Keil 的輔助工具和部份高級(jí)技巧
在前面的幾講中我們介紹了工程的建立方法，常用的調(diào)試方法，除此之外，Keil 還提供 了一些輔助工具如外圍接口、性能分析、變量來源分析、代碼作用分析等，幫助我們了解程 的性能、查找程序中的隱藏錯(cuò)誤，快速查看程序變量名信息等，這一講中將對(duì)這些功工具作 一介紹，另外還將介紹 Keil 的部份高級(jí)調(diào)試技巧。
一、 輔助工具
這部份功能并不是直接用來進(jìn)行程序調(diào)試的，但可以幫助我們進(jìn)行程序的調(diào)試、程序性 能的分析，同樣是一些很有用的工具。
1、外圍接口
為了能夠比較直觀地了解單片機(jī)中定時(shí)器、中斷、
并行端口、串行端口等常用外設(shè)的使用情況，Keil 提 供了一些外圍接口對(duì)話框，通過 Peripherals 菜單選擇， 該菜單的下拉菜單內(nèi)容與你建立項(xiàng)目時(shí)所選的 CPU 有關(guān)，如果是選擇的 89C51 這一類“標(biāo)準(zhǔn)”的 51 機(jī)， 那么將會(huì)有 Interrupt（中斷）、I/O Ports（并行 I/O 口）、 Serial（串行口）、Timer（定時(shí)/計(jì)數(shù)器）這四個(gè)外圍設(shè)
圖 1 外圍設(shè)備之并行端口
備菜單。打開這些對(duì)話框，列出了外圍設(shè)備的當(dāng)前使用情況，各標(biāo)志位的情況等，可以在這 些對(duì)話框中直觀地觀察和更改各外圍設(shè)備的運(yùn)行情況。
下面我們通過一個(gè)簡(jiǎn)單例子看一看并行端口的外圍設(shè)備對(duì)話框的使用。例 4：
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MOV |
A,#0FEH |
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LOOP: |
MOV |
P1,A |
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RL |
A |
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CALL |
DELAY ;延時(shí) 100 毫秒 |
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JMP |
LOOP |
其中延時(shí) 100 毫秒的子程序請(qǐng)自行編寫。
編 譯 、 連 接 進(jìn) 入 調(diào) 試 后 ， 點(diǎn) 擊 Peripherals->I/O-Ports->Port 1 打開，如圖 1 所示，全速運(yùn) 行，可以看到代表各位的勾在不斷變化（如果看不到變化， 請(qǐng)點(diǎn)擊 View->Periodic Window Updata），這樣可以形象地 看出程序執(zhí)行的結(jié)果。
注：如果你看到的變化極快，甚至看不太清楚，那么 說明你的計(jì)算機(jī)性能好，模擬執(zhí)行的速度快，你可以試著 將加長(zhǎng)延時(shí)程序的時(shí)間以放慢速度。模擬運(yùn)行速度與實(shí)際 運(yùn)行的速度無法相同是軟件模擬的一個(gè)固有弱點(diǎn)。
點(diǎn)擊 Peripherals->I/O-Ports->Timer0 即出現(xiàn)圖 2 所示 定時(shí)/計(jì)數(shù)器 0 的外圍接口界面，可以直接選擇 Mode 組中 的下拉列表以確定定時(shí)/計(jì)數(shù)工作方式，0-3 四種工作方式，
圖 2 外圍設(shè)備之定時(shí)器
設(shè)定定時(shí)初值等，點(diǎn)擊選中 TR0，status 后的 stop 就變成了 run，如果全速運(yùn)行程序，此時(shí)
th0,tl0 后的值也快速地開始變化（同樣要求 Periodic Window Updata 處于選中狀態(tài)），直觀地 演示了定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作情況（當(dāng)然，由于你的程序未對(duì)此寫任何代碼，所以程序不會(huì)對(duì) 此定時(shí)/計(jì)數(shù)器的工作進(jìn)行處理）。
2、性能分析
Keil 提供了一個(gè)性能分析工具，利用該工具，我們可以了解程序中哪些部份的執(zhí)行時(shí)間 最長(zhǎng)，調(diào)用次數(shù)最多，從而了解影響整個(gè)程序中執(zhí)行速度的瓶頸。下面通過一個(gè)實(shí)例來看一 看這個(gè)工具如何使用，例 5：
#include "reg51.h"
sbit P1_0=P1^0; //定義 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); // 延時(shí) 10
毫秒
i++;
if(i==10)
{ P1_0=!P1_0; i=0; mDelay1(10);}
} }
編譯連接。進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后使用菜單 View->Performance Analyzer Window，打開性能分 析對(duì)話框，進(jìn)入該對(duì)話框后，只有一項(xiàng) unspecified，點(diǎn)鼠標(biāo)右鍵，在快捷菜單中選擇 Setup PA 即打開性能分析設(shè)置對(duì)話框，對(duì)于 C 語言程序，該對(duì)話框右側(cè)的“Function Symbol”下的 列表框給出函數(shù)符號(hào)，雙擊某一符號(hào)，該符號(hào)即出現(xiàn)在 Define Performance Analyzer 下的編 緝框中，每輸入一個(gè)符號(hào)名字，點(diǎn)擊 Define 按鈕，即將該函數(shù)加入其上的分析列表框。對(duì) 于匯編語言源程序，F(xiàn)unction Symbol 下的列表框中不會(huì)出現(xiàn)子程序名，可以直接在編緝框 中輸入子程序名，點(diǎn)擊 Close 關(guān)閉窗口，回到性能分析窗口，此時(shí)窗口共有 4 個(gè)選項(xiàng)。全速 執(zhí)行程序，可以看到 mDelay 和 mDelay1 后出現(xiàn)一個(gè)藍(lán)色指示條，配合上面的標(biāo)尺可以直觀 地看出每個(gè)函數(shù)占整個(gè)執(zhí)行時(shí)間的比例，點(diǎn)擊相應(yīng)的函數(shù)名，可以在該窗口的狀態(tài)欄看到更 詳細(xì)的數(shù)據(jù)，其中各項(xiàng)的含義如下：
Min：該段程序執(zhí)行所需的最短時(shí)間；Max：該段程序執(zhí)行所需的最長(zhǎng)時(shí)間；Avg：該 段程序執(zhí)行所花平均時(shí)間；Total：該段程序到目前為目總共執(zhí)行的時(shí)間；%：占整個(gè)執(zhí)行時(shí) 間的百分比；count：被調(diào)用的次數(shù)。
本程序中，函數(shù) mDelay 和 mDelay1 每次被調(diào)用都花費(fèi)同樣的時(shí)間，看不出 Min、Max、
和 Avg 的意義，實(shí)際上，由于條件的變化，某些函數(shù)執(zhí)行的時(shí)間不一定是一個(gè)固定的值， 借助于這些信息，可以對(duì)程序有更詳細(xì)的了解。下面將 mDelay1 函數(shù)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<k;j++)
{;}
} k++; }
程序中定義了一個(gè)靜態(tài)變量 K，每次調(diào)用該變量加 1，而 j 的循環(huán)條件與 k 的大小有關(guān)，
這使每次執(zhí)行該程序所花的時(shí)間不一樣。編譯、執(zhí)行該程序，再次觀察性能分析窗口，可以
看出 Min、Max、Avg 的意義。
3、變量來源瀏覽
該窗口用于觀察程序中變量名的有關(guān)信息，如該變量名在那一個(gè)函數(shù)中被定義、在哪里 被調(diào)用，共出現(xiàn)多少次等。在 Source Browse 窗口中提供了完善的管理方法，如過濾器可以 分門別類地列出各種類別的變量名，可以對(duì)這些變量按 Class（組）、Type（類型）、Space
（所在空間）、Use（調(diào)用次數(shù)）排序，點(diǎn)擊變量名，可以在窗口的右側(cè)看到該變量名的更 詳細(xì)的信息。
4、代碼作用范圍分析
在你寫的程序中，有些代碼可能永遠(yuǎn)不會(huì)被執(zhí)行到（這是無效的代碼），也有一些代碼 必須在滿足一定條件后才能被執(zhí)行到，借助于代碼范圍分析工具，可以快速地了解代碼的執(zhí) 行情況。
進(jìn)入調(diào)試后，全速運(yùn)行，然后按停止按鈕，停下來后，可以看到在源程序的左列有三種 顏色，灰、淡灰和綠，其中淡灰所指的行并不是可執(zhí)行代碼，如變量或函數(shù)定義、注釋行等 等，而灰色行是可執(zhí)行但從未執(zhí)行過的代碼，而綠色則是已執(zhí)行過的程序行。使用調(diào)試工具 條上的 Code Coverage Window 可打開代碼作用范圍分析的對(duì)話框，里面有各個(gè)模塊代碼執(zhí) 行情況的更詳細(xì)的分析。如果你發(fā)現(xiàn)全速運(yùn)行后有一些未被執(zhí)行到的代碼，那么就要仔細(xì)分 析，這些代碼究竟是無效的代碼還是因?yàn)闂l件沒有滿足而沒有被執(zhí)行到。
二、部份高級(jí)調(diào)試技巧
Keil 內(nèi)置了一套調(diào)試語言，很多高級(jí)調(diào)試技巧與此有關(guān)，但是全面學(xué)習(xí)這套語言并不現(xiàn) 實(shí)，這不是這么幾期連載可以勝任的，這里僅介紹部份較為實(shí)用的功能，如要獲得更詳細(xì)的 信息，請(qǐng)參考 Keil 自帶的幫助文件 GS51.PDF。
1、串行窗口與實(shí)際硬件相連
Keil 的串行窗口除可以模擬串行口的輸入和輸出功能外還可以與 PC 機(jī)上實(shí)際的串口相 連，接受串口輸入的內(nèi)容，并將輸出送到串口。這需要在 Keil 中進(jìn)行設(shè)置。方法是首先在 輸出窗口的 Command 頁用 MODE 命令設(shè)置串口的工作方式，然后用 ASSIGN 命令將串行 窗口與實(shí)際的串口相關(guān)聯(lián)，下面我們通過一個(gè)實(shí)例來說明如何操作。例 6：
ORG 0000H JMP START
ORG 3+4*8 ;串行中斷入口
JMP SER_INT START:
MOV SP,#5FH ;堆棧初始化
CALL SER_INIT ;串行口初始化 A SETB EA ;
SETB ES ;
JMP $ ;主程序到此結(jié)束
SER_INT:
JBC RI,NEXT ; 如果串口接收到字 符，轉(zhuǎn)
JMP SEND ;否則轉(zhuǎn)發(fā)送處理
NEXT:
MOV A,SBUF ;從 SBUF 中取字符
MOV SBUF,A ;回送到發(fā)送 SBUF 中
JMP OVER SEND:
clr ti
OVER:
reti
SER_INIT: ;中斷初始化
MOV SCON,#50H
ORL TMOD,#20H
ORL PCON,#80H
MOV TH1,#0FDH ;設(shè)定波特率 SETB TR1 ;定時(shí)器 1 開始運(yùn)行 SETB REN ;允許接收
SETB SM2
RET END
這個(gè)程序使用了中斷方式編寫串行口輸入/輸出程序，它的功能是將接串行口收到的字 符回送，即再通過串行口發(fā)送出去。
正確輸入源文件、建立工程、編譯連接沒有錯(cuò)后，可進(jìn)行調(diào)試，使用 Keil 自帶的串行 窗口測(cè)試功能是否正確，如果正確，可以進(jìn)行下一步的連機(jī)試驗(yàn)。
為簡(jiǎn)單實(shí)用，我們不借助于其它的硬件，而是讓 PC 機(jī)上的兩個(gè)串口互換數(shù)據(jù)，即 COM1 發(fā)送 COM2 接收，而 COM2 發(fā)送則由 COM1 接收，為此，需要做一根連接線將這兩個(gè)串口 連起來，做法很簡(jiǎn)單，找兩個(gè)可以插入 PC 機(jī)串口的 DIN9 插座（母），然后用一根 3 芯線將 它們連起來，連線的方法是：
2——3
3——2
5——5
接好線把兩個(gè)插頭分別插入 PC 機(jī)上的串口 1 與串口 2。找一個(gè) PC 機(jī)上的串口終端調(diào) 試軟件，如串口精靈之類，運(yùn)行該軟件，設(shè)置好串口參數(shù)，其中串口選擇 2，串口參數(shù)設(shè)置 為：
19200，n，8，1 其含義是波特率為 19200，無奇偶校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)，1 位停止位。 在 Keil 調(diào)試窗口的 command 頁中輸入：
>mode com1 19200,0,8,1
>assign com1 <sin>sout
注意兩行最前面的“>”是提示符，不要輸入，第二行中的“<”和“>”即“小于”和 “大于”符號(hào)，中間的是字母“s”和“input”的前兩個(gè)字母，最后是字母“s”和“output” 的前三個(gè)字母。
第一行命令定義串口 1 的波特率為 19200，無奇偶校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)，1 位停止位。第二 行是將串口 1（com1）分配給串行窗口。
全速運(yùn)行程序，然后切換串口精靈，開始發(fā)送，會(huì)看到發(fā)送后的數(shù)據(jù)會(huì)立即回顯到窗口 中，說明已接收到了發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。切換到 uVison，查看串行窗口 1，會(huì)看到這里的確接 收到了串口精靈送來的內(nèi)容。
2、從端口送入信號(hào)
程序調(diào)試中如果需要有信號(hào)輸入，比如數(shù)據(jù)采集類程序，需要從外界獲得數(shù)據(jù)，由于 Keil 的調(diào)試完全是一個(gè)軟件調(diào)試工具，沒有硬件與之相連，所以不可能直接獲得數(shù)據(jù)，為此 必須采用一些替代的方法，例如，某電路用 P1 口作為數(shù)據(jù)采集口，那么可以使用的一種方 法是利用外圍接口，打開 PORT 1，用鼠標(biāo)在點(diǎn)擊相應(yīng)端口位，使其變?yōu)楦唠娖交虻碗娖剑?就能輸入數(shù)據(jù)。顯然，這種方法對(duì)于要輸獲得數(shù)據(jù)而不是作位處理來說太麻煩了，另一種方 法是直接在 command 頁輸入 port1=數(shù)值，以下是一個(gè)小小的驗(yàn)證程序。例 7：
LOOP: MOV A,P1
JZ NEXT
MOV R0,#55H JMP LOOP
NEXT: MOV R0,#0AAH JMP LOOP
END
該程序從 P1 口獲得數(shù)據(jù)，如果 P1 口的值是 0，那么就讓 R0 的值為 0AAH，否則讓 R0 的值為 55H。輸入源程序并建立工程，進(jìn)入調(diào)試后，在觀察窗口加入 R0，然后全速運(yùn)行程 序，注意確保 View->Periodic Window Updata 處于選中狀態(tài)，然后在 Command 后輸入 PORT1=0 回車后可以發(fā)現(xiàn)觀察窗口中的 R0 的值變成了 0AAH，然后再輸入 PORT1=1 或其 它非零值，則 R0 的值會(huì)變?yōu)?55H。
同樣的道理，可以用 port0、port2、port3 分別向端口 0、2、3 輸入信號(hào)。
3、直接更改內(nèi)存值
在程序運(yùn)行中，另一種輸入數(shù)據(jù)的方法是直接更改相應(yīng)的內(nèi)存單元的值，例如，某數(shù)據(jù) 采集程序，使用 30H 和 31H 作為存儲(chǔ)單元，采入的數(shù)據(jù)由這兩個(gè)單元保存，那么我們更改
了 30H 和 31H 單元的值就相當(dāng)于這個(gè)數(shù)據(jù)采集程序采集到了數(shù)據(jù)，這可以在內(nèi)存窗口中直 接修改（參考上一講），也可以通過命令進(jìn)行修改，命令的形式是： _WBYTE (地址,數(shù)據(jù))，
其中地 址是 指待寫 入內(nèi) 存單元 的地 址，而 數(shù)據(jù) 則是待 寫入 該地址 的數(shù) 據(jù)。例 如
_WBYTE(0x30,11)會(huì)將值 11 寫入內(nèi)存地址十六進(jìn)制 30H 單元中。