《电子设计自动化》课件第7章

第7章51单片机的程序编制与调试7.1Proteus环境中的程序编制与调试7.2KeilμVision中的程序编制与调试7.3Keil与Proteus联调本章小结

本章介绍单片机程序的编制与调试。

本章首先介绍在ProteusISIS环境中单片机程序(汇编)的编制与调试过程；接着介绍了在KeilμVision环境中单片机程序的编制与调试过程；最后介绍了KeilμVision与Proteus联调的有关内容。

通过本章的学习，读者可较快掌握单片机程序的编制与调试。内容提要

ProteusVSM提供了简单的程序编辑器，可用来编制简单的单片机程序。对于不同系列单片机，Proteus提供了相应的编译器，使用时可根据单片机型号和编程语言选择。

Proteus提供的编译器类型如下：

ASEM51：51系列单片机编译器

ASM11：Motorola单片机编译器

AVRASM2：AtmelAVR单片机编译器

MPASM：PIC单片机编译器

MPASMWIN：PIC系列单片机编译器7.1Proteus环境中的程序编制与调试7.1.1源程序编制

1．源程序文件的创建

在ProteusISIS环境中，选择菜单命令Source/Add/RemoveSourceFiles，弹出Add/RemoveSourceCodeFiles对话框，如图7-1所示。图7-1Add/RemoveSourceCodeFiles对话框由图7-1可知，在CodeGenerationTool下拉列表框选择编译器ASEM51，单击“New”按钮，弹出新建程序文件对话框，如图7-2所示。单击“是”按钮可完成汇编程序文件的创建，如图7-3所示。图7-2新建源程序文件对话框图7-3新建源程序文件添加新建源程序文件以后，在ProteusISIS界面的Source菜单下即添加了汇编程序文件“流水灯控制.ASM”，如图7-4所示。图7-4Source菜单下加载的源程序文件

2．编译器的设置

在ProteusISIS环境中，选择菜单命令Source/DefineCodeGenerationTools，弹出Add/RemoveCodeGenerationTools对话框，如图7-5所示。在该对话框中可设置编译以后的目标文件类型(*.HEX)和调试数据文件类型(*.LST)。图7-5Add/RemoveCodeGenerationTools对话框

3．源程序文件的编辑

在Source菜单下，单击“流水灯控制.ASM”，则弹出源程序编辑器，如图7-6所示。在编辑器中编辑汇编程序并存盘。图7-6源程序编辑器7.1.2源程序的编译与调试

1．源程序编译

加载源程序后(在Source菜单下能显示源程序文件)，选择菜单命令Source/BuildAll，则完成对源程序的编译，源程序编译日志如图7-7所示。从编译结果可看出，程序编译通过；若程序有错误，则编译时会提示出错信息。编译源程序以后，生成的目标代码文件为：流水灯控制.HEX。图7-7源程序编译日志

2．程序调试

程序调试要在单片机芯片中加载目标代码文件(HEX文件)以后进行，可进行单步、跟踪、设置断点等操作，并能给出调试信息。

(1)放置单片机芯片。在ProteusISIS界面中放置AT89C51单片机，如图7-8所示。图7-8AT89C51单片机

(2)加载目标代码文件。单击AT89C51单片机图标，弹出单片机属性设置对话框，如图7-9所示。在ProgramFile文本框加载HEX文件。图7-9单片机属性设置对话框

图7-10选择右击菜单命令图7-11程序调试窗口图7-11程序调试窗口右上角的六个调试命令按钮的含义分别是：

(RunSimulation)：全速运行；

StepOverSourceLine)：单步运行，但不进入

子程序；

(StepIntoSourceLine)：单步运行，进入子程

序；

(StepOutFromSourceLine)：单步运行，从

子程序中跳出；

(RuntoSourceLine)：运行到指定的行；

(ToggleBreakpoint)：添加/删除断点。通过程序调试，可看出单片机内部资源状态(在Debug菜单下选择)如图7-12所示。内部资源包括内部数据存储器、CPU内部寄存器和特殊功能存储器。图7-12单片机内部资源状态调试程序时，还可通过变量观测窗口(在Debug菜单下选择)观测寄存器的数值变化。变量观测窗口如图7-13所示。随着程序的运行，变量观测窗口中的寄存器的数值随之变化。图7-13变量观测窗口变量观测窗口中的变量添加过程：右击变量观测窗口，选择右击菜单命令AddItems(ByName)，弹出AddMemoryItem对话框，如图7-14所示。在该对话框中双击需要的寄存器，便可将该寄存器加至变量观测窗口。

通过程序的原码级调试，可看出单片机内部资源状态的变化。同时单片机的外部状态(相应端口电平)也随之变化，若单片机端口连接有电路，则电路的工作状态也随之变化。这样就实现了单片机的软硬件联调，对于单片机的学习和应用来说非常有帮助。图7-14AddMemoryItem对话框

KeilμVision是集成的程序编制与调试环境，它通过工程来管理文件，而不是单个文件形式。对于单片机控制程序来说，首先建立一个工程文件，用工程文件来管理源程序文件(C程序及汇编程序)、头文件等。在Keil中设计单片机控制程序的步骤如下：7.2KeilμVision中的程序编制与调试

①创建一个工程文件；

②选择目标器件(如Atmel公司的AT89C51单片机)；

③为工程项目配置软硬件环境(将单片机初始化程序添加至工程文件)；

④创建源程序文件并编制程序代码；

⑤将源程序文件添加至工程文件；

⑥编译调试工程文件，生成目标代码文件(HEX文件或OMF文件)。7.2.1创建工程文件

双击KeilμVision图标，进入Keil编程界面，如图7-15所示。在图7-15中，选择菜单命令Project/NewμVisionProject，弹出工程文件存储对话框，如图7-16所示。图7-15Keil编程界面图7-16工程文件存储对话框图7-17选择目标器件对话框图7-18配置单片机初始化程序对话框图7-19创建工程文件后的Keil界面

注：若源程序为汇编程序，在图7-18中可选择“否”，即不将STARTUP.A51添加至工程文件。若源程序为C语言程序，在图7-18中必须选择“是”，即将STARTUP.A51添加至工程文件，否则编译时会出现提示错误。7.2.2创建源程序文件

在Keil界面选择菜单命令File/New，则弹出源程序编辑器，如图7-20所示，在程序编辑器中编制单片机控制程序并存盘。

注：源程序文件可以是汇编程序文件(存盘时选择AsmSourcefile(*.s*；*.src；*.a*))，也可以是C语言程序(存盘时选择CSourcefile(*.c))，由用户在存盘时选择。图7-20源程序编辑器7.2.3添加源程序文件至工程文件

在工程文件窗口中，单击Target1左边的“+”，弹出树型结构，右击SourceGroup1，选择右击菜单命令AddFilestoGroup’SourceGroup1’anditsFiles，如图7-21所示，从而完成源程序文件的添加。添加结果如图7-22所示。

图7-21添加源程序文件的右击菜单命令

图7-22在工程文件中添加了源程序文件7.2.4程序编译与调试

编译程序之前，首先要设置编译输出文件的格式，然后才能编译与调试。

1．设置输出文件格式

在文件调试工具栏中单击按钮“ ”(OptionsforTarget)，弹出OptionsforTarget对话框如图7-23所示。单击Output选项卡，并勾选CreateHEXFile选项(编译输出文件为HEX格式)，单击“确定”按钮即可。图7-23OptionsforTarget对话框(设置编译输出文件格式)

2．程序编译

在文件调试工具栏，单击按钮“ ”(RebuildallTargetFiles)，完成源程序的编译，编译结果在OutputWindow(输出窗口)中显示，如图7-24所示。从编译结果可看出，程序编译成功，并生成“TEST1.HEX”文件。图7-24源程序的编译结果

3．程序调试

选择菜单命令Debug，弹出Debug下拉菜单，如图7-25所示。

由图7-25可知，通过Debug菜单命令，可对程序进行单步、跟踪、设置断点等操作。随着调试的进行，单片机寄存器的状态随之变化，其变化情况如图7-26所示。图7-25Debug下拉菜单图7-26程序调试时寄存器状态的变化7.2.5单片机硬件电路的设计与程序加载

单片机硬件电路在ProteusISIS环境中设计，在ProteusISIS中调用AT89C51单片机，在单片机属性设置对话框中加载“TEST1.hex”文件，如图7-27所示。单片机控制程序加载以后，即可进行单片机控制系统的仿真运行。图7-27单片机控制程序的加载

前面两节介绍的程序调试都是独立调试，7.1节介绍的是在Proteus环境中进行软硬件调试，7.2节介绍的是在Keil环境中进行软件调试，本节介绍的联调是在两个软件环境中进行联调。7.3Keil与Proteus联调联调是指Proteus开放了软件接口，支持和第三方IDE(集成开发环境，如Keil)的联合调试。联调时Proteus中的硬件电路相当于目标板，从而省却了硬件仿真器，可直接用第三方的IDE调试Proteus中的硬件电路。本节以流水灯控制电路为例，介绍Keil与Proteus联调的过程。7.3.1安装联调插件

联调时，需要安装联调插件Vdmagdi.exe，该软件可在网上下载安装。将其安装至Keil目录下，在安装的过程中选择AGDIDriversforμVision2类型，如图7-28所示。图7-28安装联调插件对话框7.3.2在Keil中创建工程文件并配置联调选项

创建工程文件、源程序文件、设置输出代码格式同7.2节。

联调配置过程为：在文件调试工具栏中单击按钮

“ ”(OptionsforTarget)，弹出OptionsforTarget对话框(联调配置对话框)，如图7-29所示。单击Debug选项卡，选择Use选项并在后面的下拉列表框中选择ProteusVSMSimulator，单击“确定”按钮即可。图7-29OptionsforTarget对话框(联调配置对话框)7.3.3编译工程文件

编译工程文件并生产HEX代码，编译工程文件的过程同7.2节。

7.3.4在Proteus中创建硬件电路并配置联调选项

在ProteusISIS环境中创建单片机应用电路，如图7-30所示，并加载目标代码“TEST1.HEX”。

图7-30Proteus中创建的单片机应用电路联调配置过程为：在Proteus环境中单击菜单命令Debug，并勾选UseRemoteDebugMonitor，如图7-31所示。图7-31Proteus中配置联调选项7.3.5Keil与Proteus联调

在Keil软件和Proteus软件中均配置联调选项后，可实现联调。同时运行Keil和Proteus，在Keil中加载单片机源程序，在Proteus中加载单片机应用电路(单片机