采用MAXQ1850评估套件(EV kit)和面向MAXQ3

摘要：本应用笔记介绍怎样针对MAXQ1850高性能、RISC、安全微控制器开发、构建并调试应用程序。实例采用了MAXQ1850评估套件(EV kit)和Rowley Associates公司提供的CrossWorks C编译器。

引言

Maxim Integrated Products的MAXQ1850是高性能、安全、小封装、32位RISC微控制器，设计用于电子商务、银行和数据安全应用。微控制器执行16位指令，有一个32位数据通道。MAXQ1850在一个时钟周期中执行完成大部分指令，是性能非常高的RISC机。MAXQ1850还具有很多重要的安全特性，包括：

• 支持DES、3DES、AES、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
• 8KB低泄漏电池备电NVSRAM
• 4个自毁输入
• 防篡改探测，可快速擦除密钥/数据。
• 能够探测超范围条件的环境传感器(例如，温度、电压)

MAXQ1850评估套件是安全应用原型开发的理想平台。套件提供一个RS-232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MAXQ1850评估套件

MAXQ1850评估套件电路板如图1所示。下面列出的硬件都包含在评估套件中，用于实现本应用笔记：

1. MAXQ1850评估套件电路板
2. JTAG电路板
3. JTAG电缆(连接MAXQ1850评估套件电路板和JTAG电路板)
4. 9针串行电缆
5. 稳压电源(5V、±5%、300mA、中心正极)

详细电路图(PDF, 776KB)
图1. MAXQ1850评估电路板

MAXQ1850评估电路板和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MAXQ1850评估套件电路板上，短接以下跳线：JU3 (靠近Program开关)；JU4 (靠近Reset开关)；JU30 (靠近处理器左下部)；JU104 (靠近LCD模块的左下部)。连接跳线JU5 (靠近电池)以及JU20 (靠近电源输入)的引脚1 (PCB上的方形焊盘)和引脚2。连接跳线JU21 (靠近处理器的右上部)的引脚2和引脚3。所有其他跳线应打开。
• 在JTAG电路板上，短接JH3。这从JTAG电路板为评估套件电路板提供5V电源。对于这一配置，跳线JH1和JH2为“无关项”。

在JTAG电路板和MAXQ1850套件电路板之间连接JTAG电缆。在JTAG电路板上，电缆上的红条应连接至标有引脚1和引脚2的连接器一侧。在MAXQ1850评估套件电路板上，电缆上的红条应连接至标有引脚1和引脚2的连接器一侧(可以通过PCB背面的方形焊盘来识别引脚1)。

注意，在老的MAXQ1850评估电路板设计中，MAXQ1850微控制器可能采用了插槽。如果是这样，把MAXQ1850插入到插槽中，其无铅指示符“+”朝向插槽中一个角(右下)上标出的点。

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MAXQ1850套件电路板)。最后，将5V电源连接至JTAG电路板的电源连接器(J2)。它也为评估套件电路板提供电源供电。

采用CrossWorks编译器进行设计：WalkLED

在开始使用MAXQ1850评估套件时，我们开发一个简单的应用程序，使电路板上的三个LED闪烁。LED以固定、重复的顺序闪烁，看起来象是在电路板上“走”。因此，该工程被命名为WalkLED。该程序的代码列在附录A中。代码非常短，您甚至能够在相对很短的时间内手动输入这些代码。您还可以从评估套件的CD中获得源代码文件，也可以从Maxim网站下载获得。

我们使用的工具包是Rowley Associates公司提供的CrossStudio。编写本文档时，工具包是面向MAXQ30的CrossWorks，版本2.0.0.2008063000.2293。这是本文档中用于产生截屏的版本。为确定是否是最新版本，请访问Rowley & Associates网站，或者发送电子邮件至 [e-mail] (English only)。

在建立新方案时，点击File New New Project。在New Project弹出框中，填写底部的Name和Location框，从Project Templates窗口中选择Executable类，和A C可执行文件(图2)。我们将调用工程WalkLED_demo，将其放到目录C:workmaxqMAXQ1850WalkLED_demo中。


图2. 新工程

单击Next继续，您将看到Project Properties弹出框(图3)。Target处理器可能是MAXQ1103。双击处理器序列号，选择MAXQ1850处理器。这一页面的所有其他部分以及后续页面都选择默认，因此，选择MAXQ1850后，点击Finish，建立工程。如果需要，您可以单击Next，选择其他的工程选项。


图3. 选择MAXQ1850处理器

在建立工程时，Project Explorer窗口(图4)会出现一个新工程，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，Source Files和System Files。打开Source Files，将看到main.c，这是您的应用程序源代码。双击它，打开。


图4. Project Explorer窗口

现在，输入附录A的应用代码，或者从上面提到的来源中，将代码剪切并粘贴到main.c文件中，替换所有当前内容。

当应用程序执行时，您会看到LED DS1、DS2和DS3 (位于套件电路板原型区左侧)按顺序不断闪烁。而在应用程序运行前，必须首先“构建”它。选择Build Build WalkLED_demo，或者按下F7。如果一切都正确构建，您将在Output窗口看到消息“Build complete”，它旁边有一个对勾(图5)。如果有错，请确定您输入的代码是否正确。


图5. 工程构建后的输出

现在可以运行应用程序。对此，单击Debug Build and Debug，程序将启动，不断运行。单击Pause按钮(Break Execution，如代码窗口上面和左侧所示)，程序在当前位置暂停，等待用户的下一动作。如果没有Build和Debug选项，找到“targets”窗口；单击Maxim Serial JTAG Adapter；然后，单击Connect按钮(窗口左上角)。这样，通过JTAG电路板连接工具包和评估套件，使能调试功能。工具包调试功能被使能后，单击Step Over按钮就可以开始调试过程，如图6所示。


图6. Step Over按钮

按下Step Over按钮，程序启动后，CrossStudio通过JTAG电路把应用程序下载到MAXQ1850中，Output窗口显示状态消息。应用程序开始运行，然后，在代码第一行停止(左侧空白区显示黄色箭头)。从这一点运行应用程序时，选择Debug Go (或者单击Play按钮)。现在，请确定MAXQ1850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；按照相反的顺序来闪烁LED，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MAXQ1850和CrossStudio工具的调试功能。MAXQ1850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，MAXQ1850还提供安全锁定机制，在元件锁定时，防止JTAG工作。这样，当MAXQ1850器件用在敏感应用中时，保证了JTAG调试引擎不会带来安全威胁。

考虑WalkLED_demo应用程序。作为一次试验，在main.c函数中，把Delay函数的延时计数从200000改为2000。

for(i=0;i < 2000; i++) ;

现在，选择Build Build and Debug，构建并运行应用程序。工具包会重新构建工程，装入新程序，开始运行。注意，LED为始终点亮状态，而非闪烁状态。

选择Pause按钮(或者选择Debug Break)，程序在当前代码行暂停执行，左侧空白区出现一个黄色箭头。由于程序大部分时间都花在Delay函数的“for”循环上，因此代码很有可能停在这里(参见图7)。


图7. 在Delay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Debug Debug Windows Locals)。该窗口将显示“i”变量的当前值。现在，按下Step Over按钮。让程序运行一秒，然后，再次按下Pause按钮。您应该看到“i”值增加了。

要退出函数，应该一直按着Step Over按钮，直到循环结束，但这会浪费很长时间。只要按下Step Out按钮(在Step Into按钮的右边，如图6所示)，程序一直执行，直到退出Delay函数，返回到其调用函数main.c。

通过设置断点，也可以获得相似的结果。函数main.c中，在调用Delay函数的任一行上设置断点时，单击该代码行左侧的小三角。它将变为红圈(图8)。现在，再次运行应用程序(Debug Go，或者Play按钮)。应用程序会运行到这一点，然后暂停。


图8. 加入断点

现在，我们了解一下更多的调试功能。按下Step Over按钮几次。每按下一次，C源代码执行一行。您将看到，控制LED的一行代码每执行一次，LED闪烁一下。当暂停在Delay()一行时，按下Step Into按钮(图9)。这会进入该函数，暂停在该函数的第一行。正如前面所演示的，按下Step Out按钮，可以退出Delay()函数。


图9. Step Into按钮

在运行时，还可以改变变量(和寄存器)。点击GO，然后，点击Pause，程序应再次停止在Delay()函数的中间部分。注意“i”值。现在，把“i”设置为1998 (单击“i”显示的数值，高亮后输入1998)。单击Step Into按钮，由于达到了“i”最终值，因此，您会看到循环结束。

以及您感兴趣的其他调试功能：

• Debug Disassembly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，执行时，同时显示C代码。
• Debug Debug Windows Call Stack将显示应用程序到达当前位置时所调用的函数。如果在Delay()函数中暂停执行，其显示如图10所示。
• 使用Debug Stop停止调试，观察右侧的Targets窗口。确定Maxim Serial JTAG Adapter Properties以粗体字显示，观察Properties Window下部的信息。如果没有显示Maxim Serial JTAG Adapter Properties，从下拉菜单中选择它。您将看到属性列表及其设置，如图11所示。使用滚动条看到所有信息。Connection标题下的一个属性是Port Name。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10. 在Delay()函数中运行时调用堆栈


图11. Properties窗口

更多信息

软件库和参考设计目前正在由Maxim工程师开发。如果您需要了解库和工具的最新信息，或者对本应用笔记还有其他问题，请联系 [e-mail] (English only)。

附录A. WalkLED_main.c源代码

#include 
#include 
#include "WalkLED.h"

void
main(void)
{
  PD1 = 0x62 ;	// PD1 = In Out Out In   In In Out In
  PO1 = PO1 & PO1_5_0 ;	// U10 Din (P1.5) = 0
  PO1 = PO1 | PO1_1_1 ;	// U10 CS (P1.1) = 1
  PO1 = PO1 & PO1_6_0 ;	// U10 SCLK (P1.6) = 0

  while (1) {
    wr_SPI(0x0700) ;	// U10 P7 (nLED0) = 0
    Delay() ;
    wr_SPI(0x0800) ;	// U10 P8 (nLED1) = 0
    Delay() ;
    wr_SPI(0x0900) ;	// U10 P9 (nLED2) = 0
    Delay() ;
    wr_SPI(0x0701) ;	// U10 P7 (nLED0) = 1
    Delay() ;
    wr_SPI(0x0801) ;	// U10 P8 (nLED1) = 1
    Delay() ;
    wr_SPI(0x0901) ;	// U10 P9 (nLED2) = 1
    Delay() ;
  }
}

void
wr_SPI(short SPI_Dat)	// Write data to SPI™ device U10
{
  int i;

  PO1 = PO1 & PO1_1_0 ;	// U10 CS (P1.1) = 0

  for(i=0;i<16;i++) {	// Set Din for each data bit
    if (SPI_Dat < 0)
      PO1 = PO1 | PO1_5_1 ;	// Din = 1
    else
      PO1 = PO1 & PO1_5_0 ;		// Din = 0
    
    PO1 = PO1 | PO1_6_1 ;	// SCLK = 1
    PO1 = PO1 & PO1_6_0 ;	// SCLK = 0
    PO1 = PO1 & PO1_5_0 ;	// Din = 0
    SPI_Dat = SPI_Dat << 1 ;	// Shift in next bit
  }
  PO1 = PO1 | 0x02 ;	// CS = 1
}

void
Delay(void) {	// Delay to make LEDs visible
  int i = 0 ;
  for(i=0;i < 200000; i++) ;
  
}

SPI是Motorola, Inc.的商标。