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:
MOV |
A,#0FEH |
|
LOOP: |
MOV |
P1,A |
RL |
A |
|
CALL |
DELAY ;延時(shí) 100 毫秒 |
|
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。