利用DS8007評估套件進行設(shè)計

摘要：本文闡述使用DS8007雙智能卡接口評估(EV)套件的步驟，解釋了怎樣安裝和配置軟件、配置硬件，建立并裝載板上DS5002FP微控制器執(zhí)行的應用軟件。提供了一個簡單的"Hello World"實例，以及幾個C程序函數(shù)，以演示板上LCD模塊的使用。

簡介

DS8007評估(EV)套件為DS8007雙智能卡接口評估提供方便、成熟的平臺。DS8007是混合信號外設(shè)，管理微控制器和兩個獨立智能卡之間的所有接口。

DS8007評估套件包括DS8007和DS5002FP安全微控制器，通過對其編程可提供完整的智能卡接口。它還提供兩個智能卡插槽：一個用于標準信用卡和支付卡，一個用于用戶識別模塊(SIM)。DS8007評估板如圖1所示。本文闡述該評估套件的使用步驟，如何開發(fā)并運行應用軟件代碼。


圖1. DS8007評估板

DS8007為兩個獨立的智能卡和微控制器的物理連接提供所有必須的電信號。該器件包括一個專用內(nèi)部序列發(fā)生器，控制卡自動激活和禁止，還含有用于數(shù)據(jù)通信的ISO UART。此外，DS8007的電荷泵和電壓穩(wěn)壓器使其能夠工作在2.7V至6.0V電壓，并提供兩路獨立的智能卡供電電壓，每一路都可以是1.8V、3.0V或者5.0V。標準并行8位總線以復用或非復用配置實現(xiàn)與微控制器的通信。

軟件設(shè)置

本應用筆記中，應該在計算機上安裝并運行Dallas Semiconductor的微控制器工具套件(MTK)和Keil公司的PK51專業(yè)開發(fā)工具軟件。兩個軟件包都含在DS8007評估套件中。下面的章節(jié)說明安裝這些應用軟件的步驟。如果您已經(jīng)在計算機上安裝了這些應用軟件，那么可以略過說明安裝過程的這些章節(jié)。

安裝微控制器工具套件

1. 將DS8007評估套件安裝CD插入到計算機的CD-ROM驅(qū)動器中。CD將自動啟動，顯示DS8007評估套件歡迎界面。如果CD-ROM沒有自動啟動，請瀏覽CD根目錄文件夾，雙擊index.html文件。
2. 單擊"Install MTK"按鈕，單擊"Run"按鈕，開始安裝。
3. 在MTK安裝期間，選擇默認設(shè)置。注意：可能會出現(xiàn)安全報警，這取決于您的網(wǎng)絡瀏覽器安全設(shè)置以及您的Windows?版本。如果的確出現(xiàn)了報警，接受它，繼續(xù)安裝。

安裝Keil專業(yè)開發(fā)工具

1. 安裝Keil公司的PK51專業(yè)開發(fā)工具套件時，將Keil微控制器開發(fā)工具CD (含在DS8007評估套件中)插入到您計算機的CD-ROM驅(qū)動器中。CD會自動啟動，顯示主菜單。如果CD-ROM沒有自動啟動，請瀏覽CD根目錄文件夾，雙擊setup.exe文件。
2. 在主菜單上，選擇"Install Evaluation Software"，然后選擇"C51 Compiler (Eval Tools)"。
3. 按照屏幕顯示的提示，在計算機上安裝Keil工具。

硬件設(shè)置

配置DS8007評估套件電路板時，需要正確設(shè)置跳線，將串口和計算機相連，并連接電源。下面詳細說明這些步驟。

1. 按照圖2，連接跳接器1到13，其詳細說明在表1中。
2. 將所提供的串行電纜的一端連接至電路板DB-9連接器(J6)，另一端連接至計算機的COM口。
3. 將評估套件中的5V ±5%、300mA穩(wěn)壓電源的2.5mm中心正極電源連接至電路板的J7電源連接器。
   
   
   圖2. DS8007電路板跳線位置

表1. DS8007電路板跳線設(shè)置

Jumper	Installed	Description
JU1	Installed	Board's DVDD connected to DS8007's digital VDD
JU2	Installed	DS8007's VCCA connected to smart card socket 1, pin C1
JU3	Installed	Board's AVDD connected to DS8007's analog supply, VDDA
JU4	Installed: Connect pins 1 and 2	Board's AVDD connected to smart card socket 1, pin S2
JU5	Installed: Connect pins 2 and 3	Board's AVDD connected to smart card socket 1 pin, S1 through 10K
JU6	Not Installed
JU7	Not Installed
JU8	Installed	DS8007's VCCB connected to SAM socket, pin C1
JU9	Installed: Connect pins 2 and 3	DS8007's PRESB connected to GND (through 10K)
JU10	Installed: Connect pins 2 and 3	DS5002FP's nPROG connected to RS-232 DTR0/DSR0
JU11	Installed	Board's 5V supply connected to board's AVDD
JU12	Installed	Board's 5V supply connected to board's DVDD
JU13	Installed: Connect pins 2 and 3	DS8007's INTAUX pin connected to GND (through 10K)

建立并裝載可執(zhí)行文件

下一步是建立.HEX文件，它可以下載到電路板存儲器中，由DS5002FP運行。建立該文件需要配置Keil μVision?工程文件，以建立正確的可裝載文件，然后將其下載到電路板的非易失存儲器中。

建立μVision工程

在計算機上安裝了Keil C51開發(fā)工具后，單擊生成的圖標，啟動μVision程序。我們將按照以下步驟為演示程序建立一個工程文件和C程序文件：

1. 在工程標題欄，選擇"New Project"，輸入DS8007-1作為工程名。
2. 當出現(xiàn)了"Select Device for Target"時，從器件選擇列表中選擇Dallas Semiconductor和DS5002FP。
3. 當"Copy Standard 8051 Startup Code to Project Folder and Add File to Project"消息出現(xiàn)時，單擊"Yes"按鈕。
4. 單擊"File"，然后是"New"，輸入以下信息，建立源文件。如果您更愿意下載該文件，則可以下載(ZIP, 11kB)。

   // File DS8007-1.C 
   
   #include                     // special function register declarations 
   //                                      // for the DS5000/5002                   
   #include                       // prototype declarations for I/O functions 
   
   // Main C function.  Program execution starts here.
   void main (void) {
   
   // Set up the serial port for 38400 baud at 14.7MHz.
           TMOD=0x21;                      // Timer 1: 8-bit auto-reload from TH1, Timer 0: 16-bit
           TH1 = 0xFE;                     // Set timer reload value for 38,400 baud
           PCON|=0x80;                     // Turn on baud rate doubler SMOD_0
           TCON=0x50;                      // Enable timers 0 and 1
           SCON=0x50;                      // 10-bit async, enabled
           TI=1;                           // Set TI to send first character
           TR1 = 1;                        // Start timer 1
   
   // Start main program
           printf ("\nHello DS8007 World!\n\n");   // Output message
           while (1) ;                     // End program by looping here.
   }
   

5. 輸入這些文本后，單擊"File"，然后是"Save As"，輸入"DS8007-1.c"作為文件名，保存該文件。
6. 右鍵單擊工程工作空間窗口中的Target 1，將該文件加到工程列表中，然后單擊"Manage Components"選項。在Project Components標簽下，單擊"Add Files"按鈕，在文件名區(qū)輸入文件名(DS8007-1.c)。單擊"Add"按鈕，然后單擊"Close"按鈕。單擊"OK"按鈕，關(guān)閉Components窗口。您會看到該文件已經(jīng)被加入到Source Group 1中。
7. 右鍵單擊工程工作空間中的Target 1，選擇"Options for Target 'Target 1"，配置工程選項。單擊Target標簽，在Xtal框中輸入14.7。如下面的圖3所示，Memory Model選擇"Small: variables in DATA"，Code ROM Size選擇"Large: 64K program"，Operating system選擇"None"。該窗口中的所有其他選項不進行設(shè)置，為默認狀態(tài)。
8. 在Output標簽中，選中"Create Executable" (如果還沒有選它)，確定選中了"Create HEX File"框。從下拉選擇框中選擇HEX Format of HEX-80，如圖4所示。該窗口中的所有其他選項都應保持默認狀態(tài)。單擊"OK"，關(guān)閉'Target 1'窗口的Options for Target。
9. 單擊"File"，然后是"Save All"，保存工程文件。
10. 單擊"Project"標題欄，選擇"Rebuild All Target Files"，建立可執(zhí)行文件。屏幕底部的構(gòu)建窗口應顯示0 Error(s), 0 Warning(s)。如果沒有這一顯示，則應該找到錯誤，進行必要的改正。重復該步驟，直到不再報告錯誤為止。

圖3. 工程選項目標標簽設(shè)置


圖4. 工程選項輸出標簽設(shè)置

裝載可執(zhí)行文件

按照上述步驟對硬件進行配置后，DS8007電路板將連接到計算機的COM口?，F(xiàn)在應對處理器進行配置，使其能夠知道怎樣訪問板上存儲器。向處理器的MCON和RPCTL寄存器寫入對應的數(shù)值可完成該任務，按下面步驟進行。

1. 在您的計算機上找到MTK程序，啟動它。
2. 在Select Device窗口中選擇"DS5002FP" (圖5)，單擊"OK"。
3. 單擊"Options"，然后單擊"Configure Serial Port"。選擇DS8007電路板所要連接的計算機端口，例如COM1。然后，從下拉菜單中選擇"Speed 38400"，單擊"OK"。
4. 單擊"Target"，單擊"Open COM1 at 38400 baud"。
5. 確定電路板的串口已經(jīng)和計算機建立了連接，并加載了5V電源。單擊"Target"和"Connect to Loader"。如果連接成功，DS5002FP將顯示其啟動加載程序標志，如圖6所示。
6. 在 > 提示符下，輸入以下命令來配置MCON和RPCTL寄存器：

   > W MCON 0A
   
   > W RPCTL 01
   
   > R
   
   MCON:0A RPCTL:81 MSL:01        Microcontroller's response to read register command
   

   如果在輸入啟動加載程序命令時，您收到"E: LOCKED"錯誤消息，說明該部分有自己的安全鎖定設(shè)置。要對該部分進行解鎖，在加載程序提示符 >下輸入解鎖命令(U)即可。這樣做會破壞存儲在處理器存儲器中的信息，但是該部分解鎖后，可以輸入上面的寄存器命令。發(fā)出讀寄存器命令(> R)后，DS5002FP報告寄存器MCON (0A)和RPCTL (81)的狀態(tài)。DS5002FP還顯示MSL位的狀態(tài)(參見安全微控制器用戶指南(English only)，了解詳細信息)，該例中為01。

DS8007電路板現(xiàn)在可以裝入Keil開發(fā)工具建立的編程文件。

1. 單擊"File"，然后選擇"Load SRAM"。選擇文件DS8007-1.HEX，然后單擊"OPEN"。DS5002FP處理器的響應是： > Loading File ...\DS8007-1.hex

   > Loading File ...\DS8007-1.hex
   

   通過顯示一連串的圓點表示正在裝載。
2. 完成后，處理器將報告"Load complete"，單擊"Target"，然后單擊"Disconnect from Loader"，執(zhí)行程序。

執(zhí)行裝載程序后立即斷開，處理器將開始運行程序。MTK屏幕顯示程序輸出 "Hello DS8007 World!"，成功!


圖5. MTK器件選擇


圖6. DS5002FP啟動加載程序標志

評估LCD模塊

為演示DS8007評估套件非常有用的一項功能，我們現(xiàn)在建立一個應用程序，在2行20字符的液晶顯示屏(LCD)上顯示一條消息。但是在開始前，必須設(shè)置LCD的對比度，使其在程序執(zhí)行時能夠正確地顯示消息。首先，對電路板加電，LCD應不亮。找到電路板上的可變電阻R7 (參見上面的圖2)，使用小螺絲刀對電阻進行調(diào)整，直到一個5 x 7點陣出現(xiàn)在顯示屏的字符位置。慢慢調(diào)整R7，直到點陣剛剛消失。這設(shè)置LCD的對比度，使我們能夠看到字符，而看不到間隔。

按照上面的第1步到第10步(建立μVision工程)，建立一個新工程和可執(zhí)行文件。工程文件名為DS8007-2，C源代碼文件名為DS8007-2.c。該程序的源代碼在下面的附錄A中給出。如果您不愿意輸入這些信息，也可以從上面提到的FTP網(wǎng)站下載這些文件的.ZIP文件。

一旦建立了HEX文件，按照上面的步驟(裝入可執(zhí)行文件)將其裝入到電路板的存儲器中。和加載程序斷開后，LCD將顯示兩行消息。

結(jié)論

DS8007評估套件為DS8007雙路智能卡接口評估提供方便、成熟的平臺。套件和Keil C語言開發(fā)工具簡化了智能卡應用程序的開發(fā)過程。

附錄A. LCD演示程序

// file DS8007-2.c
//

#include                       // special function register declarations
//                                        // for the DS5000/5002 #include 
#include "LCD_Funct.h"




        int tmp = 0;
        uint8_t LCD_Str[42];


void main(void)
{

        // Initialize LCD Module, and display 2-line message.
        LCD_Init();
        strcpy(LCD_Str, "DS8007 Dual");                 // Create first line of LCD text
        tmp = LCD_Curpos(1,5);                          // Position cursor line 1 char 5
        if (tmp == 0) LCD_WRStr(LCD_Str);               // Write string to LCD

        strcpy(LCD_Str, "Smart Card Interface");        // Create 2nd line of LCD text
        tmp = LCD_Curpos(2,1);                          // Position cursor on line 2, char 1
        if (tmp == 0) LCD_WRStr(LCD_Str);               // Write string to LCD
        
        tmp = LCD_Curpos(1,20);                         // Return cursor to line 1 char 20

        while (1);                                      // Loop here to end program
}


void LCD_Init()
{
        LCD_Delay();                    // Delay to ensure that LCD power-up is complete
        
        LCD_WRCmd(FnctSet);             // Write FnctSet instruction
        LCD_WRCmd(DispCnt);             // Write Display Control instruction
        LCD_WRCmd(DispClear);           // Write Display Clear instruction
        LCD_WRCmd(EntryMode);           // Write Entry Mode instruction
}

// Write a string to the 2 x 20 LCD module
void LCD_WRStr(uint8_t LCD_Str[])
{
        int     i = 0;

        while ((LCD_Str[i] != '\0')     && (i < 20))
        {
                LCD_WRChr(LCD_Str[i]) ; // Write first 20 characters
                i++;
        }
        
        if  (LCD_Str[i] != '\0')
            LCD_WRCmd(Line2Ad);         // Set CGRAM address to first char 2nd line

        while ((LCD_Str[i] != '\0')     && (i < 40))
        {
                LCD_WRChr(LCD_Str[i]) ;
                i++;
        }
}

// Write a single character to the 2 x 20 LCD module
void LCD_WRChr(uint8_t LCD_Chr)
{
        LCD_Busy();                     // Wait until the LCD is not busy
        LCD_RS = 1;                     // Set RS high for character write
        LCD_Dat = LCD_Chr;              // Output character
        LCD_EN = 1;                     // Set enable high
        LCD_EN = 0;                     // Clear enable
        LCD_RS = 0;
        LCD_Dat = 0xFF;                 // Re-establish Port Pins as inputs
}

// Write a command to the 2 x 20 LCD module
void LCD_WRCmd(uint8_t LCD_Cmd)
{
        LCD_EN = 0;                     // Make sure that the LCD enable is low 
        LCD_RS = 0;                     // Set LCD register select and R/W lines
        LCD_RW = 0;
        LCD_Busy();                     // Make sure that the display is not busy

        LCD_Dat = LCD_Cmd;              // Output instruction
        LCD_EN = 1;                     // Set enable high
        LCD_EN = 0;                     // Clear enable
        LCD_Dat = 0xFF;                 // Re-establish Port Pins as inputs
}

// Set the cursor position to a specific location
int LCD_Curpos(uint8_t VPos, uint8_t HPos)
{
        int rtn;
        uint8_t Addr, Cmd;

        // Check input range 1..2 line, 1..20 characters per line
        if (((VPos == 0) || (VPos > 2)) || ((HPos == 0) || (HPos > 20)))
                rtn = -1;
        else
        {
                if(VPos == 2) Addr = (0x40 + (HPos - 1));
                else Addr = HPos - 1;
                rtn = 0;
                Cmd = Addr | 0x80;
                LCD_WRCmd(Cmd);
        }
        return(rtn);    
}

// Test the LCD Module to see if it is Busy (loop until
// not busy) 
void LCD_Busy()
{
        uint8_t LCD_Stat = LCD_Dat;     // Get byte containing status

        while (LCD_Stat & 0x80){        // Wait for busy flag to clear
                LCD_RW = 1;             // LCD RW needs to be high
                LCD_EN = 1;             // Strobe enable signal
                LCD_Stat = LCD_Dat;     // Read staus
                LCD_EN = 0;
                LCD_RW = 0;
        }
}

// Time delay for 2 x 20 LCD module (approximately 50ms)
void LCD_Delay()
{
        uint8_t i, j ;

        for (i=0;i!=100;i++)
        {
                for (j=0;j!=153;j++);
        }
}

μVision是Keil, An ARM Company的注冊商標。
Windows是Microsoft Corp.的注冊商標。