資料介紹
先說一個概念:調試,在企業程序設計里(我把企業商務類型的軟件開發叫企業程序設計,把單片機與驅動程序這樣接觸底層匯編與硬件相關的程序設計叫底層程序設計),調試一般都用來跟蹤變量的賦值過程,以及查看內存堆棧的內容,查看這些內容的目的在于觀察變量的賦值過程與賦值情況從而達到調試的目的。由于企業程序的宿主就是開發它的計算機本身,因此企業程序設計比起底層程序設計,特別是單片機的程序設計調試來的更直觀,調試也更方便。
單片機的程序設計調試分為兩種,一種是使用軟件模擬調試,意思就是用開發單片機程序的計算機去模擬單片機的指令執行,并虛擬單片機片內資源,從而實現調試的目的,但是軟件調試存在一些問題,如計算機本身是多任務系統,劃分執行時間片是由操作系統本身完成的,無法得到控制,這樣就無法時時的模擬單片機的執行時序,也就是說 ,不可能像真正的單片機運行環境那樣執行的指令在同樣一個時間能完成(往往要完成的比單片機慢)。為了解決軟件調試的問題,第二種是硬件調試,硬件調試其實也需要計算機軟件的配合,大致過程是這樣的:計算機軟件把編譯好的程序通過串行口、并行口或者USB口傳輸到硬件調試設備中(這個設備叫仿真器),仿真器仿真全部的單片機資源(所有的單片機接口,并且有真實的引腳輸出),仿真器可以接入實際的電路中,然后與單片機一樣執行。同時,仿真器也會返回單片機內部內存與時序等情況給計算機的輔助軟件,這樣 就可以在軟件里看到真實的執行情況。不僅如此,還可以通過計算機斷的軟件實現單步、全速、運行到光標的常規調試手段。
圖1:仿真器
總結一下兩者的不同與相同:
相同點:
1:都可以檢測單片機執行時序下的片內資源情況(如R0-R7 、PC計數器等)
2:可以實現斷點、全速、單步、運行到光標等常規調試手段。
不同:
1:軟件調試無法實現直接連接硬件電路的調試,只能通過軟件窗口虛擬硬件端口的電平輸出情況而仿真器可以實現與單片機一樣的功能的硬件連接,從某種意義上說這個時候仿真器就是一個單片機。
2:軟件調試執行單片機指令的時間無法與真實的單片機執行時間畫上等號,也就是說如果一個程序在單片機中要執行300us,可能在計算機中執行的時間可能會比這個長很多,而且無法預料。仿真器則是完全與單片機相同。
3:軟件調試只能是一種初步的,小型工程的調試,比如一個只有幾百上千行的代碼的程序,軟件調試能很好的完成,如果是一個協調系統,可能還需要借助幾個單片機仿真器和相關的儀器才能解決。
4:軟件仿真不需要額外花錢,而硬件需要,一個仿真器一般都上千元,同時可以仿真許多種單片機的工作。
最后,調試一般都是在發生錯誤與意外的情況下使用的,如果程序能正常執行調試很多時候是用不上的,所以最高效率的程序開發還是程序員自己做好規范,而不是指望調試來解決問題。
下面將具體介紹如何使用Keil uVision 來軟件調試單片機程序。
首先:打開一個已經編譯通過的單片機項目(如何新建與編譯單片機程序項目這里省略)
選擇Debug下面的Start/Stop Debug Session,這個選項可以打開調試也可以關閉調試
接下來看到的窗口就是調試窗口了:
下面具體說說相關子窗口的功能:
1:左側的ProjectWorkspace
Regs是片內內存的相關情況值,Sys是系統一些累加器、計數器等。Regs很簡單就不多說。具體介紹一下Sys
a 累加器ACC,往往在運算前暫存一個操作數(如被加數),而運算后又保存其結果(如代數和)。
b 寄存器B ,主要用于乘法和除法操作
sp
sp_max
dptr 數據指針DPTR
PC $
states 執行指令的數量
sec 執行指令的時間累計(單位 秒)
psw 程序狀態標志寄存器PSW,八位寄存器,用來存放運算結果的一些特征,如有無進位、借位等。
p 奇偶標志P。反映累加器ACC內容的奇偶性,如果ACC中的運算結果有偶數個1(如11001100B,其中有4個1),則P為0,否則,P=1。
f1
ov 溢出標志位OV。MCS-51反映帶符號數的運算結果是否有溢出,有溢出時,此位為1,否則為0。
rs
f0
ac 輔助進位標志AC。又稱半進位標志,它反映了兩個八位數運算低四位是否有半進位,即低四位相加(或減)有否進位(或借位),如有則AC為1狀態,否則為0。
cy 進位標志CY(PSW7)。它表示了運算是否有進位(或借位)。如果操作結果在最高位有進位(加法)或者借位(減法),則該位為1,否則為0
由于PSW存放程序執行中的狀態,故又叫程序狀態字?運算器中還有一個按位(bit)進行邏輯運算的邏輯處理機(又稱布爾處理機)
根據指令執行的不同上述值會有相應的變化,也正是為了監測這些在單片機中看不到的值而達到調試的目的。
雖然軟件調試無法實現硬件調試那樣的信號輸出,但是可以通過軟件窗口的模擬監測輸出信號的高低電平以及單片機相關端口的變化。
上圖所示,Port0,Port1,Port2,Port3就對應于單片機的四個P0,P1,P2,P3 口,共32個針腳。
這是全部打開后的效果。
有了輸出,就應該有輸入的設置:
這個按鈕可以打開輸入預設窗口,輸入值窗口如下:
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