2.2 單片機應用系統開發工具介紹
幫助單片機應用系統進行研製的工具稱為單片機開發工具或叫單片機開發系統，分為通用和專用兩種類型。通用單片機開發系統配備多種在線模擬器和相應的開發軟體，使用時，只要更換系統中的模擬器板，就能開發相應的單片機或微處理器；專用單片機開發系統只能用於開發一種類型的單片機或微處理器。基本包括如下工具：
這些工具可以分為2類，軟體和硬體。
2.2.1 電路設計與模擬軟體
電路設計與模擬軟體，用於設計和模擬單片機應用系統的電路，常稱為EDA（Electronic Design Automation，電子設計自動化）軟體，如Protel、PSPICE、multiSIM10（原EWB的最新版本）、OrCAD、PCAD、、LSIIogic、MicroSim，ISE，modelsim等等。目前，最為流行的用於開發MSC-51單片機應用系統的EDA是英國Lab Center Electronics公司出品的Proteus軟體（安裝方法）。它從原理圖布圖、代碼調試到單片機與外圍電路協同模擬，一鍵切換到PCB設計，真正實現了從概念到產品的完整設計。是目前世界上唯一將電路模擬軟體、PCB設計軟體和虛擬模型模擬軟體三合一的設計平台，其處理器模型支持8051、HC11、PIC10/12/16/18/24/30/DsPIC33、AVR、ARM、8086和MSP430等，並持續增加其他系列處理器模型。在編譯方面，它也支持IAR、Keil和MATLAB等多種編譯器。
2.2.2 程序設計語言與程序編輯器
單片機應用系統開發，必須對單片機編程，這就要選擇合適的程序設計語言與程序編輯器。適合於單片機程序設計的語言有機器語言、彙編語言和高級語言。
機器語言只在簡單的開發裝置中才使用，程序的設計、輸入、修改和調試都很麻煩。它只能用來開發一些非常簡單的單片機應用系統。
彙編語言具有使用靈活、程序容易優化的特點，是單片機中常用的程序設計語言。但是用彙編語言編寫程序還是比較複雜的，只有對單片機的指令系統非常熟悉，並具有一定的程序設計經驗時，才能研製出功能複雜的應用程序。
高級語言通用性好、程序設計人員只要掌握開發系統所提供的高級語言的使用方法，就可以直接用該語言編寫程序。
MCS-51系列單片機的編譯型高級語言有：PL/M51、C51、MBASIC-51等；解釋型高級語言有BASIC-52、TINY BASIC等。目前用於MCS-51單片機開發的最為流行的語言系統為C51。單片機C51語言是由C語言繼承而來的。和C語言不同的是，C51語言運行於單片機平台，而C語言則運行於普通的桌面平台。C51語言具有C語言結構清晰的優點，便於學習，同時具有彙編語言的硬體操作能力。對於具有C語言編程基礎的讀者，能夠輕鬆地掌握單片機C51語言的程序設計。
至於程序編輯器，現在基本上都是集成開發環境（IDE，Integrated Development Environment ），它一般包括代碼編輯器、編譯器、調試器和圖形用戶界面工具，集成了代碼編寫功能、分析功能、編譯功能、調試功能等，如微軟的Visual Studio系列，Borland的C++ Builder、Delphi系列等。用於單片機應用系統開發的IDE有許多，往往針對性很強，只適用於某系列或某型號的單片機，如WAVE6000、Keil uV2/uV3等 。Keil μVision（安裝方法）則是MCS-51常用的IDE。它是美國Keil Software公司出品的MSC-51系列兼容單片機C語言軟體開發系統，提供了包括C編譯器、宏彙編、連接器、庫管理和一個功能強大的模擬調試器等在內的完整開發方案，通過一個集成開發環境（μVision）將這些部分組合在一起。
2.2.3 編程器
所謂的編程器，就是將已經生成好的單片機功能程序寫入單片機ROM的裝置。早先，使用編程器為單片機寫入程序時，需要將單片機從裝好的目標電路板上拆下，裝到編程器上，才能完成寫入工作，比較麻煩，目前已基本淘汰。現在多數單片機的ROM為EEPROM或Flash ROM，可以多次改寫，因而可以採用在線編程。在線編程分為2種方式：系統在線編程（ISP，In-System Programming）技術和應用編程（IAP，In Application Programming）技術。這2種技術都可以將HEX或BIN文件隨時寫入單片機，而不必將單片機從目標板上拆下。
（1）ISP
ISP一般通過單片機專用的串列編程介面對單片機內部的Flash存儲器進行編程。ARM單片機、ATMEL公司的AT89S5x系列的單片機的下載模式都屬於ISP。早期的ISP是通過UART介面（通用非同步收發傳輸器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）實現的，後來發展成USB介面。
（2）IAP
IAP技術是從結構上將Flash存儲器映射為兩個存儲體，當運行一個存儲體上的用戶程序時，可對另一個存儲體重新編程，之後將控制從一個存儲體轉向另一個。IAP的實現更加靈活，通常可利用單片機的串列口接到計算機的RS232口，通過專門設計的固件程序對內部的FLASH存儲器編程，如SST公司的89E564。具體步驟是：
①檢查是否需要對第二部分代碼進行更新；
②如果不需要更新則轉到④；
③執行更新操作；
④跳轉到第二部分代碼執行
2.2.4 模擬器
單片機的模擬器本身就是一個單片機系統，也叫在線模擬器（ICE，In Circuit Emulator），它具有與所要開發的單片機應用系統擁有相同的單片機晶元（如8031或8051等），能模擬目標系統（即應用系統）中的單片機，並能模擬目標系統的ROM、RAM和I/O口。當一個單片機用戶系統接線完畢後，由於自身無調試能力，無法驗證好壞，那麼我們可以把應用系統中的單片機晶元拔掉，插上在線模擬器提供的模擬頭。通過在線模擬器調試單片機應用系統時，就像使用應用系統中真實的單片機一樣，這種覺察不到的「替代」稱之為「模擬」。
2.2.5 單片機實驗板
單片機實驗板也稱單片機開發板、單片機學習板，是用於學習51、STC、AVR型號的單片機實驗設備。根據單片機使用的型號又有51單片機開發板、STC單片機開發板、AVR單片機開發板。常見配套有硬體、實驗程序源碼、電路原理圖、電路PCB圖等學習資料。例如電子人單片機開發板DZR-01A，針對部分學者需要特別配套有VB上位機軟體開發,遊戲開發等教程學習資料。開發此類單片機開發板的公司一般提供完善的售後服務與技術支持。
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