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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(yùn)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(jī)器周期中執(zhí)行完成指令,是性能非常高的RISC機(jī)。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(jī)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
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:- MAXQ1103評估套件電路板
- JTAG電路板
- JTAG電纜(連接MAXQ1103評估套件電路板和JTAG電路板)
- 9針串行電纜
- 穩(wěn)壓電源(5V、±5%、300mA、中心正極)
詳細(xì)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(jìn)行配置。如果需要了解跳線及其功能的詳細(xì)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)?,F(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。
??? 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(jìn)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:\work\maxq\maxq1103\blinky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(yùn)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(dá)到了blinky應(yīng)用程序的目的。??? 在運(yùn)行演示實例前,必須首先構(gòu)建它。選擇Build Build BlinkyDemo?;蛘甙聪翭7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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(jìn)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(jī)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(yùn)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(yùn)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???,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(yùn)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?,F(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(yùn)行應(yīng)用程序(Debug Go,或者Play按鈕)。應(yīng)用程序會運(yùn)行到這一點,然后暫?!,F(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(jī)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?,F(xiàn)在,當(dāng)暫停在delayms(5)
行時,按下Step Into按鈕(圖8),進(jìn)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(yùn)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?,F(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(jìn)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(dá)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(yùn)行時調(diào)用堆棧
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