系统架构如上图所示,有两个主要模块:PC机和数据采集系统开发板。这两个模块通过两条主线相连: 一条是PC机通过PICkit™ 3与系统开发板连接; 另一条是PC机和系统开发板之间通过USB连接线进行连接,实现USB的通信。
对于PIC单片机,Microchip公司提供了免费的Mplab 集成开发环境,对于Mplab集成开发环境,同时支持汇编和C语言,此外, Hi-tech、CCS、IAR、Bytecraft等同时提供第三方C编译器支持。
MPLAB IDE是一款在PC 机上运行的软件,用来为Microchip 单片机开发应用程序。由于它提供了一种单一的集成环境来为嵌入式单片机开发程序代码,因此被称为集成开发环境或IDE。其安装包可以从微星公司网站(www.mirochip.com)下载,在本设计中选择使用目前最新的版本8.66。Maplab包含了设计和部署嵌入式系统应用的全部组件。主要以项目对所有工作进行管理,内置组件主要有项目管理器、编辑器、汇编器/连接器和语言工具、调试器等。
一个完整的Mplab IDE项目开发主要包括编写源代码、创建项目、编译项目、运行模拟器、调试应用程序、设置配置位,烧写芯片七个步骤。
1) 在项目的创建过程中可以直接使用项目向导,选择Project>Project Wizard启动项目向导,出现欢迎屏幕,单击Next按钮继续。
2) 在Device下拉列表中选择相应的PIC单片机。单击下一步。
3) 确定Microchip 工具包及其路径。假如路径不正确或者为空白,点击Browse按钮指定工具包的安装位置。选择Next按钮进入下一步。
4) 输入项目的名字,然后点击Browse按钮,把这个项目放在文件夹中。点击Next 按钮。
5) 出现提示框要求添加现有源文件到项目中,添加所需的源文件及头文件等,如不需要,选择继续下一步。
6) 屏幕显示“项目向导”的“摘要”对话框。查看这个最终对话框中的信息,可验证是否已正确创建了项目。单击确定完成项目的创建。
7) 通过File/New创建源代码并保存到项目所在的文件夹,通过在项目列表中单击鼠标右键选择添加相应的源文件和头文件等。
8) 项目的编译选择Project>Build All。如果文件汇编成功,将在输出窗口会出现“BUILD SUCCEESSED”。如未能成功,返回修改源程序,继续编译。对于项目,可以选择运行模拟器和调试应用程序对源文件进行检查修改。
9) 对配置位进行相应的设置。对配置位的设定选择Configure>Configuration Bits进行设定,如果某些器件或者程序对配置位有特殊的要求,则必须在在源程序中直接设置配置位。
10) 使用Mplab支持的烧写器。运行Configure/select Device,选择烧写的目标芯片,如这里选择PIC18F4550,则可以看到Maplab支持的使用PICkit™ 3对其进行烧写(绿色表示支持,红色表示暂不支持)。
11) 在烧写芯片开始,通过烧写工具连接PIC单片机与计算机,在Programmer> Select Programmer,选择要使用的编程器。如连接正确,Mplab则会自动连接到烧写工具,并提示连接成功。
12) 点击Programmer>Program,将MPLAB IDE中当前装载的信息烧写到芯片中。状态栏会显示烧写的进程。选择“programmer”选项卡下的Output窗口将显示烧写的结果, 例如,对于PICkit™ 3:
Programming……
Programming/ Successful!
写完芯片后,MPLAB IDE会自动对其进行校验。点击Programmer>Verify,可以再次校验对芯片的烧写是否正确。
PICkit™3是一款由MPLAB IDE(v8.20或更高版本)软件支持的编程器/调试器,操作简单,成本低,可以方便地实现程序的下载烧录和在线调试。
PICkit™3是基于在线串行编程(In-Circuit Serial Programming™,ICSP™)和具有双线串行接口的增强型在线串行编程Microchip PIC®单片机(MCU)和dsPIC®数字信号控制器(Digital Signal Controller,DSC)。除了调试器功能以外,PICkit 3编程器/调试器系统还可用作开发编程器,支持从软件开发到硬件集成等整个开发过程。
由于该调试器系统使用带有内置仿真电路的器件进行仿真,因此执行代码的方式与实际器件相似。用户可以交互地访问给定器件的所有可用功能,且可通过MPLAB IDE界面设置和修改这些功能。PICkit 3调试器是为仿真具有调试功能的嵌入式处理器而开发的。
PICkit 3的功能包括:
1) 使用Windows 标准驱动程序的全速USB 支持;
2) 实时执行;
3) 处理器以最大速度运行;
4) 内置的过压/ 短路监视器;
5) 小于等于5V 的低压(范围为1.8-5V);
6) 诊断LED (电源、活动和状态);
7) 可读写单片机的程序存储器和数据存储器;
8) 可擦除所有存储器类型(EEPROM、ID、配置和程序)并带有校验功能;
9) 断点处冻结外设。
状态LED 指示PICkit 3的工作状态,为:
1) 电源(绿色)——PICkit 3 已通过USB 端口上电。
2) 活动(蓝色)——PICkit 3 已连接到PC USB 端口且通信链路是活动的。
3) 状态:忙(黄色)——PICkit 3 正忙于处理某个功能,例如编程;
错误(红色)——PICkit 3 遇到错误。
PICkit™ 3的ICSP接口的引脚如图所示,1号引脚为 ,2号引脚连接目标器件的VDD,3号引脚连接目标板的地VSS,4号为编程数据线,5号则提供编程时钟线,6号引脚可以悬空。此外,PICkit™ 3可通过2号、3号引脚为PIC单片机提供工作电源,但必须在Programmer/setting…/power中设置。
PICkit 3对PIC单片机支持的在线调试功能包括:复位应用程序,运行与暂停,单步执行,连续单步执行,全速仿真,硬件断点,外设冻结等。