單片機仿真器的工作原理解析

仿真器出現(xiàn)的原因

1、早期的單片機內部沒有ROM，比如8031、8032，這種單片機只能外部擴展紫外擦除的EPROM存儲器，就是芯片上帶窗口的ROM。紫外擦除的ROM需要用紫外燈照射較長時間（10分鐘或者更多）才能擦掉芯片中的內容以便寫入新的程序。

2、有的單片機內部ROM是一次寫入成型的，比如8751，程序寫入單片機的ROM之后就不能被擦除。

仿真器的種類

1、軟件仿真器

這種方法主要是使用計算機軟件來模擬運行，實際的單片機運行因此仿真與硬件無關的系統(tǒng)具有一定的優(yōu)點。用戶不需要搭建硬件電路就可以對程序進行驗證，特別適合于偏重算法的程序。軟件仿真的缺點是無法完全仿真與硬件相關的部分，因此最終還要通過硬件仿真來完成最終的設計。

2、硬件仿真器

使用附加的硬件來替代用戶系統(tǒng)的單片機并完成單片機全部或大部分的功能。使用了附加硬件后用戶就可以對程序的運行進行控制，例如單步，全速。

單片機仿真器是什么

單片機仿真器是指以調試單片機軟件為目的而專門設計制作的一套專用的硬件裝置。

單片機仿真器的作用

單片 機仿真器是一種在電子產(chǎn)品開發(fā)階段代替單片機芯片進行軟硬件調試的開發(fā)工具。配合集成開發(fā)環(huán)境使用仿真器可以對單片機程序進行單步跟蹤調試，也可以使用斷點、全速等調試手段，并可觀察各種變量、RAM及寄存器的實時數(shù)據(jù)，跟蹤程序的執(zhí)行情況。

同時還可以對硬件電路進行實時的調試。利用單片機仿真器可以迅速找到并排除程序中的邏輯錯誤，大大縮短單片機開發(fā)的周期。在現(xiàn)場只利用燒錄器反復燒寫單片機，通過肉眼觀察結果進行開發(fā)的方法大大增加了調試的難度，延長了整個開發(fā)周期，并且不容易發(fā)現(xiàn)程序中許多隱含的錯誤，特別對于單片機開發(fā)經(jīng)驗不豐富的初學者來說更加困難，由此可見，單片機仿真器單片機系統(tǒng)開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用。

單片機仿真器的工作原理

仿真器內部的P口等硬件資源和51系列單片機基本是完全兼容的。仿真主控程序被存儲在仿真器芯片特殊的指定空間內，有一段特殊的地址段用來存儲仿真主控程序，仿真主控程序就象一臺電腦的操作系統(tǒng)一樣控制仿真器的正確運轉。

仿真器和電腦的上位機軟件（即KEIL）是通過串口相連的，通過仿真器芯片的RxD和TxD端口和電腦的串行口做聯(lián)機通訊，RxD負責接收電腦主機發(fā)來的控制數(shù)據(jù)，TxD負責給電腦主機發(fā)送反饋信息?？刂浦噶钣蒏EIL發(fā)出，由仿真器內部的仿真主控程序負責執(zhí)行接收到的數(shù)據(jù)，并且進行正確的處理。進而驅動相應的硬件工作，這其中也包括把接收到的BIN或者其他格式的程序存放到仿真器芯片內部用來存儲可執(zhí)行程序的存儲單元（這個過程和把程序燒寫到51芯片里面是類似的，只是仿真器的擦寫是以覆蓋形式來做的），這樣就實現(xiàn)了類似編程器反復燒寫來試驗的功能！

不同的是，通過仿真主控程序可以做到讓這些目標程序，做特定的運行，比如單步、指定端點、指定地址的等，并且通過KEIL可是時時觀察到單片機內部各個存儲單元的狀態(tài)。仿真器和電腦主機聯(lián)機后就象是兩個精密的齒輪互相咬合的關系，一旦強行中斷這種聯(lián)系（比如強行給仿真器手動復位或者拔去聯(lián)機線等），電腦就會提示聯(lián)機出現(xiàn)問題，這也體現(xiàn)了硬件仿真的鮮明特性，即“所見即所得”。這些都是編程器無法做到的。這些給調試、修改、以及生成最終程序創(chuàng)造了比較有力的保證，從而實現(xiàn)較高的效率。

單片機仿真器的發(fā)展

最早的單片機仿真器是一套獨立裝置，具有專用的鍵盤和顯示器，用于輸入程序并顯示運行結果;隨著PC機的普及，新一代的仿真器大多數(shù)都是利用PC機作為標準的輸入輸出裝置，而仿真器本身成為微機和目標系統(tǒng)之間的接口而已，仿真方式也從最初的機器碼發(fā)展到匯編語言、C語言仿真，仿真環(huán)境也與PC機上的高級語言編程與調試環(huán)境非常類似了。

仿真機一般具有一個仿真頭，用于取代目標系統(tǒng)中的單片機，也就是用這個插頭模仿單片機，這也是單片機仿真器名稱的由來。

目前，隨著單片機的小型化，貼片化和具有ISP，IAP等功能的單片機的廣泛應用，傳統(tǒng)單片機仿真器的應用范圍也有所縮小。而軟件單片機仿真器（即單片機仿真程序）的應用逐漸廣泛，單片機仿真程序即在個人計算機上運行的特殊程序，可在一定程度上模擬單片機運行的硬件環(huán)境，并在該環(huán)境下運行單片機目標程序，并可對目標程序進行調試、斷點、觀察變量等操作，可大大提升單片機系統(tǒng)的調試效率。純軟件單片機仿真器往往與硬件設計程序集成在一起發(fā)布，使得開發(fā)者可以對單片機硬件與軟件進行同步開發(fā)。