【正文】 系統(tǒng)調(diào)試是指讓用戶系統(tǒng)的軟件在其硬件上運(yùn)行，進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，從中發(fā)現(xiàn)硬件錯(cuò)誤或軟件錯(cuò)誤。逐個(gè)任務(wù)調(diào)試好以后，再使各個(gè)任務(wù)同時(shí)運(yùn)行，如果操作系統(tǒng)中沒(méi)有錯(cuò)誤，一般情況下系統(tǒng)就能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。待全部完成后，應(yīng)反 復(fù)運(yùn)行多次，除了觀察穩(wěn)定性之外，還要觀察用戶系統(tǒng)的操作是否符合原始設(shè)計(jì)要求、安排的用戶操作是否合理等，必要時(shí)還要作適當(dāng)修正。若用戶系統(tǒng)是在開(kāi)發(fā)系統(tǒng)的監(jiān)控程序下運(yùn)行時(shí)，還要考慮用戶緩沖單元是否和監(jiān)控程序的工作單元發(fā)生沖突。 各程序模塊通過(guò)后，可以把各功能塊聯(lián)合起來(lái)一起進(jìn)行整體程序綜合調(diào)試。通過(guò)檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)程序中的死循環(huán)錯(cuò)誤、機(jī)器碼錯(cuò)誤及轉(zhuǎn)移地址的錯(cuò)誤，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)用戶系統(tǒng)中的硬件故障、軟件算法及硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)誤。調(diào)試子程序時(shí)，一定要符合現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，即入口條件和出口條件。如果采用實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，一般是逐個(gè)任務(wù)，下面進(jìn)一步予以說(shuō)明。 軟件調(diào)試 軟件調(diào)試與所選用的軟件結(jié)構(gòu)和程序設(shè)計(jì)技術(shù)有關(guān)。根據(jù)調(diào)試環(huán)境不同，系統(tǒng)調(diào)試又分為模擬調(diào)試與現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。系統(tǒng)調(diào)試的目的是查出系統(tǒng)中硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)中存在的錯(cuò)誤及可能出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)的問(wèn)題，以便修改設(shè)計(jì)，最終使系統(tǒng)能正確地工作。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 27 第 5 章 系統(tǒng)調(diào)試及仿真 單片機(jī)應(yīng)用系 統(tǒng)的調(diào)試是系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的重要環(huán)節(jié)。 IAR CSPY 和 Keil uVision 等開(kāi)發(fā)工具的源層調(diào)試應(yīng)用特殊模型的 DLL 界面 提供有關(guān)元件庫(kù)的全部文件 [10]。 支持許多通用的微控制器 ， 如 PIC， AVR， HC11 以及 8051。 PROSPICE 仿真器的一個(gè)擴(kuò)展 PROTEUS VSM： 便于包括所有相關(guān)的器件的基于微處理器設(shè)計(jì)的協(xié)同仿真。 結(jié)語(yǔ)： Proteus 組合了高級(jí)原理布圖、混合模式 SPICE 仿真 ， PCB 設(shè)計(jì)以及自動(dòng)布線來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)完整的電子設(shè)計(jì)系統(tǒng)?？墒乖O(shè)計(jì)時(shí)間大為縮短、耗資大為減少，也可降低工程制造的風(fēng)險(xiǎn)。 隨著科技的發(fā)展， “ 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù) ” 已成為許多設(shè)計(jì)部門重要的前期設(shè)計(jì)手段。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是學(xué)生走向就業(yè)的重要實(shí)踐環(huán)節(jié)。 它的元器件、連接線路等卻和傳統(tǒng)的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)硬件高度對(duì)應(yīng)。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 PROTEUS 不僅可將許多單片機(jī)實(shí)例功能形象化，也可將許多單片機(jī)實(shí)例運(yùn)行過(guò)程形象化。 電路功能仿真 : 在 PROTEUS 繪制好原理圖后，調(diào)入已編譯好的目標(biāo)代碼文件 HEX，可以在 PROTEUS 的原理圖中看到模擬的實(shí)物運(yùn)行狀態(tài)和過(guò)程。 軟件仿真 ： 支持當(dāng)前的主流單片機(jī)，如 51 系列、 AVR 系列、 PIC12 系列、 PIC16 系列、PIC18 系列、 Z80 系列、 HC11 系列、 68000 系列等。 具有 3 大功能模塊 : (1)—個(gè)易用而又功能強(qiáng)大的 ISIS 原理布圖工具 ； (2)PROSPICE 混合模型 SPICE 仿真 ； (3)ARES PCB 設(shè)計(jì) 。還可以直接在基于原理圖的虛擬原型上編程，再配合顯示及輸出，能看到運(yùn)行后輸入輸出的效果。 革命性的特點(diǎn) : (1)互動(dòng)的電路仿真 用戶甚至可以實(shí)時(shí)采用諸如 LED/LCD、鍵盤、 RS232 終端等動(dòng)態(tài)外設(shè)模型來(lái)對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行交互仿真。 其功能特點(diǎn) 如下 ： Proteus 軟件具有其它 EDA 工具軟件（例： multisim）的功能。 Proteus ISIS與其它單片機(jī)仿真軟件不同的是，它不僅能仿真單片機(jī) CPU的工作情況，也能仿真單片機(jī)外圍電路或沒(méi)有單片機(jī)參與的其它電路的工作情況。具體步驟如下： (1)假若 Keil與 Proteus ISIS均已正確安裝； (2)進(jìn)入 Keil開(kāi)發(fā)集成環(huán)境，創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目 (Project)，并為該項(xiàng)目選定合適的單片機(jī) CPU器件（我選用的是 AT89C51）并為該項(xiàng)目加入 Keil源程序； (3)單擊“ Project菜單，在下拉菜單中點(diǎn)擊 Options for TargetTarget1”，在 Target按鈕中將晶振 頻率設(shè)為 ，點(diǎn)擊 Debug按鈕選中 Create HEX Fi，以便生成 HEX文件，最后將工程編譯，進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，并運(yùn)行； (4)打開(kāi) ISIS，添加元件，繪制好電路圖待用，在 MCU芯片 VSM模型中，寫入 KEIL編譯調(diào)試后產(chǎn)生的 HEX文件，點(diǎn)擊運(yùn)行鍵，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)即可運(yùn)行。在這個(gè)過(guò)程中只需要將 Keil編譯產(chǎn)生的 HEX文件寫入 Proteus中的 MCU芯片中，然后在 Proteus中點(diǎn)擊運(yùn)行即可實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的軟、硬件聯(lián)合仿真。其中注意在 Output子菜單中選擇 Create Hex Fi。打開(kāi) Keil uVision3一 Project—New project，彈出對(duì)話框，選擇單片機(jī)型號(hào)。 編譯過(guò)程中的信息將出現(xiàn)在輸出窗口中的 Build 頁(yè)中，如果源程序中有語(yǔ)法錯(cuò)誤，會(huì)有錯(cuò)誤報(bào)告出現(xiàn)，雙擊該行，可以定位到出錯(cuò)的位置，對(duì)源程序反復(fù)修改之后，最終會(huì)得到如圖 46所示的結(jié)果，提示獲得了名為 的文件，該文件即可被編程器讀入并寫到芯片中，同時(shí)還產(chǎn)生了一些其它相關(guān)的文件，可被用于 Keil 的仿真與調(diào)試，這時(shí)可以進(jìn)入下一步調(diào)試的工作 [9]。選擇菜單 ProjectBuild target，對(duì)當(dāng)前工程進(jìn)行連接，如果當(dāng)前文件已修改，軟件會(huì)先對(duì)該文件進(jìn)行編譯，然后再連接以產(chǎn)生目標(biāo)代碼；如果選擇 Rebuild All targetfiles 將會(huì)對(duì)當(dāng)前工程中的所有文件重新進(jìn)行編譯然后再連接，確保最終生產(chǎn)的目標(biāo)代碼是最新的，而 Translate …. 項(xiàng)則僅對(duì)該文件進(jìn)行編譯，不進(jìn)行連接。 如圖 45所示： 圖 45 代碼生成控制 設(shè)置完成后按確認(rèn)返回主界面，工程文件建立、設(shè)置完畢。 Emphasis是選擇編譯優(yōu)先方式，第一項(xiàng)是代碼量?jī)?yōu)化（最終生成的代碼量小）；第二項(xiàng)是速度優(yōu)先（最終生成的代碼速度快）；第三項(xiàng)是缺省。此處可以不選，因?yàn)槲宜玫氖菂R編語(yǔ)言。 Listing 標(biāo)簽頁(yè)用于調(diào)整生成的列表文件選項(xiàng)。 如圖 44所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 圖 44 對(duì)輸出進(jìn)行控制 工程設(shè)置對(duì)話框 中的其它各頁(yè)面與 C51 編譯選項(xiàng)、 A51 的匯編選項(xiàng)、 BL51 連接器的連接選項(xiàng)等用法有關(guān)，這里均取默認(rèn)值，不作任何修改。按鈕“ Select Folder forobjects”是用來(lái)選擇最終的目標(biāo)文件所在的文件夾，默認(rèn)是與工程文件在同一個(gè)文件夾中。選中 Debug information 將會(huì)產(chǎn)生調(diào)試信息，這些信息用于調(diào)試，如果需要對(duì)程序進(jìn)行調(diào)試，應(yīng)當(dāng)選中該項(xiàng)。 Use onchip ROM 選擇項(xiàng)，確認(rèn)是否僅使用片內(nèi) ROM（注意：選中該項(xiàng)并不會(huì)影響最終生成的目標(biāo)代碼量）； Operating 項(xiàng)是操作系統(tǒng)選擇， Keil 提供了兩種操作系統(tǒng)： Rtx tiny 和 Rtx full，關(guān)于操作系統(tǒng)是另外一個(gè)很大的話題了，通常我們不使用任何操作系統(tǒng)，即使用該項(xiàng)的默認(rèn)值： None（不使用任何操作系統(tǒng)）； Off Chip Code memory 用以確定系統(tǒng)擴(kuò)展 ROM 的地址范圍， OffChip xData memory 組用于確定系統(tǒng)擴(kuò)展 RAM 的地址范圍，這些選擇項(xiàng)必須根據(jù)所用硬件來(lái)決定，由于該例是單片應(yīng)用，未進(jìn)行任何擴(kuò)展，所以均不重新選擇，按默認(rèn)值設(shè)置。 如圖 43所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 圖 43 對(duì)目標(biāo)進(jìn)行設(shè)置 Memory Model 用于設(shè)置 RAM 使用情況，有三個(gè)選擇項(xiàng)， Small 是所有變量都在單片機(jī)的內(nèi)部 RAM 中； Compact 是可以使用一頁(yè)外部擴(kuò)展 RAM，而 Larget 則是可以使用全部外部的擴(kuò)展 RAM。 設(shè)置對(duì)話框中的 Target 頁(yè)面，后面的數(shù)值是晶振頻率值，默認(rèn)值是所選目標(biāo) CPU 的最高可用頻率值， 對(duì)于我們所選的 AT89C51 而言是 12M，該數(shù)值與最終產(chǎn)生的目標(biāo)代碼無(wú)關(guān)，僅用于軟件模擬調(diào)試時(shí)顯示程序執(zhí)行時(shí)間。 工程的詳細(xì)設(shè)置 工程建立好以后，還要對(duì)工程進(jìn)行進(jìn)一 步的設(shè)置，以滿足要求。如圖 42所示： 畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 圖 42 加入文件 雙擊 main. asm 文件，將文件加入項(xiàng)目，注意，在文件加入項(xiàng)目后，該對(duì)話框并不消失，等待繼續(xù)加入其它文件，但初學(xué)時(shí)常會(huì)誤認(rèn)為操作沒(méi)有成功而再次雙擊同一文件，這時(shí)會(huì)出現(xiàn) 一個(gè) 對(duì)話框，提示你所選文件已在列表中，此時(shí)應(yīng)點(diǎn)擊 “確定 ”，返回前一對(duì)話框，然后點(diǎn)擊 “Close”即可返回主界面，返回后，點(diǎn)擊 “Source Group 1”前的加號(hào)，會(huì)發(fā)現(xiàn) main. asm 文件已在其中。點(diǎn)擊“保存”按鈕，出現(xiàn)第二個(gè)對(duì)話框 ，如圖 41所示 : 圖 41 選擇目標(biāo) CPU 這個(gè)對(duì)話框要求選擇目標(biāo) CPU（即你所用芯片的型號(hào)）， Keil 支持的 CPU 很多，我們選擇 Atmel 公司的 89C51 芯片。 建立工程文件 在項(xiàng)目開(kāi)發(fā)中，并不是僅有一個(gè)源程序就行了，還要為這個(gè)項(xiàng)目選擇 CPU（ Keil 支持?jǐn)?shù)百種 CPU，而這些 CPU 的特性并不完全相同），確定編譯、匯 編、連接的參數(shù)，畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 指定調(diào)試的方式，有一些項(xiàng)目還會(huì)有多個(gè)文件組成等，為管理和使用方便， Keil 使用工程（ Project）這一概念，將這些參數(shù)設(shè)置和所需的所有文件都加在一個(gè)工程中，只能對(duì)工程而不能對(duì)單一的源程序進(jìn)行編譯（匯編）和連接等操作，下面我們就一步一步地來(lái)建立工程。 Keil 工程的建立 源文件的建立 首先啟動(dòng) Keil 軟件的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，使用菜單 “FileNew”或者點(diǎn)擊 工具欄的新建文件按鈕，即可在項(xiàng)目窗口的右側(cè)打開(kāi)一個(gè)新的文本編緝窗口，在該窗口中輸入?yún)R編語(yǔ)言源程序，保存該文件，注意必須加上擴(kuò)展名（匯編語(yǔ)言源程序一般用 asm 或 a51 為擴(kuò)展名），這里假定將文件保存為 main. asm 。掌握這一軟件的使用對(duì)于 使用 51系列 單片機(jī)的愛(ài)好者來(lái)說(shuō)是十分必要的，如果你使用 C 語(yǔ)言編程，那么 Keil 幾乎就是你的不二之選（目前在國(guó)內(nèi)你只能買到該軟件、而你買的仿真機(jī)也很可能只支持該軟件），即使不使用 C語(yǔ)言而僅用匯編語(yǔ)言編程，其方便易用的集成環(huán)境、強(qiáng)大的軟件仿真調(diào)試工具也會(huì)令你事半功倍。 Keil 提供了包括 C 編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（ u Vision）將這些部份組合在一起。 把 低 三位的十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 BCD 碼 ： HBCD: MOV A,51H ； 將低三位數(shù)賦給 A MOV B,100 ； B 取值 100 DIV AB MOV 32H,A ； 將百位的 BCD 碼放在 32H MOV A,10 ； A 取值 10 XCH A,B ；交換 A,B DIV AB MOV 31H,A ； 將十位 BCD 碼放于 31H MOV 30H,B ；將個(gè)位 BCD 碼放于 30H RET 把高三位的十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制 BCD 碼 ： HBCD1: MOV A,52H ；將高三位數(shù)賦給 A MOV B,100 ； B 取值 100 DIV AB MOV 35H,A ；將百位的 BCD 碼放在 35H MOV A,10 ； A 取值 10 XCH A,B ； 交換 A,B DIV AB MOV 34H,A ；將十位 BCD 碼放于 34H MOV 33H,B ；將個(gè)位 BCD 碼放于 33H RET 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 第 4 章 Keil 軟件的運(yùn)用 將匯編語(yǔ)言源程序要變?yōu)?CPU可以執(zhí)行的機(jī)器碼有兩種方法，一種是手工匯編，另一種是機(jī)器匯編，目前已極少使用手工匯編的方法了。以下這兩段程序就是我所設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換程序。顯示 3 位 CLR CLR CLR CLR ；關(guān)所有數(shù)碼管 MOV A,3DH MOV P1,A SETB ；置 高位 ACALL DELAY 。故本設(shè)計(jì)采用動(dòng)態(tài)顯示方式， LED 為共陽(yáng)極 [8]。靜態(tài)顯示時(shí)， LED 的亮度高，容易控制，但消耗大，所需口線多。輸出一個(gè)段碼就可以控制 LED 顯示器的字型。 共陽(yáng)極：把發(fā)光二極管的陽(yáng)極連在一起構(gòu)成共陽(yáng)極。半導(dǎo)體數(shù)碼管將十位數(shù)分成七個(gè)字段，每段為一個(gè)發(fā)光二極管，其字形結(jié) 構(gòu)如上圖所示，選擇不同的字段發(fā)光，可顯示出不同的字型。在數(shù)字電路中常常要把數(shù)據(jù)或運(yùn)算結(jié)果通過(guò)半導(dǎo)體數(shù)碼管、液晶數(shù)碼和熒光數(shù)碼管，用十進(jìn)制數(shù)顯示出來(lái)。而各位的陰極分別由相應(yīng)的 I/O 口控制，實(shí)現(xiàn)各位的分時(shí)選通。并且由于各位由一個(gè) 8 位鎖存器控制段選線，故在同一時(shí)間內(nèi)每一位顯示的字符可以不同，這種方式占用鎖存器較多 。 LED 顯示器有靜態(tài)和動(dòng)態(tài)顯示兩種方式，靜態(tài)顯示是將共陰極聯(lián)到一起接地，每位的顯示段（ adp）分別與一個(gè) 8 位的鎖存器輸出相連。