單片機原理及應用設計（第二版）課件第十二章

第12章單片機常用仿真工具12.1單片機系統(tǒng)開發(fā)軟件Keil

目前，單片機程序的開發(fā)主要使用C語言或者匯編語言兩種方式。匯編語言更加接近系統(tǒng)硬件底層，可以更準確、快速的完成指定任務，同時減少存儲空間和執(zhí)行時間；而C語言的優(yōu)點則在于代碼比較易讀、易寫、易調(diào)試，開發(fā)更加簡單、方便。Keil提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。軟件開發(fā)流程：12.1.1KeilμVision4的安裝首先雙擊安裝文件，出現(xiàn)安裝歡迎界面，單擊“Next”，然后按照自動安裝引導進行就能夠完成KeilμVision4軟件的安裝。安裝歡迎界面：12.1.2KeilμVision4的工具軟件KeilμVision4支持所有的Keil80C51工具軟件，可以自動完成編譯、匯編、連接等程序操作。KeilμVision4包含的工具軟件有Cx51編譯器和A51匯編器、LIB51庫管理器、BL51連接器/定位器、軟件調(diào)試器及硬件調(diào)試器等功能。1. Cx51編譯器和A51匯編器2. LIB51庫管理器3. BL51連接器/定位器4. 軟件調(diào)試器5. 硬件調(diào)試器12.1.3KeilμVision4的菜單命令說明KeilμVision4主菜單提供了各種操作菜單，并且在主界面上提供了很多操作快捷按鈕。12.1.4KeilμVision4的軟件開發(fā)過程在使用KeilμVision4開發(fā)軟件的時候，首先新建一個文件夾，使得該軟件的所有文件都可以存放在同一個文件夾之下，以避免和其它文件發(fā)生混淆。打開軟件編寫程序，并開始相應的仿真、調(diào)試工作。開始界面：首先，點擊“project—NewμVisionProject”建立一個工程，在后面的軟件開發(fā)過程中，就可以將所有的相關文件放在這個工程下，如圖(a)所示。點擊后會出現(xiàn)如圖(b)的對話框，在該對話框內(nèi)選擇放在剛才建立的“keilexample”文件夾下，給這個工程取個名后保存，不需要填后綴。點擊對話框上的保存后，出現(xiàn)界面，來進行CPU類型的選擇，此處可以選則用戶所開發(fā)系統(tǒng)所使用到的單片機型號，比如Atmel公司的AT89C52，確定后點擊“OK”。當工程建立完成后，用戶即可開始編寫源文件，點擊工具欄上圖標或者菜單欄“File”—“New”，在主界面上即出現(xiàn)一個白色的文本編輯區(qū)，在該區(qū)域，即可完成源文件的編寫。程序編寫結(jié)束后，要對文件進行保存，點擊工具欄圖標或者菜單欄“File”—“Saveas”，在出現(xiàn)的對話框內(nèi)輸入程序名稱，一定要注意的是，如果用C語言編寫的程序，一定要將后綴改為“.c”，如果是用匯編語言編寫的程序，后綴一定要改為“.asm”。在完成源程序編寫后，要將該程序加入到剛才建立的工程中。右鍵點擊項目窗口中的“SourceGroup1”—“AddFilestoGroup‘SourceGroup1’”，添加完成后，“test.c”就出現(xiàn)在了項目窗口當中，然后點擊“close”關閉文件添加對話窗口。在進行編譯之前，還需要對仿真環(huán)境相關內(nèi)容進行設置。晶振頻率對單片機系統(tǒng)的定時器、延時程序、運行速度等有著直接影響，所以首先可以根據(jù)系統(tǒng)實際需要設置仿真系統(tǒng)晶振頻率。點擊頁面上的圖標，或者點擊“Project”—“OptionsforTarget‘Target1’”即可出現(xiàn)仿真選項對話框。比如設置晶振頻率為12MHz，就直接將12填在“Xtal”處即可。點擊“Output”標簽，在“CreateHEXFile”前的方框內(nèi)打?qū)?，即可輸出燒錄單片機時需要的HEX文件。此外點擊該對話框的“Debug”標簽，還可設置本次仿真是軟件模擬仿真，還是與硬件連接的聯(lián)合仿真，如果已經(jīng)連接了仿真器，就在右邊選擇對應的仿真器型號即可。至此，源文件編寫及添加步驟已全部完成，接下來就要對源文件進行編譯，生成目標文件供單片機運行。編譯可以點擊工具欄圖標，或者點擊菜單欄“Project—Build/Rebuild”即可。選擇編譯后，編譯結(jié)果窗口會提示編譯結(jié)果，包括編譯過程中的錯誤等。根據(jù)編譯結(jié)果反復修改源文件，直至沒有語法錯誤，表示源文件通過編譯，可以進行仿真運行了。12.1.5KeilμVision4的模擬仿真在完成了編譯、匯編過程后，程序只是通過了語法檢測，也就是說程序當中沒有語法錯誤，形成了一個可以供單片機執(zhí)行的程序。但是這個程序加載到硬件系統(tǒng)中是否能夠完成預定的功能是未知的，所以接下來還需要對這個程序進行仿真調(diào)試來測試程序功能，如果程序功能達到預定目標再將程序燒錄到單片機內(nèi)，這也是仿真軟件的真正意義所在。Keil提供了兩種仿真手段，一種是模擬仿真，一種是軟硬件聯(lián)合仿真，接下來為初學者介紹模擬仿真過程。1.“調(diào)試”菜單命令點擊菜單欄的“Debug”命令，可以看到下圖所示選項，常用選項的功能如下說明?！癝tart/StopDebugSession”：啟動或結(jié)束調(diào)試過程?！癛esetCPU”：使程序復位，PC特殊功能寄存器全部恢復為復位值?！癛un”：運行程序命令，使程序運行直至斷點停止?！癝top”：程序運行停止“Step”：單步跟蹤運行，逐條執(zhí)行指令，用于觀測指令執(zhí)行效果。“Stepover”：單步運行，與“Step”的區(qū)別在于，在遇到子函數(shù)的時候，不會對子函數(shù)內(nèi)的指令逐條運行，而是將子函數(shù)運行完再停止，而“Step”則進入子函數(shù)，對指令逐條執(zhí)行?！癝tepout”：如果程序正在子函數(shù)中運行，則運行完子程序剩余指令后停止?！癛untoCursorLine”：程序運行到光標處停止?！癐nsert/RemoveBreakpoints”：插入/清除斷點?！癉isableAllBreakpoint”：暫停所有斷點。“KillAllBreakPoint”：清除所有的斷點設置。在語法檢查沒有錯誤后，點擊“Debug”菜單啟動調(diào)試狀態(tài)，在該狀態(tài)下，可以使用強大的調(diào)試器對程序進行測試及仿真運行，首先啟動調(diào)試狀態(tài)，然后可以根據(jù)具體情況讓程序全速運行或者以步進的方式執(zhí)行，然后配合斷點設置來檢測程序是否符合設計要求。如果在程序執(zhí)行過程中，需要了解存儲器或者外設信息，還可以打開對應窗口來進行結(jié)果檢測。2.“調(diào)試”菜單命令點擊菜單欄的“Peripherals”命令，可以了解仿真器外設狀況，包括中斷系統(tǒng)、I/O口、串行口以及定時器/計數(shù)器的運行狀態(tài)，點擊相應的選項即可了解在程序運行過程中，當前外設的狀態(tài)。3.“觀察”菜單命令在單片機仿真過程中，用戶需要觀察在程序運行過程中，單片機的存儲器和寄存器等變化情況，尤其是在單步調(diào)試過程中，觀察寄存器的變化情況是最直接的一種調(diào)試手段。12.1.6聯(lián)合仿真如果要將調(diào)試好的程序?qū)懭敕抡嫫?，與硬件進行聯(lián)合調(diào)試，就需要一個連接到計算機的仿真器。此時在仿真選項對話框的“Debug”標簽中，選擇“Use”，然后在后面的下拉菜單中選擇目前與計算機相連的仿真器。如下圖：在進行聯(lián)合調(diào)試時，選擇“LoadApplicationatStart”，keil將完成程序代碼自動裝載；選擇“Gotillmain”，調(diào)試C語言程序時PC會自動運行到main程序處。點擊“Settings”，就可以完成仿真器與計算機的通信設置。最后，按照軟件調(diào)試過程，依次進行編譯和調(diào)試，即可進行軟、硬件的聯(lián)合仿真了。12.2單片機系統(tǒng)開發(fā)軟件WAVE12.2.1文件的建立打開軟件后，出現(xiàn)啟動界面。WAVE與Keil一樣，為用戶提供了兩種仿真方式，一種是純軟件仿真，另外一種是要與對應的仿真器或者實驗箱相連的軟硬件聯(lián)合仿真方式。在計算機沒有與仿真器相連的時候，啟動界面會默認提示進入純軟件仿真方式。WAVE啟動界面：進入軟件后，單擊工具欄上的圖標，或者點擊菜單欄“文件”—“新建文件”，界面上會出現(xiàn)一個文本編輯界面，用戶就可以再此處用匯編語言或者C語言編寫程序。在完成程序編寫后，單擊工具欄上的圖標，或者點擊菜單欄“文件”—“另存為”保存源文件。需要注意的是，如果是用匯編語言編寫的程序，需要在文件名后加上后綴“.asm”，如果是用C語言編寫的程序，則后綴寫為“.c”。源文件保存后，相應的操作符和操作數(shù)會發(fā)生顏色變化。接下來，要新建立一個項目，并把源文件加入到項目當中。建立項目的方法有兩種，一種在項目窗口中點擊右鍵，然后選擇“新建項目”，或者點擊菜單“文件”—“新建項目”完成項目創(chuàng)建。點擊新建項目后，用戶可以選擇剛才保存的源文件進行打開，要求加入包含文件。12.2.2文件的編譯源文件編輯完成后就要對源文件進行編譯，檢查程序當中的語法錯誤。編譯的方法可以使用快捷鍵“F9”或者點擊工具欄上的圖標，或者點擊菜單欄“項目”—“編譯”，此時在界面左下角的“Message”窗口中會提示編譯過程中出現(xiàn)的問題，如果程序當中存在語法錯誤，可以雙擊信息窗口中的錯誤找到對應行進行修改，直至錯誤修改完成。接下來就可以運行程序進行程序功能測試?？梢允褂每旖萱I“Ctrl+F9”或者點擊工具欄上的圖標，或者點擊菜單欄“執(zhí)行”—“全速執(zhí)行”來運行程序。如果用戶連接了仿真器或者實驗箱，就可以進行軟硬件聯(lián)合仿真了，其具體操作過程與上述過程類似，區(qū)別在于要對仿真器進行設置。點擊工具欄上的圖標，或者點擊菜單欄“仿真器”—“仿真器設置”，或者右鍵點擊項目窗口，選擇“仿真器設置”。在該對話框內(nèi)選擇與計算機相連的實驗箱或者仿真器型號，同時注意將下面“使用偉福軟件模擬器”前的對號去掉，點擊按鈕“好”，仿真環(huán)境就會嘗試與仿真器進行連接。當仿真器與計算機連接好后，用戶就可以按照前面所介紹的方法進行仿真調(diào)試了。12.3STC單片機程序下載1.串行下載線的制作串行口下載線系統(tǒng)電路原理圖：2.USB下載線的制作

USB下載線系統(tǒng)電路原理圖:12.3.2單片機下載軟件單片機下載軟件的種類有很多種，目前以STC-ISP軟件的使用最為廣泛。STC-ISP軟件操作界面：軟件使用步驟為：（1）檢查計算機通過下載線與目標系統(tǒng)的連接；（2）啟動軟件；（3）點擊操作界面MCUType處的下拉菜單，選擇目標系統(tǒng)的單片機型號；（4）選擇與計算機相連的串口，在不確定串口端口號時可查看計算機設備管理器，觀察當前與計算機相連的下載線使用的串