[實用新型]一種基于FORTH的交互式51單片機教學實驗與開發主板

有效

• 申請號: 201320563024.9
• 申請日: 2013-09-12
• 公開（公告）號: CN203480740U
• 公開（公告）日: 2014-03-12
• 發明（設計）人: 周永錄;楊為民;代紅兵;王麗清;安紅萍;楊艷華
• 申請（專利權）人: 云南大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種基于FORTH的交互式51單片機教學實驗與開發主板，屬嵌入式計算機技術領域。

背景技術

51單片機自出現以來已取得了長足的發展，成為應用最廣泛的8位單片機之一，小到電子玩具，大到航空航天技術等電子行業都有51單片機應用的影子。針對51單片機技術在電子行業自動化方面的重要應用，為滿足廣大學生、愛好者、產品開發者迅速掌握單片機技術，出現眾多的51單片機教學實驗與開發板。雖然現在16位32位的單片機越來越多，而51單片機作為8位單片機中的經典之作，在過去和將來相當長時間內，都將是各大高校相關專業必修課程之一。

FORTH?語言作為一種交互式、具有簡單性哲學思想的計算機編程語言和環境，已被證明適合于在中小規模的嵌入式系統應用，往往作為國外大公司競爭系統開發周期、生產成本和系統可靠性的秘密武器之一，被廣泛應用于天文、軍事、航空、航天、工業自動化、圖形、儀器儀表、工作站等領域。但在我國長期以沒有得到重視，在高校中也鮮有開設FORTH課程的實例。?

?在51單片機教學實驗板與開發板的教學實驗或者是應用軟件開發中，以往的實驗或開發過程通常是：針對實驗和開發目標，在開發PC上，采用51匯編語言或C語言編寫源程序，然后通過51匯編程序編譯工具或C51程序編譯工具，將匯編程序源碼或C程序源碼進行編譯、鏈接，生成51單片機可執行的機器碼，利用專門的下載編程器，將機器碼下載到51單片機教學實驗板與開發板中，然后開始實驗調試或運行。在調試或運行過程中，一旦發現程序存在問題，則又需要返回修改51匯編程序源碼或C語言程序源碼，修改完畢后，再次進行編譯、鏈接、下載和運行，如此反復，直到實現預期目標為止。在進行較為復雜的實驗或開發較為復雜的應用軟件時，整個實驗和開發過程往往需要進行多次反復。此外，在軟件調試過程中，通常需要進行單步調試或斷點調試，這就需要專門的仿真器來支持。因此，這種教學實驗板與開發板以及實驗與開發方式使得整個實驗與開發過程繁瑣和效率不高。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于FORTH的交互式51單片機教學實驗與開發主板，能夠不依賴傳統的51匯編或C51源碼編寫、編譯，編程器下載，仿真器調試的方式，而是通過基于FORTH的交互式51單片機教學實驗與開發主板連接一臺運行終端仿真軟件的PC或一個串行終端，在此PC或終端上以交互方式進行FORTH高級語言、FORTH匯編語言的編程、在線調試、運行以及程序固化，不再需要51匯編工具和C51編譯工具以及下載編程器和仿真器，能夠有效提升實驗與開發效率。

基于FORTH的交互式51單片機教學實驗與開發主板的結構如圖1所示。它是由1片具有雙串口并固化FORTH基本系統的51單片機芯片、1片8位鎖存器芯片、2片32Kx8位SRAM芯片、1片雙路TTL轉RS232芯片、1片USB轉串口芯片、1個SD或U盤讀寫接口插座、1個總線擴展插座、1個USB接口插座、2個RS232接口插座、1個ADC或GPIO接口插座、以及1個GPIO接口插座等元器件組成。

51單片機的P0口數據及地址復用總線經一片鎖存器芯片分離出獨立的8位數據總線和低8位地址總線，與P2口高8位地址總線、讀寫控制線一起連接2片SRAM芯片，構成擴展RAM存儲空間。

8位數據總線、讀寫控制線及由51單片機GPIO信號線構成的片選信號線以并行數據方式連接至1個SD卡或U盤讀寫接口，可通過外接1個SD卡或U盤讀寫模塊，構成外部數據存儲空間。51單片機的SPI信號線和UART2信號線通過跳線與SD卡或U盤讀寫接口相連接，提供2種可供選擇的串行數據方式操作SD卡或U盤讀寫模塊。

8位數據總線、16位地址總線、讀寫控制線以及由51單片機GPIO信號線構成的片選信號線一起連接至1個總線擴展接口插座，構成總線擴展接口，用于連接其它實驗模塊或應用模塊。

51單片機的UART1和UART2兩個串口信號線經1片雙路TTL轉RS232芯片后連接至2個RS232接口插座。同時，UART1串口信號線還經1片USB轉串口芯片后連接至1個USB接口插座。選擇使用RS232接入UART1還是使用USB接口接入UART1通過跳線進行選擇。

51單片機的ADC或GPIO復用信號線連接至1個ADC或GPIO接口插座，構成模數轉換輸入接口或通用輸入輸出接口。同時，51單片機的其它GPIO信號線連接至1個GPIO接口插座，構成通用輸入輸出接口。

51單片機的FLASH程序存儲器中固化有51FORTH基本系統。