MCS -51單片機在我國應(yīng)用最為廣泛、經(jīng)久不衰。以往單片機應(yīng)用程序主要用匯編語言編寫。由于匯編語言程序的可讀性和可移植性都較差，采用匯編語言編寫單片機應(yīng)用程序不但周期長，而且調(diào)試和排錯也比較困難。為了提高編制單片機應(yīng)用程序的效率，改善程序的可讀性可移植性，采用高級語言無疑是一種最好的選擇。C語言是一種通用的計算機程序設(shè)計語言，既具有一般高級語言的特點，又能直接對計算機的硬件進行操作，表達和運算能力也較強，許多以往只能采用匯編語言來解決的問題現(xiàn)在都可以改用C語言解決。德國Keil Software公司多年來致力于單片機C語言編譯器的研究。該公司開發(fā)的Keil C51是一種專為8051單片機設(shè)計的高效率C語言編譯器，符合ANSI標(biāo)準(zhǔn)，生成的程序代碼運行速度極高，所需要的存儲空間極小，完全可以與匯編語言相比美。

近年來，Keil C51不斷升級，目前最高版本為V6.20。高版本的Keil C51編譯器，尤其是Keil μVision2（基于Windows的C51集成編譯環(huán)境）以其性能優(yōu)越、使用方便，受到了眾多單片機愛好者的歡迎。Keil C51以軟件包的形式向用戶提供主要包括C51交叉編譯器、A51宏匯編器、BL連接定位器等一系列工具和μVision2、軟件仿真器dScope51等開發(fā)平臺。C51具有豐富的函數(shù)庫，包含100多種功能函數(shù)，為用戶編程提供了極大的方便。C51程序可實現(xiàn)與匯編語言的接口，兩者相互之間的調(diào)用十分方便。

但目前支持高版本Keil C51編程的仿真器不多，且價格較高。為此Keil C51提供了Monitor-51仿真板的制作方法，但無完整的硬件電路圖，軟件設(shè)置也比較繁瑣。http://www.c51bbs.com。也有關(guān)于自制Monitor-51仿真板的專門討論，有很多愛好者在制作仿真板時遇到一些問題，當(dāng)然也有成功者。筆者也是Keil C51的用戶，并成功自制了Monitor-51仿真板，有一些心得。本文提供了Monitor-51仿真板的硬件電路，并對其進行了分析，詳細說明了監(jiān)控程序的生成方法，對使用中常出現(xiàn)的問題給出了解決方法。

1 硬件電路

Monitor-51仿真板的硬件資源要求如下：

·5K字節(jié)的程序存儲空間，用于存放監(jiān)控程序；

·256字節(jié)的外部數(shù)據(jù)存儲單元（系統(tǒng)需要）和可選的5K字節(jié)的跟蹤緩沖區(qū)；

·足夠大的外部數(shù)據(jù)存儲空間用于裝載完整的用戶應(yīng)用程序；

·串行口及一個用作波特率發(fā)生器的內(nèi)部定時器；

·6字節(jié)的堆?？臻g，用于用戶程序的測試；

·如果用戶程序大于64K字節(jié)，P1口的部分引腳要用于程序存儲空間擴展；

·其它資源均可為應(yīng)用程序所用。

根據(jù)以上要求，筆者設(shè)計的Monitor-51仿真板電路原理如圖1。

需要說明的是，圖1中存放用戶程序的32K字節(jié)外部數(shù)據(jù)存儲器62256的OE（輸出允許引腳），是將CPU的PSEN和RD信號相與后再與之相連，稱為von Neumann接法。此時外部數(shù)據(jù)存儲器在PSEN有效時，就相當(dāng)于外部程序存儲器，當(dāng)然監(jiān)控程序的存放地址空間不斷與這種接法的外部數(shù)據(jù)存儲空間相重復(fù)。Von Neumann接法的另一個作用是調(diào)試時可以在用戶程序代碼中設(shè)置斷點，監(jiān)控程序修改用戶程序代碼在所有的斷點處插入ACALL指令。

2 監(jiān)控程序

Monitor-51仿真板的監(jiān)控程序可用Keil C51提供的INSTALLBAT批處理文件生成，此文件在路徑下，須在DOS環(huán)境下執(zhí)行，語法如下：

INSTALL serialtype [xdatastart [codestart [BANK] [PROMCHECK]]],[]為可選項。

命令中的各參數(shù)解釋如下：

serialtype:串行通信設(shè)置，現(xiàn)將有關(guān)MCS-51系列單片機的serialtype設(shè)置的含義列于表1中。

表1 MCS-51系列單片機的serialtype設(shè)置含義


xdatastart：指定Monitor-51監(jiān)控程序使用的外部存儲單元的頁號（一頁為256字節(jié)）即上節(jié)所需硬件資源的第2項，取值為0-FF之間的十六進制數(shù)，缺省值為 FF。例：xdatsatart=FF，則X：0xFF00..X：0xFFFF(X表示外部數(shù)據(jù)存儲單元)被Monitor-51監(jiān)控程序存放內(nèi)部變量，用戶應(yīng)用程序不能使用。

Codestart：指定監(jiān)控程序代碼在程序存儲起始頁數(shù)，即起始位置，取值為0～F0之間的十六進制數(shù)，缺省值為0。

BANK：可選項，為代碼區(qū)分組的應(yīng)用程序安排，應(yīng)用程序不超過64K，一般不選此項。

PROMCHECK：可選項，Monitor-51監(jiān)控程序在CPU復(fù)位時檢查在程序存儲區(qū)0地址處是EPROM還是RAM。

例：INSTALL 0 7F 0

這條命令將設(shè)置波特率為9600bps，內(nèi)部定時器1為波特率發(fā)生器，要求CPU時鐘為 11.059MHz，Monitor-51內(nèi)部變量空間為：X： 0X7F00..X：0x7FFF,Monitor-51監(jiān)控程序代碼起始地十為：C：0x0000(C表示程序存儲單元)。該命令生成一個 MON51.HEX,將其固化在EPROM中即可使用。

應(yīng)該提醒的是，INSTALL批處理命令中主要用到兩個匯編文件：INSTALL.A51和MON_BANK.A51。根據(jù)硬件配置的具體情況，可能要作一些修改。

INSTALL.A51中修改項主要有兩項：

（1）中斷偏移量設(shè)置：當(dāng)Monitor-51監(jiān)控程序在ROM中起始地址為0時，采用von Neumann接法的外部數(shù)據(jù)存儲器起始地址為8000H，則中斷偏移量必須設(shè)成8000H，而用戶應(yīng)用應(yīng)用將存放在8000H之后。 INSTALL.A51中的INT_ADR_OFF定義如下：

INT_ADR_OFF EQU 8000H。

（2）波特率修改：Monitor-51的波特率一般設(shè)置成9600bps或自適應(yīng)。若要改成其它波特率，如4800bps，則修改“InitSerial：”節(jié)中的定時器初始化值。

INSTALL.A51中還有許多其它設(shè)置，一般不作修改。

MON_BANK.A51是為代碼區(qū)分組的應(yīng)用程序安排的，此處不作討論。

3 使用中的幾個問題

按前兩節(jié)提供的硬件電路圖和監(jiān)控程序，如果仿真板與目標(biāo)系統(tǒng)連接無誤，就可調(diào)試使用。但仿真板與目標(biāo)系統(tǒng)連接有問題或Keil C51軟件設(shè)置不當(dāng)會遇到一些麻煩，在程序調(diào)試中的主要錯誤與警告有：

ERROR 22：NO CODE MEMORY AT 0x80xx，這是因為仿真板用于存放用戶程序的外部數(shù)據(jù)存儲空間與目標(biāo)系統(tǒng)地址存在沖突。應(yīng)檢查硬件電路予以解決。

ERROR L107：ADDRESS SPACE OVERFLOW，這是因為用戶程序大于μVision2中設(shè)定的允許長度?？蓪⒂脩舫绦蛟试S長度設(shè)到仿真板許可的最大值；若還不能解決，可將程序分段進行調(diào)試。

WARNNING L1：NURESOLVED EXTERNAL SYMBOL，多數(shù)程序員都遇到過此警告，這是由于在生成Monitor-51監(jiān)控程序時（執(zhí)行INSTALL批處理命令）沒有使用[BANK]選項。解決方法是將Startup.A51文件中第140、141行最前面加“；”號注釋掉。Startup.A51是加入到用戶工程文件中的匯編程序，使用 Monitor-51仿真板必須加入此文件。

由于Monitor-51仿真板比較簡單，占用了一些系統(tǒng)資源，有時給用戶帶來了不便。程序員實際編程中常要解決以下兩個問題：

（1）串行接口功能：串行通信是MCS51單片機經(jīng)常要用到的功能，而MCS-51系列單片機只有一個串行通信接口，在與PC機相連的仿真狀態(tài)時，串口用于與 PC機通信。若在應(yīng)用程序中也用到串行口，就會發(fā)生沖突。解決方法是用戶程序裝載完畢后，運行用戶程序，再斷開仿真板與PC機的串行通信線。這樣串口就可歸用戶程序使用了，當(dāng)然這時PC機就不能在線調(diào)試了。

（2）外部存儲空間：用戶程序越長，占用的外部數(shù)據(jù)存儲空間將越大。解決的方法是對較長的程序進行分段調(diào)試，所有的程序完成后在軟件仿真狀態(tài)（不用 Monitor-51仿真板）生成一個完整的HEX文件。另外，如果系統(tǒng)中還有其它接口器件占用外部數(shù)據(jù)存儲空間，要合理安排。如有一EEPROM要存放歷史數(shù)據(jù)，可以在調(diào)試過程中用#define預(yù)處理命令將存放歷史數(shù)據(jù)的存儲空間定義在較小的范圍內(nèi)，程序編完后再修改范圍進行編譯生成HEX文件。

筆者有多年的匯編語言編程經(jīng)歷，改用Keil C51后感覺很好，編程效率大為提高。經(jīng)過一段時間摸索，自制成了Monitor-51仿真板。使用Monitor-51仿真板，給調(diào)試程序帶來了極大的方便。雖然仿真板占用了一些系統(tǒng)資源，但經(jīng)合理安排，一般的應(yīng)用程序還是可以承受的。