采用MAXQ1103評估套件和面向MAXQ30的CrossWorks編譯器進行設(shè)計

摘要：本應(yīng)用筆記介紹怎樣針對MAXQ1103微控制器開發(fā)、構(gòu)建并調(diào)試應(yīng)用程序。這本應(yīng)用筆記使用了Rowley Associates公司為MAXQ30平臺提供的CrossWorks C編譯器。

引言

MAXQ1103是Maxim集成產(chǎn)品公司的新一代安全微控制器，設(shè)計用于金融終端。它運行16位指令，提供一個32位數(shù)據(jù)通道。微控制器在一個機器周期中執(zhí)行完成指令，是性能非常高的RISC機。MAXQ1103還具有很多重要的安全特性，包括：

• 支持DES、3DES、SHA-1、SHA-224、SHA-256、RSA、DSA和ECDSA的密碼加速器
• 真正的硬件隨機數(shù)發(fā)生器
• 1KB低泄漏電池備電NVSRAM
• 與外部電路連接的7個防篡改探測輸入
• 環(huán)境傳感器，例如溫度和電壓超范圍探測器

MAXQ1103評估(EV)套件是安全應(yīng)用原型開發(fā)的理想平臺。套件提供兩個串口，兩個智能卡插槽(一個全尺寸，一個SIM卡)，一個USB連接器，一個LCD屏，一個16按鍵鍵盤以及原型區(qū)。

設(shè)置MAXQ1103評估套件

MAXQ1103評估套件如圖1所示。需要采用下面列出的硬件元件來完成本應(yīng)用筆記所討論的工作：

1. MAXQ1103評估套件電路板
2. JTAG電路板
3. JTAG電纜(連接MAXQ1103評估套件電路板和JTAG電路板)
4. 9針串行電纜
5. 穩(wěn)壓電源(5V、±5%、300mA、中心正極)

詳細電路圖(PDF, 14.4MB)
圖1. MAXQ1103評估套件

MAXQ1103評估套件電路板和JTAG電路板都有很多跳線需要進行配置。如果需要了解跳線及其功能的詳細信息，請參考各自的數(shù)據(jù)手冊。對于本應(yīng)用筆記，請按照以下要求來配置跳線：

• 在MAXQ1103評估套件電路板上，短接跳線JU1，連接JU5上面的兩個引腳(最靠近JU5標(biāo)簽的兩個引腳)。現(xiàn)在，所有其他跳線應(yīng)打開。如果，JU6到JU18的所有跳線都短接，那就OK。這是智能卡通信需要的配置，本應(yīng)用筆記不涉及。
• 在JTAG電路板，短接JH1和JH2，打開JH3。

在JTAG電路板和MAXQ1103套件電路板之間連接JTAG電纜。在JTAG電路板上，紅色電纜應(yīng)連接至標(biāo)有引腳1和引腳2的一側(cè)，以及MAXQ1103套件電路板的TCK-GND一側(cè)。

注意，在早期的MAXQ1103評估套件中，MAXQ1103 IC可能采用了插槽。如果是這樣，把MAXQ1103插入到IC標(biāo)記向下的插槽中(無鉛指示符“+”應(yīng)在右上側(cè))。

在您的PC和JTAG電路板之間連接9針串行電纜。不要將其連接至MAXQ1103評估套件電路板。將電源連接至這兩塊電路板。

采用CrossWorks編譯器進行設(shè)計：Blinky

我們不以“Hello World”開始，而是構(gòu)建一個簡單的應(yīng)用程序，該應(yīng)用程序使MAXQ103套件電路板上的一個LED閃爍。

我們使用的工具包是Rowley Associates公司提供的CrossStudio。現(xiàn)在，工具包當(dāng)前版本是面向MAXQ30的CrossWorks (2.0.0.2008063000.2293版)，可用于產(chǎn)生本文檔的截屏顯示。為確定是否是最新版本，請在線訪問Rowley Associates網(wǎng)站，或者通過Maxim支持中心，與我們?nèi)〉寐?lián)系。

在建立新方案時，點擊File New New Project。在New Project彈出框中，填寫底部的Name和Location框，從Project Templates窗口中選擇“A C executable” (圖2)。我們調(diào)用工程BlinkyDemo，將其放到目錄C:workmaxqmaxq1103linky中。


圖2. 選擇“A C executable”，填寫工程名稱和位置

單擊Next繼續(xù)，您將看到Project Properties彈出框。選擇默認(rèn)值即可，單擊Finish，建立工程(您可以單擊Next，選擇其他的選項；本工程在這些選項中使用所有默認(rèn)值)。

在建立工程時，Project Explorer框中會出現(xiàn)一個新工程(圖3)，通常位于應(yīng)用程序窗口的右上。打開它，您將看到兩個文件夾，Source Files和System Files。打開Source Files，將看到main.c，這是您的應(yīng)用程序源代碼。雙擊它，打開。


圖3. Project Explorer窗口

自動生成的源代碼非常簡單，我們只需要加入幾行就可以使我們的閃爍應(yīng)用程序工作。復(fù)制以下應(yīng)用程序代碼(替換main.c文件中當(dāng)前的所有內(nèi)容)。

#include 
#include 

void delayms(unsigned long count)
{
  unsigned int x;
  while (count > 0)
  {
    for (x=0;x<2500;x++)
    {
      __no_operation();
    }
    count--;
  }
}

void main(void)
{
  // set port 0 to all output
  PD0 = 0xff;
  while (1)
  {
    // toggle bits 0, 1, 7
    PO0 = PO0 ^ 0x83;
    delayms(500);
  }
}

當(dāng)我們運行這一應(yīng)用程序時，會看到LED DS1、DS2和DS3 (位于套件電路板MAXQ1103的左下側(cè))閃爍，接通0.5s，關(guān)斷0.5s。注意，“delayms”函數(shù)并不恰好是一毫秒，而是非常接近，達到了blinky應(yīng)用程序的目的。

在運行演示實例前，必須首先構(gòu)建它。選擇Build Build BlinkyDemo。或者按下F7來構(gòu)建。如果一切都正確構(gòu)建，您將在Output窗口看到消息“Build complete”，它旁邊有一個對勾(圖4)。如果有錯，請確定您輸入的代碼是否正確。


圖4. 工程構(gòu)建后的輸出

運行應(yīng)用程序時，單擊Debug Step Over。也可以按下F10，或者單擊帶有向下箭頭工具條中的圖標(biāo)(圖5)。


圖5. Step Over按鈕

CrossStudio通過JTAG電路板把應(yīng)用程序下載到MAXQ1103中，Output窗口顯示狀態(tài)消息。應(yīng)用程序?qū)㈤_始運行，然后，在代碼第一行停止(左側(cè)空白區(qū)顯示黃色箭頭)。運行應(yīng)用程序時，單擊“Play”按鈕(或者選擇Debug Go)。現(xiàn)在，請確定MAXQ1103電路板上的LED正在閃爍。您可能希望能夠在一定程度上修改應(yīng)用程序。使LED按順序閃爍，或者改變點亮?xí)r間，更快或者更慢的閃爍。

使用CrossStudio調(diào)試應(yīng)用程序

現(xiàn)在，讓我們了解一下MAXQ1103和CrossStudio工具的調(diào)試功能。MAXQ1103有內(nèi)置JTAG引擎，支持在實際芯片上進行調(diào)試，從而不需要昂貴的仿真器或者有可能出錯的模擬器。注意，MAXQ1103還提供鎖定機制，在元件鎖定時，防止JTAG工作。這樣，當(dāng)MAXQ1103微控制器用在敏感應(yīng)用中時，保證了JTAG調(diào)試引擎不會帶來安全威脅。

現(xiàn)在，我們返回到最初的Blinky應(yīng)用程序，在主函數(shù)中，把延時從500改到5：

delayms(5);

現(xiàn)在，構(gòu)建并運行應(yīng)用程序。注意，LED持續(xù)點亮，而不是不斷閃爍。這就是簡單演示代碼第一次編寫并運行時的情況。

這樣會帶來一個基本問題：“燈的確是連續(xù)點亮，還是閃爍非常快，而無法察覺呢”?如果燈是連續(xù)點亮，那就有必要檢查原理圖和引腳分配，確定一切OK。如果LED只是很快地閃爍(太快，以至于看不清間隔)，那就只需要調(diào)整時間，這是可能需要做的工作。為回答這一問題，我們現(xiàn)在使用CrossStudio的調(diào)試工具。

按下Pause按鈕(或者選擇Debug Break)。在代碼停止的地方，出現(xiàn)一個黃色箭頭。代碼很有可能停止在delayms()函數(shù)的‘for’循環(huán)中(參見圖6)。


圖6. 在delayms()函數(shù)中，代碼停止運行

觀察右側(cè)的Locals窗口(如果看不到該窗口，單擊Debug Debug Windows Locals)。該窗口將顯示變量“x”和“count”的當(dāng)前值。現(xiàn)在，按下Step Over按鈕幾次。在Locals窗口中，您應(yīng)該看到x值增加了(可以連續(xù)按下Step Over，直到循環(huán)結(jié)束，但這可能需要很長的時間)。

現(xiàn)在，已經(jīng)很容易回答“燈是在閃爍嗎”這一問題了? 對此，需要在main函數(shù)的delayms(5)一行設(shè)置斷點，單擊該代碼行左側(cè)的小三角。它將變?yōu)榧t圈(圖7)。現(xiàn)在，再次運行應(yīng)用程序(Debug Go，或者Play按鈕)。應(yīng)用程序會運行到這一點，然后暫停。現(xiàn)在，點擊Go若干次后，您會看到，隨著您的點擊，燈接通和關(guān)斷。這驗證了燈是在閃爍，只是太快，我們的眼睛無法察覺。


圖7. 加入斷點

現(xiàn)在，我們借這個機會了解一下更多的調(diào)試功能。按下Step Over按鈕幾次，按順序執(zhí)行三行代碼：while(1)，PO0 = PO0 ^ 0x83和delayms(5)。您將看到，當(dāng)通過PO0行時，燈閃爍。現(xiàn)在，當(dāng)暫停在delayms(5)行時，按下Step Into按鈕(圖8)，進入delayms()函數(shù)(而不是Step Over，這會執(zhí)行整個函數(shù))。


圖8. Step Into按鈕

在運行時，還可以改變變量(和寄存器)。清除所有斷點(Debug Breakpoints Clear All Breakpoints)，單擊Go。單擊Pause，程序應(yīng)再次停止在delayms()函數(shù)的中間部分。注意“x”和“count”值。現(xiàn)在，把x設(shè)置為2499 (單擊x顯示的數(shù)值，高亮后輸入2499)。執(zhí)行幾次Step Over或者Step Into，您會看到循環(huán)結(jié)束，“count”值也遞減了。

以及您感興趣的其他調(diào)試功能：

• Debug Disassembly將同時顯示C代碼和生成的匯編代碼。這樣，用戶可以進入?yún)R編代碼，而不是C代碼，同時知道對應(yīng)于C代碼的什么位置。
• Debug Debug Windows Call Stack將顯示應(yīng)用程序到達當(dāng)前位置時所調(diào)用的函數(shù)。如果在delayms()函數(shù)中暫停執(zhí)行，其顯示如圖9所示。
• 使用Debug Stop停止調(diào)試，觀察右側(cè)的Targets窗口。確定Maxim Serial JTAG Adapter以粗體字顯示，觀察下面的配置選項。如果您使用串口，而不是默認(rèn)的COM1，那么，可以在這里改變這一選項。

圖9. 在delayms()函數(shù)中運行時調(diào)用堆棧