Keil 的調(diào)試命令、在線匯編與斷點(diǎn)設(shè)置
上一講中我們學(xué)習(xí)了如何建立工程、匯編、連接工程，并獲得目標(biāo)代碼，但是做到這一 步僅僅代表你的源程序沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，至于源程序中存在著的其它錯(cuò)誤，必須通過(guò)調(diào)試才能 發(fā)現(xiàn)并解決，事實(shí)上，除了極簡(jiǎn)單的程序以外，絕大部份的程序都要通過(guò)反復(fù)調(diào)試才能得到 正確的結(jié)果，因此，調(diào)試是軟件開(kāi)發(fā)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這一講將介紹常用的調(diào)試命令、利 用在線匯編、各種設(shè)置斷點(diǎn)進(jìn)行程序調(diào)試的方法，并通過(guò)實(shí)例介紹這些方法的使用。
一、常用調(diào)試命令
在對(duì)工程成功地進(jìn)行匯編、連接以后，按 Ctrl+F5 或者使用菜單 Debug->Start/Stop Debug Session 即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，Keil 內(nèi)建了一個(gè)仿真 CPU 用來(lái)模擬執(zhí)行程序，該仿真 CPU 功 能強(qiáng)大，可以在沒(méi)有硬件和仿真機(jī)的情況下進(jìn)行程序的調(diào)試，下面將要學(xué)的就是該模擬調(diào)試 功能。不過(guò)在學(xué)習(xí)之前必須明確，模擬畢竟只是模擬，與真實(shí)的硬件執(zhí)行程序肯定還是有區(qū) 別的，其中最明顯的就是時(shí)序，軟件模擬是不可能和真實(shí)的硬件具有相同的時(shí)序的，具體的 表現(xiàn)就是程序執(zhí)行的速度和各人使用的計(jì)算機(jī)有關(guān)，計(jì)算機(jī)性能越好，運(yùn)行速度越快。
進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后，界面與編緝狀態(tài)相比有明顯的變化，Debug 菜單項(xiàng)中原來(lái)不能用的命 令現(xiàn)在已可以使用了，工具欄會(huì)多出一個(gè)用于運(yùn)行和調(diào)試的工具條，如圖 1 所示，Debug 菜 單上的大部份命令可以在此找到對(duì)應(yīng)的快捷按鈕，從左到右依次是復(fù)位、運(yùn)行、暫停、單步、 過(guò)程單步、執(zhí)行完當(dāng)前子程序、運(yùn)行到當(dāng)前行、下一狀態(tài)、打開(kāi)跟蹤、觀察跟蹤、反匯編窗 口、觀察窗口、代碼作用范圍分析、1＃串行窗口、內(nèi)存窗口、性能分析、工具按鈕等命令。
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接著執(zhí)行下一行程序，中間不停止，這樣程序執(zhí)行的速度很快，并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果，即最終結(jié)果正確 還是錯(cuò)誤，但如果程序有錯(cuò)，則難以確認(rèn)錯(cuò)誤出現(xiàn)在哪些程 序行。單步執(zhí)行是每次執(zhí)行一行程序，執(zhí)行完該行程序以后 即停止，等待命令執(zhí)行下一行程序，此時(shí)可以觀察該行程序 執(zhí)行完以后得到的結(jié)果，是否與我們寫該行程序所想要得到 的結(jié)果相同，借此可以找到程序中問(wèn)題所在。程序調(diào)試中， 這兩種運(yùn)行方式都要用到。
使用菜單 STEP 或相應(yīng)的命令按鈕或使用快捷鍵 F11 可 以單步執(zhí)行程序，使用菜單 STEP OVER 或功能鍵 F10 可以 以過(guò)程單步形式執(zhí)行命令，所謂過(guò)程單步，是指將匯編語(yǔ)言 中的子程序或高級(jí)語(yǔ)言中的函數(shù)作為一個(gè)語(yǔ)句來(lái)全速執(zhí)行。
圖 2 調(diào)試窗口
按下 F11 鍵，可以看到源程序窗口的左邊出現(xiàn)了一個(gè)黃色調(diào)試箭頭，指向源程序的第一行，如圖 2 所示。每按一次 F11，即執(zhí)行該箭頭所指程序行，然后箭頭指向下一行，當(dāng)箭頭 指向 LCALL DELAY 行時(shí)，再次按下 F11，會(huì)發(fā)現(xiàn)，箭頭指向了延時(shí)子程序 DELAY 的第 一行。不斷按 F11 鍵，即可逐步執(zhí)行延時(shí)子程序。
通過(guò)單步執(zhí)行程序，可以找出一些問(wèn)題的所在，但是僅依靠單步執(zhí)行來(lái)查錯(cuò)有時(shí)是困難 的，或雖能查出錯(cuò)誤但效率很低，為此必須輔之以其它的方法，如本例中的延時(shí)程序是通過(guò)
將 D2： DJNZ R6,D2 這一行程序執(zhí)行六萬(wàn)多次來(lái)達(dá)到延時(shí)的目的，如果用按 F11 六萬(wàn)多
次的方法來(lái)執(zhí)行完該程序行，顯然不合適，為此，可以采取以下一些方法，第一，用鼠標(biāo)在 子程序的最后一行（ ret）點(diǎn)一下，把光標(biāo)定位于該行，然后用菜單 Debug->Run to Cursor line
（執(zhí)行到光標(biāo)所在行），即可全速執(zhí)行完黃色箭頭與光標(biāo)之間的程序行。第二，在進(jìn)入該子
程序后，使用菜單 Debug->Step Out of Current Function（單步執(zhí)行到該函數(shù)外），使用該命令 后，即全速執(zhí)行完調(diào)試光標(biāo)所在的子程序或子函數(shù)并指向主程序中的下一行程序（這里是 JMP LOOP 行）。第三種方法，在開(kāi)始調(diào)試的，按 F10 而非 F11，程序也將單步執(zhí)行，不同 的是，執(zhí)行到 lcall delay 行時(shí)，按下 F10 鍵，調(diào)試光標(biāo)不進(jìn)入子程序的內(nèi)部，而是全速 執(zhí)行完該子程序，然后直接指向下一行“JMP LOOP”。靈活應(yīng)用這幾種方法，可以大大提 高查錯(cuò)的效率。
二、在線匯編
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圖 3 的對(duì)話框，在 Enter New 后面的 編緝框內(nèi)直接輸入需更改的程序語(yǔ)
句，輸入完后鍵入回車將自動(dòng)指向下 一條語(yǔ)句，可以繼續(xù)修改，如果不再 需要修改，可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。
三、斷點(diǎn)設(shè)置
圖 3 在線匯編窗口
程序調(diào)試時(shí)，一些程序行必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到（如程序中某變量達(dá)到一定
的值、按鍵被按下、串口接收到數(shù)據(jù)、有中斷產(chǎn)生等），這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù) 先設(shè)定的，這類問(wèn)題使用單步執(zhí)行的方法是很難調(diào)試的，這時(shí)就要使用到程序調(diào)試中的另一 種非常重要的方法——斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)， 設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以 確定問(wèn)題所在。在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行，使 用菜單 Debug->Insert/Remove BreakPoint 設(shè)置或移除斷點(diǎn)（也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實(shí)現(xiàn)同 樣的功能）；Debug->Enable/D isable Breakpoint 是開(kāi)啟或暫停光標(biāo)所在行的斷點(diǎn)功能； Debug->Disable All Breakpoint 暫停所有斷點(diǎn)；Debug->Kill All BreakPoint 清除所有的斷點(diǎn)設(shè) 置。這些功能也可以用工具條上的快捷按鈕進(jìn)行設(shè)置。
除了在某程序行設(shè)置斷點(diǎn)這一基本方法以外，Keil 軟件還提供了多種設(shè)置斷點(diǎn)的方法，
按 Debug->Breakpoints… 即出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，該對(duì)話框用于對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，如圖 4
所示。
圖 4 中 Expression 后的編緝框內(nèi)用于輸入表達(dá)式，該表達(dá)式用于確定程序停止運(yùn)行的條 件，這里表達(dá)式的定義功能非常強(qiáng)大，涉及到 Keil 內(nèi)置的一套調(diào)試語(yǔ)法，這里不作詳細(xì)說(shuō) 明，僅舉若干實(shí)例，希望讀者可以舉一反三。
1） 在 Experssion 中鍵入 a==0xf7，再點(diǎn)擊 Define 即定義了一個(gè)斷點(diǎn)， 注意，a 后有兩 個(gè)等號(hào)，意即相等。該表達(dá)式的含義是：如果 a 的值到達(dá) 0xf7 則停止程序運(yùn)行。除
使用相等符號(hào)之外，還可以使用>,>=,<,<=,!=（不等于）,&（兩值按位與）,&&（兩
值相與）等運(yùn)算符號(hào)。
2） 在 Experssion 后中鍵入 Delay 再點(diǎn)擊 Define，其含義是如果執(zhí)行標(biāo)號(hào)為 Delay 的行 則中斷。
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4） 在 Experssion 后鍵入 Delay ，在
Command 后鍵入 printf(“SubRoutine
‘Delay’has been Called\n”)主程序每次 調(diào)用 Delay 程序時(shí)并不停止運(yùn)行，但會(huì) 在輸出窗口 Command 頁(yè)輸出一行字 符，即 SubRoutine ‘Delay’ has been Called。其中“\n”的用途是回車換行， 使窗口輸出的字符整齊。
5） 設(shè)置斷點(diǎn)前先在輸出窗口的 Command
頁(yè)中鍵入 DEFINE int I，然后在斷點(diǎn)設(shè)
圖 4 斷點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框
置時(shí)同 4），但是 Command 后鍵入 printf(“SubRoutine ‘Delay’ has been Called %d times\n”,++I)，則主程序每次調(diào)用 Delay 時(shí)將會(huì)在 Command 窗口輸出該字符及被調(diào) 用的次數(shù)，如 SubRoutine ‘Delay’has been Called 10 times。
對(duì)于使用 C 源程序語(yǔ)言的調(diào)試，表達(dá)式中可以直接使用變量名，但必須要注意，設(shè)置
時(shí)只能使用全局變量名和調(diào)試箭頭所指模塊中的局部變量名。
四、實(shí)例調(diào)試
為進(jìn)行程序的調(diào)試，我們首先給源程序制造一個(gè)錯(cuò)誤，將延時(shí)子程序的第三行“DJNZ R6,$”后的$改為 D1，然后重新編譯，由于程序中并無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤，所以編譯時(shí)不會(huì)有任何出 錯(cuò)提示，但由于轉(zhuǎn)移目的地出錯(cuò)，所以子程序?qū)⑾萑霟o(wú)限循環(huán)中。
進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后，按 F10 以過(guò)程單步的形式執(zhí)行程序，當(dāng)執(zhí)行到 LCALL DELAY 行時(shí)，
程序不能繼續(xù)往下執(zhí)行，同時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)試工具條上的 Halt 按鈕變成了紅色，說(shuō)明程序在此不 斷地執(zhí)行著，而我們預(yù)期這一行程序執(zhí)行完后將停止，這個(gè)結(jié)果與預(yù)期不同，可以看出所調(diào) 用的子程序出了差錯(cuò)。為查明出錯(cuò)原因，按 Halt 按鈕使程序停止執(zhí)行，然后按 RST 按鈕使 程序復(fù)位，再次按下 F10 單步執(zhí)行，但在執(zhí)行到 LCALL DELAY 行時(shí)，改按 F11 鍵跟蹤到
子程序內(nèi)部（如果按下 F11 鍵沒(méi)有反應(yīng)，請(qǐng)?jiān)谠闯绦虼翱谥杏檬髽?biāo)點(diǎn)一下），單步執(zhí)行程序，
可以發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行到“DJNZ R6,D1”行時(shí)，程序不斷地從這一行轉(zhuǎn)移到上一行，同時(shí)觀察 左側(cè)的寄存器的值，會(huì)發(fā)現(xiàn) R6 的值始終在 FFH 和 FEH 之間變化，不會(huì)減小，而我們的預(yù) 期是 R6 的值不斷減小，減到 0 后往下執(zhí)行，因此這個(gè)結(jié)果與預(yù)期不符，通過(guò)這樣的觀察， 不難發(fā)現(xiàn)問(wèn)題是因?yàn)闃?biāo)號(hào)寫錯(cuò)而產(chǎn)生的，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題即可以修改，為了驗(yàn)證即將進(jìn)行的修改是
否正確，可以先使用在線匯編功能測(cè)試一下。把光標(biāo)定位于程序行
“DJNZ R6,D1”，打開(kāi)
在線匯編的對(duì)話框，將程序改為“DJNZ R7,0EH”，即轉(zhuǎn)回本條指令所在行繼續(xù)執(zhí)行，其中
0EH 是本條指令在程序存儲(chǔ)器中的位置，這個(gè)值可以通過(guò)在線匯編窗口看到，如圖 3 所示。 然后關(guān)閉窗口，再進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)程序能夠正確地執(zhí)行了，這說(shuō)明修改是正確的。注意，這 時(shí)候的源程序并沒(méi)有修改，此時(shí)應(yīng)該退出調(diào)試程序，將源程序更改過(guò)來(lái)，并重新編譯連接，
以獲得正確的目標(biāo)代碼。