description

MON08接口批量数据传输方法

技术领域

本发明涉及HC08系列微控制器的编程调试接口批量数据传输方法，具体涉及一种用于MON08接口的数据通信，实现高速批量数据传输。

背景技术

HC08系列MCU有近百种型号，具有稳定性好、功耗低、带有Flash存储器等特点，在嵌入式系统中被广泛选用。MON08接口是Freescale HC08系列微控制器(MicroController Unit，MCU)的编程调试接口，在嵌入式产品的研发及生产阶段，大批量数据都要通过编程接口下载到MCU的存储器中，而MCU的下载及调试过程中，绝大部分时间都消耗在数据传输上，擦写Flash的时间很短。因此，提高编程接口的数据传输速率，可以有效地提高嵌入式产品的研发和生产效率。

HC08系列MCU可以工作在两种模式：用户模式和监控模式。用户模式是MCU上电复位后，转向复位矢量所指向的地址，执行Flash中的用户程序。监控模式是MCU在上电复位后，执行监控ROM中的程序(MCU出厂时，固化在芯片中的程序)。监控模式下MCU和外界通过MON08接口进行交互，标准的MON08接口如图1所示。MCU进入监控模式需要一些外界条件，例如：IRQ引脚加高电压(1.5倍VDD)、某些I/O口的特定电平。

在监控模式下，微控制器内部的监控ROM程序开始工作，并通过I/O口实现单线半双工串行通信，为连接的主机提供服务，这里的主机可能是PC机，也可能是另一个MCU。监控模式下MCU以标准不归零(NRZ)的数据格式进行异步串行通信，每传输1字节需要1位开始位、8位数据位和1位停止位，共计10位，数据传输速率为9600bps(HC08中的GZ60系列是7200bps)。

MON08接口的基本功能是将用户程序写入到MCU的Flash存储器中，Flash的擦写是需要一定的时序来完成的，直接的MON08接口通信是不能实现的。监控ROM程序提供了6条指令，实现对MCU内存地址的读、连续读、写、连续写、读堆栈指针、运行内存中的程序(执行RTI命令)。有了这6条指令，主机首先把Flash擦写程序的目标代码发送到目标MCU内存中，再发送一批用户程序目标代码到目标MCU内存中，执行写Flash程序，将该批数据写入，然后再发送下一批程序代码、写入，直到所有程序数据写入完毕。这里将用户程序代码分批的原因在于：①对Flash的写入是按页的方式来进行的，不同的MCU其页大小也不相同，GP32的Flash页大小为128字节；②HC08系列MCU内存较小，通常在128B～2KB，一次缓存的数据不可能太多。

这些监控指令的执行也需要遵从严格的时序要求，主机每发送一字节，目标MCU都会将该字节返回给主机，供主机校验。图2给出了向特定内存单元写数据的时序图，向目标MCU指定内存写一字节数据需要先发送写命令(命令代码是0x49)，再发送内存地址高字节和低字节，然后发送数据，每一字节都需要等待对方的回应，最后还需要等待12位的延时，才可以发送下一个命令。因此，向目标MCU内存写1字节数据需要时间为：

1+10+2+10+1+10+2+10+1+10+2+10+1+10+2+10+1+11+1＝105位时间

在批量数据传输时，写第一字节需要地址信息，后续字节使用连续写命令(0x19)，省略地址信息，发送1字节时间为：105-46＝59位

则发送32KB的数据所需要理论时间为：

32×1024×59÷9600＝201.4秒

用基本的MON08接口通信传输32KB数据最少需要3分半钟，而程序下载时还需要擦除、写入、写入校验等时间，对于开发者或生产者来说，这是一个漫长的时间。

因此，基本MON08接口通信的数据传输率很低，不适合于批量数据传输。

发明内容

本发明目的是提供一种MON08接口批量数据传输方法，通过方法的改进，提高MON08接口通信的数据传输率，以加快开发和生产速度。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种MON08接口批量数据传输方法，包括下列步骤：

(1)编写串行通信程序，编译成目标代码，所述串行通信程序中，在数据传输时，对每64～256字节数据进行一次校验；

(2)采用基本的MON08接口通信方法将步骤(1)的目标代码发送至目标MCU的内存中并执行；

(3)由编写的串行通信程序将所需传输的数据传输至目标MCU，实现MON08接口的批量数据传输。

上述技术方案中，所述步骤(1)中的串行通信程序既可以采用异步通信方式进行数据传输，也可以采用同步通信方式进行数据传输。为了加快传输速度，优选采用同步通信方式进行数据传输。

其中，所述同步通信方式是，主机方发送数据时，先发送4个周期的“低电平”同步信息，然后发送数据位，并将数据位信息持续10个周期；接收方在接收到同步信息后，延时8个周期后接收信息位；主机方在接收数据时，先发送4个周期的同步信息，然后将I/O口置为输入状态，延时6个周期后接收信息位；接收方在接收到同步信息后，把需要发送的信息位发送到线上。

将基本的MON08通信方法称为第一种方法，将本发明中采用异步通信方式进行数据传输的方法称为第二种方法，将本发明中采用同步通信方式进行数据传输的方法称为第三种方法，下面从传输速度、可靠性等方面对这三种通信进行比较。

1)传输速度

基本的MON08通信方法速度最慢，第二种方法较快，第三种方法最快。第一种方法完全使用基本的MON08接口通信，每个字节均需校验，传输延时较多，且通信速率限制在9600bps。第二种方法由于双方的通信程序都是自己编写，灵活性较大，可以采用9600bps、19200bps，甚至于38400bps的传输速率，校验方法由用户自定义。第三种方法由于采用同步通信方式，速度最快。

2)可靠性

从理论上来讲，第一种通信方法由于对每个字节都进行校验，最可靠。但通过大量的实验验证，后两种采用批量数据校验的方法也是可靠的，数据传输出错的情况约为5‰，并且这种错误也能校验出来。

3)传输距离

第一、二种方法采用异步通信，通信距离可以达到几米。第三种方法使用同步方法，当传输距离长时，线路对信号干扰比较明显，通信质量下降，通过实验验证，传输距离在30厘米范围内，这种通信方法的稳定性很好，但由于开发和生产过程中，接口距离通常很近，因此对本发明的实施并无影响。

可见，由于上述技术方案的采用，本发明与现有技术相比具有下列有益效果：

(1)本发明通过改进MON08接口的通信流程及通信方式，大大加快了大批量数据传输的通信速度，采用现有技术，32KB程序下载用时大约是5分钟而采用本发明的技术方案，下载32KB程序仅需大约10秒钟时间。

(2)本发明在大大提高传输速度的同时，保证了数据传输的可靠性，并且，可以根据传输距离的不同，选择同步或异步方式进行通信，适用范围广。

(3)本发明创造性地通过将100字节左右的通信程序下载到目标MCU上运行，此后由该程序控制通信，来实现传输速度的极大提高，从而不需要对HC08的硬件作任何改动，实现方便。

附图说明

图1是标准的MON08接口的示意图；

图2是现有技术中向特定内存单元写数据的时序图；

图3是实施例一中主机方MON08接口通信流程图；

图4是实施例二中主机向目标MCU发送1位信号的时序图；

图5是实施例二中主机接收目标MCU发送的1位信号的时序图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例一：一种MON08接口批量数据传输方法，包括下列步骤：

(1)编写串行通信程序，编译成目标代码，所述串行通信程序中，在数据传输时，对每64～256字节数据进行一次校验；

(2)采用基本的MON08接口通信方法将步骤(1)的目标代码发送至目标MCU的内存中并执行；

(3)由编写的串行通信程序将所需传输的数据传输至目标MCU，实现MON08接口的批量数据传输。

为了提高数据通信速度，在批量数据传输时，可以对每一批数据进行校验，而不是对每个字节进行验证。这时就不能完全依靠监控ROM中的程序，而需要编写自己的串行通信程序，编译成目标代码，在基本MON08接口通信的支持下，把这些代码发送到目标MCU内存中并执行，后续的数据在自己编写的串行通信程序的支持下进行通信。依据这种思想，主机方MON08接口通信流程如图3所示。

使用自己编写的串行通信程序(该程序编译后的目标代码100字节)，传输32KB数据的理论时间为：

(100×59+32×1024×8)÷9600≈28秒

在编写用于串行通信及校验的程序时，技术要点如下：

1)用I/O口模拟串行通信，通信双方采用相同的通信速率。如果双方的总线频率不相同时，需要精确计算延时的周期数，避免数据传输的错位现象。为了实现精确延时，编程时应该是选用汇编语言。JB8芯片的总线频率是3MHz，GP32进入监控模式后的总线频率是2.4576MHz，采用9600bps速率通信时，JB8和GP32发送1位所需要的周期数分别为313个和256个。

$\frac{1}{9600}\÷\frac{1}{3\×{10}^6}=\frac{30000}{96}\≈313$ $\frac{1}{9600}\÷\frac{1}{2.4576\×{10}^6}=\frac{24576}{96}=256$

2)编译后的目标代码尽可能少。HC08系列MCU是针对低端的应用，内存资源相对较少，通常为几百个字节。在监控模式下进行程序下载，需要放置擦写Flash的程序、串行通信及校验程序、写入Flash页数据以及程序运行的变量堆栈数据，所以串行通信及校验程序需要节省代码量，尽可能选用操作码短的汇编指令。

3)有选择性地使用跳转指令。串行通信及校验程序最终要搬到内存执行，程序运行空间和编译时指定的存储空间可能有所差异，因此程序中使用相对跳转指令BSR和BRA，避免绝对跳转指令JSR和JMP。

4)批数据校验采用“累加和”或“异或”的方式。不带进位的加法指令“ADD  ，X”和异或指令“EOR  ，X”仅需要2个总线周期，执行速度非常快。

实施例二：一种MON08接口批量数据传输方法，包括下列步骤：

(1)编写串行通信程序，编译成目标代码，所述串行通信程序中，在数据传输时，对每64～512字节数据进行一次校验；

(2)采用基本的MON08接口通信方法将步骤(1)的目标代码发送至目标MCU的内存中并执行；

(3)由编写的串行通信程序将所需传输的数据传输至目标MCU，实现MON08接口的批量数据传输。

实施例一中采用的是异步通信方式，更适用于距离较远的场合，而使用MON08接口通信时距离往往较短，可以采用同步方式。因此，本实施例中采用同步通信方式。

主机方发送数据时，先发送4个周期的“低电平”同步信息，然后发送数据位，并将数据位信息持续10个周期；接收方在接收到同步信息后，延时8个周期后接收信息位，如图4所示。

主机方在接收数据时，也先发送4个周期的同步信息，然后将I/O口置为输入状态，延时6个周期后接收信息位；接收方在接收到同步信息后，把需要发送的信息位发送到线上，如图5所示。

这种串行数据通信使用自定义的串行通信协议，所有的通信都是由主机发起和控制，在传送每一位数据时，都是由一个高到低的电平跳变信号来同步。其传送1位信息大约在15个总线周期，则传送1字节用时15×8＝120个总线周期，再加上传输8位所用的循环控制100个总线周期，则传送1字节只需要220个总线周期。用这种同步方式进行数据传输速率要远远高于异步串行数据传输，此时传输32KB字节理论上所用的时间为：

100×59÷9600+(32×1024×220)÷(2.4576×10⁶)≈4秒

说明：用这种方式进行数据通信也依赖于MON08的基本串行通信，其编译后的目标代码大约在100字节，所以在上述时间计算的前一部分是用于传输这些代码的时间。

从上面的计算可以看出，变“异步”为“同步”的MON08接口通信在数据传输上有了质的飞跃。在实际实现时，这种通信方式对信号质量要求较高，避免毛刺信号的干扰，电路设计时要使用滤波电路，布线要合理。编程时，通信双方密切配合，严格遵从时序要求，同时要反复测试确保数据稳定性。

Claims (3)

1.一种MON08接口批量数据传输方法，其特征在于，包括下列步骤：

(1)编写串行通信程序，编译成目标代码，所述串行通信程序中，在数据传输时，对每64～512字节数据进行一次校验；

(2)将步骤(1)的目标代码发送至目标微控制器的内存中并执行，发送的方法是：向目标微控制器指定内存写一字节数据需要先发送写命令，再发送内存地址高字节和低字节，然后发送数据，每一字节都需要等待对方的回应，最后还需要等待12位的延时，才可以发送下一个命令；在批量数据传输时，写第一字节需要地址信息，后续字节使用连续写命令，省略地址信息；

(3)由编写的串行通信程序将所需传输的数据传输至目标微控制器，实现MON08接口的批量数据传输。

2.根据权利要求1所述的MON08接口批量数据传输方法，其特征在于：所述步骤(1)中的串行通信程序采用同步通信方式进行数据传输。

3.根据权利要求2所述的MON08接口指量数据传输方法，其特征在于：所述同步通信方式是，主机方发送数据时，先发送4个周期的“低电平”同步信息，然后发送数据位，并将数据位信息持续10个周期；接收方在接收到同步信息后，延时8个周期后接收信息位；主机方在接收数据时，先发送4个周期的同步信息，然后将I/O口置为输入状态，延时6个周期后接收信息位；接收方在接收到同步信息后，把需要发送的信息位发送到线上。

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