实验01 单片机开发系统及使用doc.docx

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实验01单片机开发系统及使用

实验1单片机开发系统及使用

（一）实验说明

1.了解单片机开发系统的基本功能，掌握单片机开发系统的使用方法。

2.通过对典型程序的调试操作训练，掌握运用开发系统快速有效地进行调试的基本方法。

3.熟悉单片机仿真开发系统的使用方法，掌握其基本功能与操作过程

（二）　MedWin集成开发软件介绍

对于不同的单片机开发系统，调试软件和调试环境也有所不同，例如：

MICE-51型单片机开发系统是在DOS环境下通过MBUG调试软件进行录入、编辑、汇编及调试。

Insight系列的Me-52A型是在Windows环境下通过MedWin集成开发软件完成各项编程与调试任务，它们的基本功能大致相同。

以MedWin集成开发软件的使用为例，介绍开发系统的使用步骤和调试方法。

1.开发环境使用步骤

（1）开发系统和目标板连接好，并接上电源。

（2）启动MedWin中文版，初次启动出现图（a）所示窗口，再次启动出现图（b）所示窗口。

（a）（b）

单击“取消”或“模拟仿真”进入MedWin集成开发环境，出现图（c）所示界面。

（3）设置汇编（或编译）环境。

第一次在MedWin中使用汇编语言汇编（C51编译）环境需进行“编译、汇编、连接配置”（以后使用不需再配置了）。

单击“设置”菜单项，如图（d）所示。

选择“设置向导”，弹出如图（e）所示的编译、汇编、连接配置窗口。

单击“下一步”按钮，弹出如图（f）所示的窗口，在该窗口中设置系统头文件路径和系统库文件路径。

选择源程序扩展名为ASM（或C），若采用汇编语言编制源程序，应选择ASM，然后按“完成”按钮即可。

（c）集成开发环境界面（d）设置菜单项

（e）（f）

编译、汇编、连接配置窗口

（4）新建NEW（或打开Open）文件。

在图（c）中单击“文件”选项，出现图（g）所示菜单，选择“新建”（或“打开”）文件，出现图（h）新建文件界面，选择文件存放路径，输入文件名，单击打开。

可使用开发系统提供的编辑器编辑扩展名为.ASM的源程序（或在WINDOWS和DOS环境下编辑的源程序），如：

××.ASM。

编制源程序时，可在每条指令的后面加必要的文字注释，但注释前须用分号间隔。

若用C语言编制源程序时，文件名应为××.C。

（5）对源程序进行汇编（或编译）。

源程序编好后，在图（c）中单击“项目管理”，如图（i）所示。

选择“编译/汇编”菜单项（或Ctrl+F7）对当前的源程序进行“编译/汇编”。

若采用汇编语言编制源文件，将对当前文件进行汇编。

若采用C语言编制源文件，将对当前文件进行编译。

（g）文件处理菜单项（h）新建文件界面

（i）项目管理菜单

（6）排除错误。

文件经过“编译/汇编”后，在消息窗口将会出现纠错信息，该信息将提示错误出现的位置及错误的类型和数量等，使用者可根据该信息对源程序的错误进行纠正，纠正后再重新进行“编译/汇编”直至错误信息数量为“0”。

（7）产生代码并装入仿真器。

在图（i）所示“项目管理”菜单栏中选择“产生代码并装入”菜单项（或Ctrl+F8），将生成的文件代码装入（Load）单片机开发系统的仿真RAM中。

（8）调试程序。

产生代码并装入仿真器完成后，在图（c）中单击“调试”，如图（j）所示。

再根据调试的需要选择各种不同的调试方法对程序进行调试。

在编译/汇编源程序时，汇编（或编译）系统只能提示源程序的逻辑、符号等方面的错误信息，而对程序运行的结果是否正确、运行的过程是否符合编程者的设计要求等将无法作出正确判别。

因此，设计者必须运用开发系统所提供的各种调试功能，快速有效地排查程序存在的各种问题，直至程序完全符合设计要求为止。

（j）程序调试菜单

（9）输出代码文件。

程序调试完毕，可在图（i）中选择“产生代码”成相应的目标文件，以便将目标程序写入芯片。

熟练掌握开发系统提供的各种调试功能，合理选择调试方法可提高调试程序的效率。

2.常用调试方法

（1）单步运行调试（F8）

每按一次F8键，系统就按照图（k）中程序计数器PC所指示的地址（黄色箭头处）执行该条指令，且PC的内容将自动指向下一条将要执行指令的地址，黄色光标也向下移动一次。

（k）单步运行

若单步运行的是调用子程序指令（LCALLXX、ACALLXX），它将把被调用子程序内部的所有指令全部执行完毕，PC的内容将自动指向该调用指令的下一条指令处。

所以采用单步运行能快速观察被调用子程序执行后的最终结果，但无法观察子程序内部各条指令的执行状况。

（2）跟踪运行调试（F7）

与单步运行调试相似，每按一次F7键，系统就执行一条指令。

但当执行调用指令（LCALLXX、ACALLXX）时，跟踪运行可以跟踪到子程序内部。

所以跟踪运行调试可观察程序从主程序转入子程序、子程序内部各条指令的运行及子程序返回的运行过程。

（3）全速运行至光标处调试（F4）

先将光标调到某条需要观察执行结果的指令处，如图（l）所示。

再按F4键，程序将从当前PC所指示的位置全速运行到光标处，如图（m）所示。

此方法可根据操作者的实际需要，快速观察程序运行至某处的执行结果，加快调试程序的速度。

（l）

（4）全速连续运行调试（F9）

当按F9键时，程序将从当前的PC处开始全速连续运行程序，如图（n）所示。

可通过停止按钮终止程序的运行，全速连续运行调试便于观察程序连续运行状态下相关显示及控制过程的动态过程。

（5）设置断点调试（F2）

用鼠标单击某条指令前的园标点，或将光标设置在某条指令处，再按F2键，在该指令前将出现一个黄色标记符！

（或红色标记线），如图（o）所示，表示此处已被设置为断点。

若从起始地址开始全速运行程序，程序运行至断点处就停止，如图（p）所示。

此方法可快速观察程序运行到断点处的运行结果。

与全速运行至光标处（F4）调试相比，后者对断点有记忆功能，当重复调试程序时，每当程序运行到此处时都会停在该断点处，该方法特别适合于调试循环程序。

可根据需要在程序的不同位置设置多个断点，用鼠标单击断点标记或在断点处再按F2键可取消断点。

（m）执行至光标处

（n）全速连续运行

（6）自动单步运行调试

该方法可自动地单步运行逐条程序，且两条指令间的间隔时间可调，如图（q）所示。

（7）设置程序计数器PC的内容（Ctrl+N）

单片机在复位时自动将PC的内容设定为0000H，若要修改当前PC的内容，可将光标移到指定位置，再按Ctrl+N键，当前程序计数器PC的内容便被设置在此处。

在调试程序时，有时需从某一地址处开始执行程序，可运用此方法修改程序起始地址PC的内容。

（o）

（p）断点运行

（q）自动单步运行

3.实验分析与总结

（1）运用仿真系统调试简单程序结构、分支程序结构、循环程序结构、子程序结构和中断结构的关键在于如何将对程序的分析理解和开发系统提供的基本功能有机地结合起来，其前提条件是必须对源程序的作用、结构特点、运行过程与结果有较全面的认识，并能根据程序运行过程中出现的现象和结果分析并判断产生各种故障现象的原因，再运用排除法逐一检验各种判断是否准确。

（2）在掌握程序结构特点的基础上，合理选择观测点，通过观察在观测点处参数及路径的变化检验程序运行的结果。

（3）为提高调试程序的效率，应对单片机开发系统所提供的几种程序运行调试方式有足够的了解并能熟练地运用。

例如在调试过程中，若要观察最终结果时，可选择全速运行调试；若要观察相关指令的运行结果或运行路径的变化过程时，可选择单步运行；若要检查子程序的运行过程时，可选择跟踪运行调试；若要检查循环程序或中断服务程序时，可选择断点运行调试；若要定点检查程序运行到某处的结果时，可选择快速运行到光标处调试。

但实际中究竟选用哪种方法更适宜或哪几种方法结合使用更快捷将随着分析能力与操作的熟练程度逐步提高。

（4）检验程序运行结果是否正确时，应运用单片机开发系统所提供的交互界面。

将程序运行过程中，程序计数器PC（地址）的变化、各单元（内部RAM和外部RAM）内容的变化、特殊功能寄存器内容的变化、堆栈指针SP内容的变化与程序的理论分析结果相对照。

（5）编制程序和调试程序时，需要多次反复的过程，并非一次就能排除全部故障，特别是单片机应用系统的硬件电路和汇编程序相结合的综合调试就更加复杂。

因此，必须通过反复调试，不断修改硬件和软件，直到最终符合设计要求为止。

如果在调试中能够根据实验现象预先对产生故障的原因加以判断和分析，并制订出相应的调试方法和步骤，可缩小排除故障的范围，提高调试效率。