keil_μVision4教程

KeilμVision4使用详解 zxmh6 前言 单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为 CPU可以执行的机器码有两种 方法 快递客服问题件处理详细方法山木方法pdf计算方法pdf华与华方法下载八字理论方法下载 ，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于 MCS-51 单片机的汇编软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil软件是目前最流行开发MCS-51系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持 Keil 即可看出。Keil 提供了包括 C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行 Keil 软件需要 Pentium 或以上的 CPU， 16MB或更多 RAM、 20M 以上空闲的硬盘空间、 WIN98、 NT、 WIN2000、 WINXP等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用 51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用 C 语言编程，那么 Keil几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件） ，即使不使用 C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。 我们将通过一些实例来学习 Keil软件的使用，在这一部份我们将学习如何输入源程序，建立 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 、对工程进行详细的设置，以及如何将源程序变为目标代码。图 1 所示电路图使用AT89C51 单片机作为主芯片，这种单片机性属于 MCS-51 系列，其内部有 4K的 FLASH ROM,可以反复擦写，非常适于做实验。AT89C51的P1引脚上接8个发光二极管，P3.2~P3.4 引脚上接 4 个按钮开关，我们的第一个任务是让接在 P1 引脚上的发光二极管依次循环点亮。 目 录 TOC \o "1-3" \h \z \u 前言 1 第一章 Keil 的配置设置 3 第二章 Keil 工程文件的建立、设置与目标文件的获得 7 第一节 Keil 工程的建立 7 第二节 源文件的建立 11 第三节 将源文件加到工程中并输入源程序 13 第四节 工程的详细设置 18 第五节 编译、连接、生成目标文件 23 第三章 Keil的调试命令、在线汇编与断点设置 25 第一节 常用调试命令 25 第二节 在线汇编 27 第三节断点设置 27 第四节 实例调试 29 第四章 Keil 程序调试窗口 30 第一节 程序调试时的常用窗口 30 第二节 各种窗口在程序调试中的用途 32 第五章 Keil 的辅助工具和部份高级技巧 36 第一节 辅助工具 36 第二节 部份高级调试技巧 39 第一章 Keil 的配置设置 在建立工程和编写程序之前最好将系统字体和关键字的颜色等信息进行设置一番，来使软件更适合使用，下面我们就来对这些配置进行简单的设置。 有多种方式可以打开配置对话框，常用的有两种，既通过菜单的方式打开配置对话框和点击快捷图标的方式打开配置对话框。菜单打开配置对话框的方法是依次单击“Edit->Configuration...”如图1.1.1所示；单击快捷图标打开配置对话框是单击图标 来完成的。 图1.1.1 打开配置对话框的步骤 利用上面的方法就可以打开如图1.1.2所示的配置对话框，其中有六个选项卡，分别为Editor(编辑)、Colors & Fonts(颜色和字体)、User Keywords(用户关键字)、Shortcut keys(快捷键)、Templates(模板)、Other(其他)，看似复杂其实这六个选项卡中大部分是我们不需要改变的，我们只需要对“Colors & Fonts(颜色和字体)”选项卡进行更改就可以了。 图1.1.2 配置对话框 在上面的对话框的最上面单击一下“Colors & Fonts”就可以切换到颜色和字体对话框了，如图1.1.2所示。 图1.1.2 颜色和字体对话框 从上面的对话框中我们可以看到“Window”下面有许多的选项，其中我们需要关心的只有两个，既8051:Editor Asm Feiles（8051汇编语言的编辑）和8051:Editor C Feiles（8051 C语言的编辑），在我们单击这两行字体时“Element”下的信息有变化，这里就以汇编语言文件为例，来将系统字体改为Courier New 字号为14（四号），关键字设为：蓝色加粗。操作步骤为在“Window”下面的选项中单击“8051:Editor Asm Feiles”然后在“Element”下面的选项中选择“Text”在单击“Font”选项卡下面的“Font”右边凸起的那个按钮，如图1.1.3，这时就会弹出图1.1.4所示的字体设置窗口，然后在该窗口的左边“Font”下面的字体中选择“Courier New”在右边“Size”下面的字号中选择“14”单击“OK”按钮回到颜色和字体配置对话框，这样就把系统字体设置成了Courier New 字体字号为14（四号）。 图1.1.3 汇编语言字体设置 图1.1.4 字体设置对话框 设置关键字和设置系统字体的方法类似，操作步骤为在“Window”下面的选项中单击“8051:Editor Asm Feiles”然后在“Element”下面的选项中选择“Keyword”在单击“Font”选项卡下面的“Font”右边凸起的那个按钮来选择关键字的大小，改变颜色即是单击“Colors”选项卡下面的“Foreground”项下的 ，来选择对应的颜色，如图1.1.5所示，这里选择蓝色，默认是黑色。 图1.1.5 关键字颜色设置 将自己想要设置的项设置完，单击“OK”键返回软件界面。 如果是为了教学方便，要将程序编辑框铺满整个电脑铺满，可以依次单击“View->Full Screen”来达到目的，如图1.1.6,要从满屏页面恢复到一般页面也是非常简单的，只要在满屏界面窗口中单击悬浮的 图标就可以了。 图1.1.6 满屏操作步骤 第二章 Keil 工程文件的建立、设置与目标文件的获得 第一节 Keil 工程的建立 当用户正确安装了该软件后，就会在桌面上建立名为“Keil uVision4”的一个快捷图标，我们只需双击这个快捷图就可以启动该软件了。 Keil软件启动后，程序窗口的左边有一个工程管理窗口， 该窗口有4个标签， 分别是Project、Books、Functions和Templates，这四个标签页分别显示当前项目的文件结构、CPU的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（调试时才出现）和所选 CPU的附加说明文件，如果是第一次启动 Keil，那么这三个标签页全是空的，如图2.1.1所示。 图2.1.1 第一次打开keil uVision4软件出现的界面 1、建立工程文件 在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行了，还要为这个项目选择 CPU（Keil支持数百种 CPU，而这些 CPU 的特性并不完全相同） ，确定编译、汇编、连接的参数，指定调试的方式，有一些项目还会有多个文件组成等，为管理和使用方便，Keil使用工程（Project）这一概念，将这些参数设置和所需的所有文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译（汇编）和连接等操作，下面我们就一步一步地来建立工程。 点击“Project -> New μVision Project…”菜单，如图2.1.2所示。 图2.1.2 创建工程选项 执行上面的操作就会出现一个对话框，为了管理方便最好新建一个文件夹，因为一个工程里面会包含多个文件，一般以工程名为文件夹名来对该新建的文件夹取名，如图2.1.3所示，在选择刚才建立的文件夹然后单击“打开”按钮，然后给将要建立的工程起一个名字，你可以在编缉框中输入一个名字（这里设为 exam1）， 不需要扩展名，如图2.1.4所示。 图2.1.3 给新建的工程建立一个文件夹 图2.1.4 保存新建的工程 在图1-4的界面里点击 “保存”按钮，出现一个对话框，如图2.1.5所示， 这个对话框要求选择目标CPU （即你所用芯片的型号），Keil 支持的 CPU很多，我们选择 Atmel公司的 89C51 芯片。点击 ATMEL前面的“+”号，展开该层，点击其中的 AT89C51，如图2.1.6所示，然后再点击“OK”按钮，完成选择MCU型号。 图2.1.5 选择MCU的型号 图2.1.6 选择AT89C51单片机 在完成选择MCU型号后，软件会提示我们是否要复制一个源文件到这个工程中，这里我们选择“否”，因为我要自己添加一个C语言或者汇编语言源文件，如图2.1.7所示。 图2.1.7是否复制源文件到工程中 在执行上一步后，就能在工程窗口的文件页中，出现了“Target 1” ，前面有“+”号，点击“+”号展开，可以看到下一层的“Source Group1”，这时的工程还是一个空的工程，里面什么文件也没有，到这里我们就完整的把一个工程建立好了。 第二节 源文件的建立 使用菜单“File->New”如图2-1所示或者点击工具栏的新建文件快捷按钮，就可以在项目窗口的右侧打开一个新的文本编缉窗口，如图2-2所示。 图2-1 以菜单方式建立文本框 图2-2 将文本框建立好后的窗口 在建立好文本框后一定要先保存，如果你是先将程序输入到文本框中在保存的话，有时由于特殊原因导致电脑断电或者死机，那么你所花费的时间和精力就相当于白费了，因此我们一定要养成先保存在输入程序的好习惯。而且在先保存在输入程序，在文本框中关键字就会变成其他颜色，有利于我们在写程序时检查所写关键字是否写错。 保存文件很简单，也有很多种方法，这里以最常用的三种来讲。第一种方法是直接单击工具条上的保存图标 ；第二种方法是点击菜单栏的“File->Save”；第三种方法是点击菜单栏的“File->Save As...”；其中第三种方法是最好的，因为软件每次都会提示你将这个文件保存到那个路径里面，一定要选择保存在建立工程时建立的文件夹下，这样有利于 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 者查找该文件，也有利于管理。在第一次执行上面三种方法的其中一种后都会弹出文件保存窗口，在“文件名（N）”右面的文本框中输入源文件的名字和后缀名，为了好管理文件一般源文件和工程名一致，文件后缀名为“.asm或.c”，其中“.asm”代表建立的是汇编语言源文件，“.c”代表建立的是C语言源文件，由于我们是使用汇编语言编程，因此这里的后缀名为asm，如图2-3所示的。 图2-3 源文件保存对话框 在上图所示的窗口中单击“保存”按钮，就将源文件保存好了，这时也回到了软件界面。这时就可以将源文件中输入自己的程序了，这时注意经常保存，以免特殊情况导致电脑断电或者死机导致没有保存所写的程序。 第三节 将源文件加到工程中并输入源程序 建立好的工程和建立好的程序源文件其实是两个相互独立，一个单片机工程是要将源文件和工程联系到一起的。这时就需要手动把源程序加入，点击软件界面左上角的“Source Group1”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，选中其中的“Add file to Group” Source Group1”如图 3-1 所示。 图3-1 添加源文件步骤 在执行上面的步骤后会出现一个对话框，如图3-2所示，要求寻找源文件，注意，该对话框下面的“文件类型”默认为 C source file(*.c)，也就是以 C 为扩展名的文件。 图3-2 添加源文件窗口 由于我们是以汇编语言来编写程序，因此源文件是以 asm 为扩展名的，所以在列表框中找不到 exam1.asm，要将文件类型改掉，点击对话框中“文件类型”后的下拉列表，找到并选中“Asm Source File(*.a51,*.asm)，如图3-3所示，这样，在列表框中就可以找到 exam1.asm 文件了，如图3-4。 图3-3 选择源文件的类型 图3-4 添加汇编语言源文件 在上面的窗口中双击 exam1.asm 文件，将文件加入项目，注意，在文件加入项目后，该对话框并不消失，等待继续加入其它文件，但初学时常会误认为操作没有成功而再次双击同一文件，这时会出现如图 4-5 所示的对话框，提示你所选文件已在列表中。 图 4-5 提醒文件已在工程中 此时应点击“确定” ，返回前一对话框，然后点击“Close”即可返回主界面，返回后，点击“SourceGroup 1”前的加号，会发现 exam1.asm 文件已在其中。双击文件名exam1.asm，即打开该源程序，如图3-6所示。 图3-6 打开源程序文件后的主界面 需要说明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用 Keil软件编写，可以使用任意文本编缉器编写。到这里我们就将一个源文件添加到工程中了，接下来的事就是编写源程序和编译程序生产目标文件了。 下面就将实例一的程序输入到该源程序中。实例一的程序如下，实例一的硬件图如图2-4。 实例一的程序： MOV A，#0FEH MAIN: MOV P1，A RL A LCALL DELAY AJMP MAIN DELAY: MOV R7,#255 D1: MOV R6,#255 DJNZ R6,$ DJNZ R7,D1 RET END 图3-7 实例一的硬件原理图 将实例一的源文件输入到软件后的主界面如图3-8所示。 图3-8 输入程序后的主界面 第四节 工程的详细设置 工程建立好以后，还要对工程进行进一步的设置，以满足要求。 首先点击左上边的Project窗口的 Target 1， 然后使用菜单“Project->Option for target‘target1’”如图4-1所示，也可以按快捷键“Alt+F7”来完成，还可以单击快捷图标 来完成。 图4-1 打开设置对话框的步骤 在进行上面的操作后就会出现对工程设置的对话框，这个对话框可谓非常复杂，共有 8 个页面，要全部搞清可不容易，好在绝大部份设置项取默认值就行了，如图4-2所示。 图4-2 设置对话框的Target 页面 设置对话框中默认的就是 Target 页面，如图4-2 所示，Xtal 后面的数值是晶振频率值，默认值是所选目标 CPU的最高可用频率值，对于我们所选的AT89C51 而言是 24M，该数值与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。正确设置该数值可使显示时间与实际所用时间一致，一般将其设置成与你的硬件所用晶振频率相同，如果没必要了解程序执行的时间，也可以不设，这里设置为 12.0，如图4-3所示。 图4-3 设置晶振频率 Memory Mode用于设置 RAM 使用情况，有三个选择项，Small:variables in DATA 是所有变量都在单片机的内部 RAM 中；Compact:variables in PDATA 是可以使用一页外部扩展 RAM，而 Larget:variables in XDATA则是可以使用全部外部的扩展 RAM，如图4-4所示。一般都是采用默认方式，也就是Small:variables in DATA方式。 图4-4 Memory Mode设置项 Code Rom Size:用于设置 ROM 空间的使用，同样也有三个选择项，即 Small:program 2k or less模式，只用低于2K的程序空间；Compact:2k functions,64k program 模式，单个函数的代码量不能超过2K，整个程序可以使用 64K程序空间；Larget:64k program 模式，可用全部64K空间，如图4-5所示。一般都是采用默认方式，也就是Larget:64k program 模式。 图4-5 Code Rom Size设置项 Operating system: 项是操作系统选择，Keil提供了两种操作系统：RTX-51 Tiny 和 RTR-51 Full，关于操作系统是另外一个很大的话题了，通常我们不使用任何操作系统，即使用该项的默认值：None（不使用任何操作系统），如图4-6所示。 图4-6 Operating system设置项 Use on-chip ROM 选择项，确认是否仅使用片内 ROM（注意：选中该项并不会影响最终生成的目标代码量）； Off-Chip Code memory 用以确定系统扩展 ROM 的地址范围，Off-Chip Xdata memory 组用于确定系统扩展 RAM 的地址范围，这些选择项必须根据所用硬件来决定，由于该例是单片应用，未进行任何扩展，所以均不重新选择，按默认值设置，如图4-7所示。 图4-7 Target选项卡剩下项的设置 OutPut页面设置对话框，如图4-8所示，这里面也有多个选择项，其中 Creat Hex file用于生成可执行代码文件（可以用编程器写入单片机芯片的 HEX 格式文件，文件的扩展名为.HEX），默认情况下该项未被选中，如果要写片做硬件实验，就必须选中该项，这一点是初学者易疏忽的，在此特别提醒注意。选中 Debug Information 将会产生调试信息，这些信息用于调试，如果需要对程序进行调试，应当选中该项。Browse Information 是产生浏览信息，该信息可以用菜单 view->Browse来查看，这里取默认值。按钮“Select Folder for Objects…”是用来选择最终的目标文件所在的文件夹，默认是与工程文件在同一个文件夹中。Name of Executable:用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与工程的名字相同，这两项一般不需要更改。 图4-8 OutPut页面设置对话框 工程设置对话框中的其它各页面与 C51 编译选项、A51 的汇编选项、BL51 连接器的连接选项等用法有关，这里均取默认值，不作任何修改。以下仅对一些有关页面中常用的选项作一个简单介绍。 Listing 标签页用于调整生成的列表文件选项，如图4-9所示。在汇编或编译完成后将产生（*.lst）的列表文件，在连接完成后也将产生（*.m51）的列表文件，该页用于对列表文件的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 和形式进行细致的调节，其中比较常用的选项是“C Compile Listing”下的“Assamble Code”项，选中该项可以在列表文件中生成 C 语言源程序所对应的汇编代码。 图4-8 Listing 标签页 C51 标签页用于对 Keil 的 C51 编译器的编译过程进行控制，其中比较常用的是“Code Optimization”组，如图4-9所示，该组中 Level是优化等级，C51 在对源程序进行编译时，可以对代码多至 9 级优化， 默认使用第 8 级，一般不必修改，如果在编译中出现一些问题， 可以降低优化级别试一试。Emphasis 是选择编译优先方式， 第一项是代码量优化（最终生成的代码量小）；第二项是速度优先 （最终生成的代码速度快） ；第三项是缺省。默认的是速度优先，可根据需要更改。 图4-9 C51 标签页 设置完成后按“OK”返回主界面，工程文件建立、设置完毕。 第五节 编译、连接、生成目标文件 在设置好工程后，即可进行编译、连接。选择菜单 Project->Build target，对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后再连接以产生目标代码；如果选择 Rebuild All target files 将会对当前工程中的所有文件重新进行编译然后再连接，确保最终生产的目标代码是最新的，而 Translate … .项则仅对该文件进行编译，不进行连接，如图5-1所示。 图5-1 编译操作选项 以上操作也可以通过工具栏按钮直接进行。图5-2是有关编译、设置的工具栏按钮，从左到右分别是：编译、编译连接、全部重建、停止编译和对工程进行设置。 图5-2 编译快捷图标 编译过程中的信息将出现在输出窗口中的 Build 页中，如果源程序中有语法错误，会有错误 报告 软件系统测试报告下载sgs报告如何下载关于路面塌陷情况报告535n,sgs报告怎么下载竣工报告下载 出现，双击该行，可以定位到出错的位置，对源程序反复修改之后，最终会得到如图5-3所示的结果，提示获得了名为 exam1.hex 的文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中，同时还产生了一些其它相关的文件，可被用于 Keil 的仿真与调试，这时可以进入下一步调试的工作。 图5-3 编译成功并生成hex文件成功后的软件界面 第三章 Keil的调试命令、在线汇编与断点设置 在上一章中我们学习了如何建立工程、汇编、连接工程，并获得目标代码，但是做到这一步仅仅代表你的源程序没有语法错误，至于源程序中存在着的其它错误，必须通过调试才能发现并解决。事实上，除了极简单的程序以外，绝大部份的程序都要通过反复调试才能得到正确的结果，因此，调试是软件开发中重要的一个环节，这一章将介绍常用的调试命令、利用在线汇编、各种设置断点进行程序调试的方法，并通过实例介绍这些方法的使用。 第一节 常用调试命令 在对工程成功地进行汇编、 连接以后，按 Ctrl+F5 或者使用菜单“Debug->Start/Stop Debug Session”如图2.1.1所示，也可以单击软件菜单栏下面的快捷图标 ，即可进入调试状态。Keil软件内建了一个仿真 CPU用来模拟执行程序，该仿真 CPU功能强大，可以在没有硬件和仿真机的情况下进行程序的调试，下面将要学的就是该模拟调试功能。不过在学习之前必须明确，模拟毕竟只是模拟，与真实的硬件执行程序肯定还是有区别的，其中最明显的就是时序，软件模拟是不可能和真实的硬件具有相同的时序的，具体的表现就是程序执行的速度和各人使用的计算机有关，计算机性能越好，运行速度越快。 图2.1.1 进入调试模式操作步骤 进入调试状态后，界面与编缉状态相比有明显的变化，Debug 菜单项中原来不能用的命现在已可以使用了，工具栏会多出一个用于运行和调试的工具条，如图2.1.2 所示，Debug 菜上的大部份命令可以在此找到对应的快捷按钮，从左到右依次是复位、运行、暂停、单步、过程单步、执行完当前子程序、运行到当前行、下一状态、打开跟踪、观察跟踪、反汇编窗口、观察窗口、代码作用范围分析、1＃串行窗口、内存窗口、性能分析、工具按钮等命令。 图2.1.2 调试工具条 学习程序调试，必须明确两个重要的概念，即单步执行与全速运行。全速执行是指一行程序执行完以后紧接着执行下一行程序，中间不停止，这样程序执行的速度很快，并可以看到该段程序执行的总体效果，即最终结果正确还是错误，但如果程序有错，则难以确认错误出现在哪些程序行。单步执行是每次执行一行程序，执行完该行程序以后即停止，等待命令执行下一行程序，此时可以观察该行程序执行完以后得到的结果，是否与我们写该行程序所想要得到的结果相同，借此可以找到程序中问题所在。程序调试中，这两种运行方式都要用到。 使用菜单STEP 或相应的命令按钮或使用快捷键F11可以单步执行程序，使用菜单 STEP OVER 或功能键 F10 可以以过程单步形式执行命令，所谓过程单步，是指将汇编语言中的子程序或高级语言中的函数作为一个语句来全速执行。 按下 F11 键，可以看到源程序窗口的左边出现了一个黄色调试箭头，指向源程序的第一行，如图图2.1.3所示。每按一次 F11，即执行该箭头所指程序行，然后箭头指向下一行，当箭头指向 LCALL DELAY 行时，再次按下 F11，会发现，箭头指向了延时子程序 DELAY 的第一行。不断按 F11 键，即可逐步执行延时子程序。 图2.1.3 调试窗口 通过单步执行程序，可以找出一些问题的所在，但是仅依靠单步执行来查错有时是困难的，或虽能查出错误但效率很低，为此必须辅之以其它的方法，如本例中的延时程序是通过将 D2： DJNZ R6,D2 这一行程序执行六万多次来达到延时的目的，如果用按 F1 六万多次的方法来执行完该程序行，显然不合适，为此，可以采取以下一些方法，第一，用鼠标在子程序的最后一行（ret）点一下，把光标定位于该行，然后用菜单 Debug->Run to Cursor line（执行到光标所在行） ，即可全速执行完黄色箭头与光标之间的程序行。第二，在进入该子程序后，使用菜单 Debug->Step Out of Current Function（单步执行到该函数外） ，使用该命令后，即全速执行完调试光标所在的子程序或子函数并指向主程序中的下一行程序（这里是JMP LOOP 行） 。第三种方法，在开始调试的，按 F10 而非 F11，程序也将单步执行，不同的是，执行到 lcall delay 行时，按下 F10 键，调试光标不进入子程序的内部，而是全速执行完该子程序，然后直接指向下一行“JMP LOOP” 。灵活应用这几种方法，可以大大提高查错的效率。 第二节 在线汇编 在进入 Keil 的调试环境以后，如果发现程序有错，可以直接对源程序进行修改，但是要使修改后的代码起作用，必须先退出调试环境，重新进行编译、连接后再次进入调试，如果只是需要对某些程序行进行测试，或仅需对源程序进行临时的修改，这样的过程未免有些麻烦，为此Keil 软件提供了在线汇编的能力，将光标定位于需要修改的程序行上，用菜单Debug->Inline Assambly… 即可出现如图3.2.1的对话框，在Enter New 后面的编缉框内直接输入需更改的程序语句，输入完后键入回车将自动指向下一条语句，可以继续修改，如果不再需要修改，可以点击右上角的关闭按钮关闭窗口。 图3.2.1在线汇编窗口 第三节断点设置 程序调试时，一些程序行必须满足一定的条件才能被执行到（如程序中某变量达到一定的值、按键被按下、串口接收到数据、有中断产生等），这些条件往往是异步发生或难以预先设定的，这类问题使用单步执行的方法是很难调试的，这时就要使用到程序调试中的另一种非常重要的方法——断点设置。断点设置的方法有多种，常用的是在某一程序行设置断点，设置好断点后可以全速运行程序，一旦执行到该程序行即停止，可在此观察有关变量值，以确定问题所在。在程序行设置/移除断点的方法是将光标定位于需要设置断点的程序行，使用菜单Debug->Insert/Remove BreakPoint 设置或移除断点（也可以用鼠标在该行双击实现同样的功能）；Debug->Enable/Disable Breakpoint 是开启或暂停光标所在行的断点功能；Debug->Disable All Breakpoint 暂停所有断点；Debug->Kill All BreakPoint 清除所有的断点设置。这些功能也可以用工具条上的快捷按钮进行设置。 除了在某程序行设置断点这一基本方法以外，Keil 软件还提供了多种设置断点的方法，按Debug->Breakpoints… 即出现一个对话框，该对话框用于对断点进行详细的设置，如图3.3.1所示。 图3.3.1 断点设置对话框 图3.3.1中Expression 后的编缉框内用于输入表达式，该表达式用于确定程序停止运行的条件，这里表达式的定义功能非常强大，涉及到Keil 内置的一套调试语法，这里不作详细说明，仅举若干实例，希望读者可以举一反三。 1） 在 Experssion 中键入a==0xf7，再点击Define 即定义了一个断点， 注意，a 后有两 个等号，意即相等。该表达式的含义是：如果a 的值到达0xf7 则停止程序运行。除使用相等符号之外，还可以使用>,>=,<,<=,!=（不等于）,&（两值按位与）,&&（两 值相与）等运算符号。 2） 在 Experssion 后中键入Delay 再点击Define，其含义是如果执行标号为Delay 的行则中断。 3） 在 Experssion 后中键入Delay，按Count后的微调按钮，将值调到3，其意义是当第三次执行到Delay 时才停止程序运行。 4） 在 Experssion 后键入Delay ， 在Command 后键入printf(“SubRoutine ‘Delay’ has been Called\n”)主程序每次调用Delay 程序时并不停止运行，但会在输出窗口Command 页输出一行字符，即SubRoutine ‘Delay’ has been Called。其中“\n”的用途是回车换行，使窗口输出的字符整齐。 5） 设置断点前先在输出窗口的 Command页中键入DEFINE int I，然后在断点设置时同4），但是Command 后键入printf(“SubRoutine ‘Delay’ has been Called %dtimes\n”,++I)，则主程序每次调用Delay 时将会在Command 窗口输出该字符及被调用的次数，如SubRoutine ‘Delay’ has been Called 10 times。 对于使用 C 源程序语言的调试，表达式中可以直接使用变量名，但必须要注意，设置时只能使用全局变量名和调试箭头所指模块中的局部变量名。 第四节 实例调试 为进行程序的调试，我们首先给源程序制造一个错误，将延时子程序的第三行“DJNZR6,$”后的$改为D1，然后重新编译，由于程序中并无语法错误，所以编译时不会有任何出错提示，但由于转移目的地出错，所以子程序将陷入无限循环中。 进入调试状态后，按 F10 以过程单步的形式执行程序，当执行到LCALL DELAY 行时，程序不能继续往下执行，同时发现调试工具条上的Halt 按钮变成了红色，说明程序在此不断地执行着，而我们预期这一行程序执行完后将停止，这个结果与预期不同，可以看出所调用的子程序出了差错。为查明出错原因，按Halt 按钮使程序停止执行，然后按RST 按钮使程序复位，再次按下F10 单步执行，但在执行到LCALL DELAY 行时，改按F11 键跟踪到子程序内部（如果按下F11 键没有反应，请在源程序窗口中用鼠标点一下），单步执行程序，可以发现在执行到“DJNZ R6,D1”行时，程序不断地从这一行转移到上一行，同时观察左侧的寄存器的值，会发现R6 的值始终在FFH 和FEH 之间变化，不会减小，而我们的预期是R6 的值不断减小，减到0 后往下执行，因此这个结果与预期不符，通过这样的观察，不难发现问题是因为标号写错而产生的，发现问题即可以修改，为了验证即将进行的修改是否正确，可以先使用在线汇编功能测试一下。把光标定位于程序行“DJNZ R6,D1”，打开在线汇编的对话框，将程序改为“DJNZ R7,0EH”，即转回本条指令所在行继续执行，其中0EH 是本条指令在程序存储器中的位置，这个值可以通过在线汇编窗口看到，如图3 所示。然后关闭窗口，再进行调试，发现程序能够正确地执行了，这说明修改是正确的。注意，这时候的源程序并没有修改，此时应该退出调试程序，将源程序更改过来，并重新编译连接，以获得正确的目标代码。 第四章 Keil 程序调试窗口 上一章中我们学习了几种常用的程序调试方法，这一讲中将介绍 Keil 提供各种窗口如输出窗口、观察窗口、存储器窗口、反汇编窗口、串行窗口等的用途，以及这些窗口的使用方法，并通过实例介绍这些窗口在调试中的使用。 第一节 程序调试时的常用窗口 Keil 软件在调试程序时提供了多个窗口，主要包括输出窗口（Output Windows）、观察窗口（Watch&Call Statck Windows）、存储器窗口（Memory Window）、反汇编窗口（DissamblyWindow）串行窗口（Serial Window）等。进入调试模式后，可以通过菜单View 下的相应命令打开或关闭这些窗口。 图4.1.1是输出窗口、观察窗口和存储器窗口，各窗口的大小可以使用鼠标调整。进入调试程序后，输出窗口自动切换到Command 页。该页用于输入调试命令和输出调试信息。对于初学者，可以暂不学习调试命令的使用方法。 图4.1.1 调试窗口（命令窗口、存储器窗口、观察窗口） 一、存储器窗口 存储器窗口中可以显示系统中各种内存中的值，通过在Address 后的编缉框内输入“字母：数字”即可显示相应内存值，其中字母可以是C、D、I、X，分别代表代码存储空间、直接寻址的片内存储空间、间接寻址的片内存储空间、扩展的外部RAM 空间，数字代表想要查看的地址。例如输入D：0 即可观察到地址0 开始的片内RAM 单元值、键入C：0 即可显示从0 开始的ROM 单元中的值，即查看程序的二进制代码。该窗口的显示值可以以各种形式显示，如十进制、十六进制、字符型等，改变显示方式的方法是点鼠标右键，在弹出的快捷菜单中选择，该菜单用分隔条分成三部份，其中第一部份与第二部份的三个选项为同一级别，选中第一部份的任一选项，内容将以整数形式显示，而选中第二部份的Ascii 项则将以字符型式显示，选中Float 项将相邻四字节组成的浮点数形式显示、选中Double 项则将相邻8 字节组成双精度形式显示，如图图4.1.2所示。 图4.1.2 存储器数值各种方式显示选择 第一部份又有多个选择项，其中Decimal 项是一个开关，如果选中该项，则窗口中的值将以十进制的形式显示，否则按默认的十六进制方式显示。Unsigned 和Signed 后分别有三个选项：Char、Int、Long，分别代表以单字节方式显示、将相邻双字节组成整型数方式显示、将相邻四字节组成长整型方式显示，而Unsigned 和Signed 则分别代表无符号形式和有符号形式，究竟从哪一个单元开始的相邻单元则与你的设置有关，以整型为例，如果你输入的是I:0，那么00H 和01H 单元的内容将会组成一个整型数，而如果你输入的是I：1，01H和02H 单元的内容全组成一个整型数，以此类推。有关数据格式与C 语言规定相同，请参考C 语言书籍，默认以无符号单字节方式显示。第三部份的Modify Memory at X:xx 用于更改鼠标处的内存单元值，选中该项即出现如图4.1.3所示的对话框，可以在对话框内输入要修改的内容。 图4.1.3 存储器的值的修改 二、工程窗口寄存器页 图4.1.4是工程窗口寄存器页的内容，寄存器页包括了当前的工作寄存器组和系统寄存器，系统寄存器组有一些是实际存在的寄存器如A、B、DPTR、SP、PSW 等，有一些是实际中并不存在或虽然存在却不能对其操作的如PC、Status 等。每当程序中执行到对某寄存器的操作时，该寄存器会以反色（蓝底白字）显示，用鼠标单击然后按下F2 键，即可修改该值。 图4.1.4 工程窗口寄存器页 三、观察窗口 观察窗口是很重要的一个窗口，工程窗口中仅可以观察到工作寄存器和有限的寄存器如A、B、DPTR 等，如果需要观察其它的寄存器的值或者在高级语言编程时需要直接观察变量，就要借助于观察窗口了。 其它窗口将在以下的实例中介绍。 一般情况下，我们仅在单步执行时才对变量的值的变化感兴趣，全速运行时，变量的值是不变的，只有在程序停下来之后，才会将这些值最新的变化反映出来，但是，在一些特殊场合下我们也可能需要在全速运行时观察变量的变化，此时可以点击View->Periodic Window Updata（周期更新窗口），确认该项处于被选中状态，即可在全速运行时动态地观察有关值的变化。但是，选中该项，将会使程序模拟执行的速度变慢。 第二节 各种窗口在程序调试中的用途 以下通过一个高级语言程序来说明这些窗口的使用。例 2： #include "reg51.h" sbit P1_0=P1^0; //定义P1.0 void mDelay(unsigned char DelayTime) { unsigned int j=0; for(;DelayTime>0;DelayTime--) for(j=0;j<125;j++); } void main() { unsigned int i; for(;;) { mDelay(10); // 延时10毫秒 i++; if(i==10) { P1_0=!P1_0; i=0; } } } 这个程序的工作过程是：不断调用延时程序，每次延时10 毫秒，然后将变量I 加1，随后对变量I 进行判断，如果I 的值等于10，那么将P1.0 取反，并将I 清0，最终的执行效果是 P1.0 每0.1S 取反一次。 输入源程序并以 exam2.c 为文件名存盘，建立名为exam2 的项目，将exam2.c 加入项目，编译、连接后按Ctrl+F5 进入调试，按F10 单步执行。注意观察窗口，其中有一个标签页为Locals，这一页会自动显示当前模块中的变量名及变量值。可以看到窗口中有名为I 的变量，其值随着执行的次数而逐渐加大，如果在执行到mDelay(10)行时按F11 跟踪到mDelay 函数内部，该窗口的变量自动变为DelayTime 和j。另外两个标签页Watch #1 和Watch #2 可以加入自定义的观察变量，点击“type F2 to edit”然后再按F2 即可输入变量，试着在Watch #1中输入I，观察它的变化。在程序较复杂，变量很多的场合，这两个自定义观察窗口可以筛选出我们自己感兴趣的变量加以观察。观察窗口中变量的值不仅可以观察，还可以修改，以该程序为例，I 须加10 次才能到10，为快速验证是否可以正确执行到P1_0=!P1_0 行，点击I 后面的值，再按F2，该值即可修改，将I 的值改到9，再次按F10 单步执行，即可以很快执行到P1_0=!P1_0 程序行。该窗口显示的变量值可以以十进制或十六进制形式显示，方法是在显示窗口点右键，在快捷菜单中选择如图4.2.1 所示。 图4.2.1 设定观察窗的显示方式 点击 View->Dissambly Window 可以打开反汇编窗口，该窗口可以显示反汇编后的代码、源程序和相应反汇编代码的混合代码，可以在该窗口进行在线汇编、利用该窗口跟踪已找行的代码、在该窗口按汇编代码的方式单步执行，这也是一个重要的窗口。打开反汇编窗口，点击鼠标右键，出现快捷菜单，如图4.2.2 所示，其中Mixed Mode 是以混合方式显示，Assembly Mode 是以反汇编码方式显示。 图4.2.2 反汇编窗口 程序调试中常使用设置断点然后全速运行的方式，在断点处可以获得各变量值，但却无法知道程序到达断点以前究竟执行了哪些代码，而这往往是需要了解的，为此，Keil 提供了跟踪功能，在运行程序之前打开调试工具条上的允许跟踪代码开关，然后全速运行程序，当程序停止运行后，点击查看跟踪代码按钮，自动切换到反汇编窗口，如图6 所示，其中前面标有“-”号的行就是中断以前执行的代码，可以按窗口边的上卷按钮向上翻查看代码执行记录。 利用工程窗口可以观察程序执行的时间，下面我们观察一下该例中延时程序的延时时间是否满足我们的要求，即是否确实延时10 毫秒，展开工程窗口Regs 页中的Sys 目录树，其中的Sec 项记录了从程序开始执行到当前程序流逝的秒数。点击RST 按钮以复位程序，Sec的值回零，按下F10 键，程序窗口中的黄色箭头指向mDelay(10)行，此时，记录下Sec 值为0.00038900，然后再按F10 执行完该段程序，再次查看Sec 的值为0.01051200，两者相减大约是0.01 秒，所以延时时间大致是正确的。读者可以试着将延时程序中的unsigned int 改为unsigned char 试试看时间是否仍正确。注意，使用这一功能的前提是在项目设置中正确设置晶振的数值。 Keil 提供了串行窗口，我们可以直接在串行窗口中键入字符，该字符虽不会被显示出来，但却能传递到仿真CPU 中，如果仿真CPU 通过串行口发送字符，那么这些字符会在串行窗口显示出来，用该窗口可以在没有硬件的情况下用键盘模拟串口通讯。下面通过一个例子说明Keil 串行窗口的应用。该程序实现一个行编缉功能，每键入一个字母，会立即回显到窗口中。编程的方法是通过检测 RI 是否等于1 来判断串行口是否有字符输入，如果有字符输入，则将其送到SBUF，这个字符就会在串行窗口中显示出来。其中ser_init 是串行口初始化程序，要使用串行口，必须首先对串行口进行初始化。例3： MOV SP,#5FH ;堆栈初始化 CALL SER_INIT ;串行口初始化 LOOP:JBC RI,NEXT ;如果串口接收到字符，转 JMP LOOP ;否则等待接收字符 NEXT:MOV A,SBUF ;从SBUF 中取字符 MOV SBUF,A ;回送到发送SBUF 中 SEND: JBC TI,LOOP ;发送完成，转LOOP JMP SEND ;否则等待发送完 SER_INIT: MOV SCON,#50H;中断初始化 ORL TMOD,#20H ORL PCON,#80H MOV TH1,#0FDH ;设定波特率 SETB TR1 ;定时器1 开始运行 SETB REN ;允许接收 SETB SM2 RET END 输入源程序，并建立项目，正确编译、连接，进入调试后，全速运行，点击串行窗口1按钮，即在原源程序窗口位置出现一个空白窗口，击键，相应的字母就会出现在该窗口中。在窗口中击鼠标右键，出现一个弹出式菜单，选择“Ascii Mode”即以Ascii 码的方式显示接收到的数据；选择“Hex Mode”以十六进制码方式显示接收到的数据；选择“Clear Window”可以清除窗口中显示的内容。 由于部份 CPU 具有双串口，故Keil 提供了两个串行窗口，我们选用的89C51 芯片只有一个串行口，所以Serial 2 串行窗口不起作用。 小技巧：凡是鼠标单击然后按F2 的地方都可以用鼠标连续单击两次（注意：不是双击）来替代。 第五章 Keil 的辅助工具和部份高级技巧 在前面的几讲中我们介绍了工程的建立方法，常用的调试方法，除此之外，Keil 还提供了一些辅助工具如外围接口、性能分析、变量来源分析、代码作用分析等，帮助我们了解程的性能、查找程序中的隐藏错误，快速查看程序变量名信息等，这一讲中将对这些功工具作一介绍，另外还将介绍Keil 的部份高级调试技巧。 第一节 辅助工具 这部份功能并不是直接用来进行程序调试的，但可以帮助我们进行程序的调试、程序性能的分析，同样是一些很有用的工具。 一、外围接口 为了能够比较直观地了解单片机中定时器、中断、并行端口、串行端口等常用外设的使用情况，Keil 提供了一些外围接口对话框，通过Peripherals 菜单选择，该菜单的下拉菜单内容与你建立项目时所选的CPU有关，如果是选择的89C51 这一类“标准”的51 机，那么将会有Interrupt（中断）、I/O Ports（并行I/O 口）、Serial（串行口）、Timer（定时/计数器）这四个外围设备菜单。打开这些对话框，列出了外围设备的当前使用情况，各标志位的情况等，可以在这些对话框中直观地观察和更改各外围设备的运行情况。 下面我们通过一个简单例子看一看并行端口的外围设备对话框的使用。例 4： MOV A,#0FEH LOOP: MOV P1,A RL A CALL DELAY ;延时100 毫秒 JMP LOOP 编译、连接进入调试后，点击Peripherals->I/O-Ports->Port 1 打开，如图5.1.1所示，全速运行，可以看到代表各位的勾在不断变化（如果看不到变化，请点击View->Periodic Window Updata），这样可以形象地看出程序执行的结果。 图5.1.1 外围设备之并行端口 注：如果你看到的变化极快，甚至看不太清楚，那么说明你的计算机性能好，模拟执行的速度快，你可以试着将加长延时程序的时间以放慢速度。模拟运行速度与实际运行的速度无法相同是软件模拟的一个固有弱点。 点击 Peripherals->I/O-Ports->Timer0 即出现图5.1.2所示定时/计数器0 的外围接口界面，可以直接选择Mode 组中的下拉列表以确定定时/计数工作方式，0-3 四种工作方式，设定定时初值等，点击选中 TR0，status 后的stop 就变成了run，如果全速运行程序，此时th0,tl0 后的值也快速地开始变化（同样要求Periodic Window Updata 处于选中状态），直观地演示了定时/计数器的工作情况（当然，由于你的程序未对此写任何代码，所以程序不会对此定时/计数器的工作进行处理）。 图5.1.2 外围设备之定时器 二、性能分析 Keil 提供了一个性能分析工具，利用该工具，我们可以了解程序中哪些部份的执行时间最长，调用次数最多，从而了解影响整个程序中执行速度的瓶颈。下面通过一个实例来看一看这个工具如何使用，例5： #include "reg51.h" sbit P1_0=P1^0; //定义P1.0 void mDelay(unsigned char DelayTime) { unsigned int j=0; for(;DelayTime>0;DelayTime--) { for(j=0;j<125;j++) {;} } } void mDelay1(unsigned char DelayTime) { unsigned int j=0; for(;DelayTime>0;DelayTime--) for(j=0;j<125;j++); } void main() { unsigned int i; for(;;){ mDelay(10); // 延时10毫秒 i++; if(i==10) { P1_0=!P1_0; i=0; mDelay1(10);} } } 编译连接。进入调试状态后使用菜单View->Performance Analyzer Window，打开性能分析对话框，进入该对话框后，只有一项unspecified，点鼠标右键，在快捷菜单中选择Setup PA即打开性能分析设置对话框，对于C 语言程序，该对话框右侧的“Function Symbol”下的列表框给出函数符号，双击某一符号，该符号即出现在Define Performance Analyzer 下的编缉框中，每输入一个符号名字，点击Define 按钮，即将该函数加入其上的分析列表框。对于汇编语言源程序，Function Symbol 下的列表框中不会出现子程序名，可以直接在编缉框中输入子程序名，点击Close 关闭窗口，回到性能分析窗口，此时窗口共有4 个选项。全速执行程序，可以看到mDelay 和mDelay1 后出现一个蓝色指示条，配合上面的标尺可以直观地看出每个函数占整个执行时间的比例，点击相应的函数名，可以在该窗口的状态栏看到更详细的数据，其中各项的含义如下： Min：该段程序执行所需的最短时间；Max：该段程序执行所需的最长时间；Avg：该段程序执行所花平均时间；Total：该段程序到目前为目总共执行的时间；%：占整个执行时间的百分比；count：被调用的次数。 本程序中，函数mDelay 和mDelay1 每次被调用都花费同样的时间，看不出Min、Max、和Avg 的意义，实际上，由于条件的变化，某些函数执行的时间不一定是一个固定的值，借助于这些信息，可以对程序有更详细的了解。下面将mDelay1 函数略作修改作一演示。 void mDelay1(unsigned char DelayTime) { static unsigned char k; unsigned int j=0; for(;DelayTime>0;DelayTime--) { for(;j