附录一、Keil uVision2仿真软件的使用说明
μVision2集成开发环境
μVision2 IDE是德国Keil公司开发的基于Windows平台的单片机集成开发环境,它包含一个高效的编译器、一个项目管理器和一个MAKE工具。其中Keil C51是一种专门为单片机设计的高效率C语言编译器,符合ANSI标准,生成的程序代码运行速度极高,所需要的存储器空间极小,完全可以与汇编语言媲美。
1.关于开发环境
μVision2的界面如图1-1所示,μVision2允许同时打开、浏览多个源文件。
图1-1 μVision2界面图
2.菜单条、工具栏和快捷键
下面的表格列出了μVision2菜单项命令,工具栏图标,默认的快捷以及他们的描述。
1)编辑菜单和编辑器命令Edit(如表1-1所示)
表1-1 编辑菜单和编辑器命令Edit
菜单 |
工具栏 |
快捷键 |
描述 |
Home |
|
|
移动光标到本行的开始 |
End |
|
|
移动光标到本行的末尾 |
Ctrl+Home |
|
|
移动光标到文件的开始 |
Ctrl+End |
|
|
移动光标到文件的结束 |
Ctrl+<- |
|
|
移动光标到词的左边 |
Ctrl+-> |
|
|
移动光标到词的右边 |
Ctrl+A |
|
|
选择当前文件的所有文本内容 |
Undo |
|
Ctrl+Z |
取消上次操作 |
Redo |
|
Ctrl+Shift+Z |
重复上次操作 |
Cut |
|
Ctrl+X Ctrl+Y |
剪切所选文本 剪切当前行的所有文本 |
Copy |
|
Ctrl+C |
复制所选文本 |
Paste
|
|
Ctrl+V |
粘贴 |
Indent Selected Text |
|
|
将所选文本右移一个制表键的距离 |
Unindent Selected Text |
|
|
将所选文本左移一个制表键的距离 |
Toggle Bookmark |
|
Ctrl+F2 |
设置/取消当前行的标签 |
Goto Next Bookmark |
|
F2 |
移动光标到下一个标签处 |
GotoPrevious bookmark |
|
Shift+F2 |
移动光标到上一个标签处 |
Clear All Bookmarks |
|
|
清除当前文件的所有标签 |
Find |
|
|
在当前文件中查找文本 |
|
F3 |
向前重复查找 |
|
|
Shift+F3 |
向后重复查找 |
|
|
Ctrl+F3 |
查找光标处的单词 |
|
|
Ctrl+] |
寻找匹配的大括号、圆括号、方括号(用此命令将光标放到大括号、圆括号或方括号的前面) |
|
Replace |
|
|
替换特定的字符 |
Find in Files… |
|
|
在多个文件中查找 |
Goto Matching brace |
|
|
选择匹配的一对大括号、圆括号或方括号中的内容 |
2)选择文本命令
在μVision2中,可以通过按住Shift键和相应的键盘上的方向键来选择文本。如Ctrl+->可以移动光标到下一个词,那么,Ctrl+Shift+->就是选择当前光标位置到下一个词的开始位置间的文本。当然,也可以用鼠标来选择文本。
3)项目菜单Project和项目命令Project(如表1-2所示)
表1-2 项目菜单和项目命令Project
菜单 |
工具栏 |
快捷键 |
描述 |
New Project… |
|
|
创建新项目 |
Import μ Vision1 Project… |
|
|
转化μ Vision1的项目 |
Open Project… |
|
|
打开一个已经存在的项目 |
Close Project… |
|
|
关闭当前的项目 |
Target Environment |
|
|
定义工具、包含文件和库的路径 |
Targets,Groups,Files |
|
|
维护一个项目的对象、文件组和文件 |
Select Device for Target |
|
|
选择对象的CPU |
Remove … |
|
|
从项目中移走一个组或文件 |
Options … |
|
Alt+F7 |
设置对象、组或文件的工具选项 |
File Extensions |
|
|
选择不同文件类型的扩展名 |
Build Target |
|
F7 |
编译修改过的文件并生成应用 |
Rebuild Target |
|
|
重新编译所有的文件并生成应用 |
Translate … |
|
Ctrl+F7 |
编译当前文件 |
Stop Build |
|
|
停止生成应用的过程 |
1~7 |
|
|
打开最近打开过的项目 |
4)调试菜单Debug和调试命令(如表1-3所示)
表1-3 调试菜单和调试命令Debug
菜单 |
工具栏 |
快捷键 |
描述 |
Start/Stop Debugging |
|
Ctrl+F5 |
开始/停止调试模式 |
Go |
|
F5 |
运行程序,直到遇到一个中断 |
Step |
|
F11 |
单步执行程序,遇到子程序则进入 |
Step over |
|
F10 |
单步执行程序,跳过子程序 |
Step out of |
|
Ctrl+F11 |
执行到当前函数的结束 |
Current function stop Runing |
|
Esc |
停止程序运行 |
Breakpoints… |
|
|
打开断点对话框 |
Insert/Remove Breakpoint |
|
|
设置/取消当前行的断点 |
Enable/Disable Breakpoint |
|
|
使能/禁止当前行的断点 |
Disable All Breakpoints |
|
|
禁止所有的断点 |
Kill All Breakpoints |
|
|
取消所有的断点 |
Show Next Statement |
|
|
显示下一条指令 |
Enable/Disable Trace Recording |
|
|
使能/禁止程序运行轨迹的标识 |
View Trace Records |
|
|
显示程序运行过的指令 |
Memory Map… |
|
|
打开存储器空间设置对话框 |
Performance Analyzer… |
|
|
打开设置性能分析的窗口 |
Inline Assembly… |
|
|
对某一行重新汇编,可以修改汇编代码 |
Function Editor… |
|
|
编辑调试函数和调试设置文件 |
5)外围器件菜单Peripherals(如表1-4所示)
表1-4 外围器件菜单Peripherals
菜单 |
工具栏 |
描述 |
Reset CPU |
|
复位CPU |
以下为单片机外围器件的设置对话框(对话框的种类及内容依赖于你选择的CPU) |
||
Interrupt |
|
中断观察 |
I/O-Ports |
|
I/O口观察 |
Serial |
|
串口观察 |
Timer |
|
定时器观察 |
A/D Conoverter |
|
A/D转换器 |
D/A Conoverter |
|
D/A转换器 |
I2C Conoverter |
|
I2C总线控制器 |
Watchdog |
|
看门狗 |
6)工具菜单Tool(如表1-5所示)
利用工具菜单,可以设置并运行Gimpel PC-Lint、Siemens Easy-Case和用户程序。通过Customize ToolsMenu…菜单,可以添加需要的程序。
表1-5 工具菜单Tool
菜单 |
描述 |
Setup PC-Lint… |
设置Gimpel Software的PC- Lint程序 |
Lint |
用PC- Lint处理当前编辑的文件 |
Lint all C Source Files |
用PC- Lint处理项目中所有的C源代码文件 |
Setup Easy-Case… |
设置Siemens的Easy-Case程序 |
Start/Stop Easy-Case |
运行/停止Siemens的Easy-Case程序 |
Show File (Line) |
用Easy-Case处理当前编辑的文件 |
Customize Tools Menu… |
添加用户程序到工具菜单中 |
3.创建项目实例
μVision2包括一个项目管理器,它可以使8x51应用系统的设计变得简单。要创建一个应用,需要按下列步骤进行操作:
l 启动μVision2,新建一个项目文件并从器件库中选择一个器件。
l 新建一个源文件并把它加入到项目中。
l 增加并设置选择的器件的启动代码
l 针对目标硬件设置工具选项。
l 编译项目并生成可编程PROM的HEX文件。
下面将逐步地进行描述,从而指引读者创建一个简单的μVision2项目。
1)选择【Project】/【New Project】选项,如图1-2所示。
图1-2 Project菜单
2)在弹出的“Create New Project”对话框中选择要保存项目文件的路径,比如保存到Exercise目录里,在“文件名”文本框中输入项目名为example,如图1-3所示,然后单击“保存”按钮。
图1-3 Create New Project对话框
3)时会弹出一个对话框,要求选择单片机的型号。读者可以根据使用的单片机型号来选择,KeilC51几乎支持所有的51核的单片机,这里只是以常用的AT89C51为例来说明,如图1-4所示。选择89C51之后,右边Description栏中即显示单片机的基本说明,然后单击“确定”按钮。
图1-4 选择单片机的型号对话框
4)这时需要新建一个源程序文件。建立一个汇编或C文件,如果已经有源程序文件,可以忽略这一步。选择【File】/【New】选项,如图1-5所示。
5)在弹出的程序文本框中输入一个简单的程序,如图1-6所示。
图1-5 新建源程序文件对话框图 图1-6 程序文本框
6)选择【File】/【Save】选项,或者单击工具栏按钮,保存文件。
在弹出的如图1-7所示的对话框中选择要保存的路径,在“文件名”文本框中输入文件名。注意一定要输入扩展名,如果是C程序文件,扩展名为.c;如果是汇编文件,扩展名为.asm;如果ini文件,扩展名为. ini。这里需要存储ASM源程序文件,所以输入.asm扩展名(也可以保存为其他名字,比如new.asm等),单击“保存”按钮。
图1-7 “Save As”对话框图
7)单击Target1前面的+号,展开里面的内容Source Group1,如图1-8所示。
图1-8 Target展开图
8)用右键单击Source Group1,在弹出的快捷菜单中选择Add Fileto Group`Source Group1`选项,如图1-9所示。
图1-9 Add Files toGroup ‘Source Group1’菜单
9)选择刚才的文件example.asm,文件类型选择AsmSource file(*.a*;*src)。如果是C文件,则选择C Source file(*.c) 最后单击“Add”按钮,如果要添加多个文件,可以不断添加。添加完毕后单击“Close”按钮,关闭该窗口,如图1-10所示。
10)
图1-10 Add Files to Group ‘SourceGroup1’对话框
11)这时在Source Group1目录里就有example.asm文件,如图1-11所示。
图1-11 example.asm文件
12)接下来要对目标进行一些设置。用鼠标右键(注意用右键)单击Target1,在弹出的会计菜单中选择Options for Target “Target 1”选项,如图1-12所示。
图1-12 ptions for Target “Target 1”选项
12)弹出Optionsfor Target “Target 1”对话框,其中有8个选项卡。
① 默认为Target选项卡(如图1-13所示)。
1-13 Target选项卡
l Xtal(MHZ):设置单片机工作的频率,默认是24.0MHz。
l Use On-chipROM(0x0-0XFFF):表示使用片上的Flash ROM,At89C51有4KB的可重编程的Flash ROM,该选项取决于单片机应用系统,如果单片机的EA接高电平,则选中这个选项,表示使用内部ROM,如果单片机的EA接低电平,表示使用外部ROM,则不选中该项。这里选中该选项。
l Off-chip Codememory:表示片外ROM的开始地址和大小,如果没有外接程序存储器,那么不需要填任何数据。这里假设使用一个片外ROM,地址从0x8000开始,一般填16进制的数,Size为片外ROM的大小。假设外接ROM的大小为0x1000字节,则最多可以外接3块ROM。
l Off-chip Xdatamemory:那么可以填上外接Xdata外部数据存储器的起始地址和大小,一般的应用是62256,这里特殊的指定Xdata的起始地址为0x2000,大小为0x8000。
l Code Banking:是使用CodeBanking技术。Keil可以支持程序代码超过64KB的情况,最大可以有2MB的程序代码。如果代码超过64KB,那么就要使用Code Banking技术,以支持更多的程序空间。Code Banking支持自动的Bank的切换,这在建立一个大型系统时是必需的。例如:在单片机里实现汉字字库,实现汉字输入法,都要用到该技术。
l Memory Model:单击MemoryModel后面的下拉箭头,会有3个选项,如图1-14所示。
图1-14 Memory Model选项
l Small:变量存储在内部RAM里。
l Compact:变量存储在外部RAM里,使用8位间接寻址。
l Large:变量存储在外部RAM里,使用16位间接寻址。
一般使用Small来存储变量,此时单片机优先将变量存储在内部RAM里,如果内部RAM空间不够,才会存在外部RAM中。Compact的方式要通过程序来指定页的高位地址,编程比较复杂,如果外部RAM很少,只有256字节,那么对该256字节的读取就比较快。
如果超过256字节,而且需要不断地进行切换,就比较麻烦,Compact模式适用于比较少的外部RAM的情况。Large模式是指变量会优先分配到外部RAM里。需要注意的是,3种存储方式都支持内部256字节和外部64KB的RAM。因为变量存储在内部RAM里运算速度比存储在外部RAM要快得多,大部分的应用都是选择Small模式。
使用Small模式时,并不说明变量就不可以存储在外部,只是需要特别指定,比如:
unsignedchar xdata a:变量a存储在内部RAM。
unsignedchar a:变量存储在内部RAM。
但是使用Large的模式时:
unsignedchar xdata a:变量a存储在外部RAM。
unsignedchar a:变量a同样存储在外部RAM。
这就是它们之间的区别,可以看出这几个选项只影响没有特别指定变量的存储空间的情况,默认存储在所选模式的存储空间,比如上面的变量定义unsigned char a。
l Code Rom Size:单击Code Rom Size后面的下拉箭头,将有3个选项,如图1-15所示。
图1-15 Code Rom Size选项
Ÿ Small:program2K orless,适用于AT89C2051这些芯片,2051只有2KB的代码空间,所以跳转地址只有2KB,编译的时候会使用ACALL AJMP这些短跳指令,而不会使用LCALL,LJMP指令。如果代码地址跳转超过2KB,那么会出错。
Ÿ Compact:2Kfunctiongs,64K program,表示每个子函数的代码大小不超过2K,整个项目可以有64K的代码。就是说在main()里可以使用LCALL,LJMP指令,但在子程序里只会使用ACALL,AJMP指令。只有确定每个子程序不会超过2KB,才可以使用Compact方式。
Ÿ Large:64KB program,表示程序或子函数代码都可以大到64KB,使用code bank还可以更大。通常都选用该方式。选择Large方式速度不会比Small慢很多,所以一般没有必要选择Compact和Small方式。这里选择Large方式。
l Operating:单击Operating后面的下拉箭头,会有3个选项,如图1-16所示。
图1-16 Operating选项
Ÿ None:表示不使用操作系统。
Ÿ RTX-51 TinyReal-Time OS:表示使用Tiny操作系统。
Ÿ RTX-51 Full Real-Time OS:表示使用Full操作系统。
Tiny是一个多任务操作系统,使用定时器0做任务切换。在11.0592MHz时,切换任务的速度为30ms。如果有10个任务同时运行,那么切换时间为300ms。不支持中断系统的任务切换,也没有优行级,因为切换的时间太长,实时性大打折扣。多任务情况下(比如5个),轮循一次需要150ms,即150ms才处理一个任务,这连键盘扫描这些事情都实现不了,更不要说串口接收、外部中断了。同时切换需要大概1000个机器周期,对CPU的浪费很大,对内部RAM的占用也很严重。实际上用到多任务操作系统的情况很少。
Keil C51 Full Real -Time OS是比Tiny要好一些的系统(但需要用户使用外部RAM),支持中断方式的多任务和任务优先级,但是Keil C51里不提供该运行库,要另外购买。
这里选择None。
②设置Output选项卡(如图1-17所示)
图1-17 设置Output卡
l Select Folder forObjects:单击该按钮可以选择编译后目标文件的存储目录,如果不设置,就存储在项目文件的目录里。
l Name of Executable:设置生成的目标文件的名字,缺省情况下和项目的名字一样。目标文件可以生成库或者obj、HEX的格式。
l Create Executable:如果要生成OMF以及HEX文件,一般选中Debug Information和Browse Information。选中这两项,才有调试所需的详细信息,比如要调试C语言程序,如果不选中,调试时将无法看到高级语言写的程序。
l Create HEX File:要生成HEX文件,一定要选中该选项,如果编译之后没有生成HEX文件,就是因为这个选项没有被选中。默认是不选中的。
l Create Library:选中该项时将生成lib库文件。根据需要决定是否要生成库文件,一般应用是不生成库文件的。
l After Make:栏中有以下几个设置。
l Beep when complete:编译完成之后发出咚的声音。
l Start Debugging:马上启动调试(软件仿真或硬件仿真),根据需要来设置,一般是不选中。
l Run User Program #1,Run UserProgram #2:这个选项可以设置编译完之后所要运行的其他应用程序(比如有些用户自己编写了烧写芯片的程序,编译完便执行该程序,将HEX文件写入芯片),或者调用外部的仿真器程序。根据自己的需要设置。
③设置Listing选项卡(如图1-18所示)
图1-18 设置Listing选项卡
Keil C51在编译之后除了生成目标文件之外,还生*.lst、*m51的文件。这两个文件可以告诉程序员程序中所用的idata、data、bit、xdata、code、RAM、ROM、stack等的相关信息,以及程序所需的代码空间。
选中Assembly Code会生成汇编的代码。这是很有好处的,如果不知道如何用汇编来写一个long型数的乘法,那么可以先用C语言来写,写完之后编译,就可以得到用汇编实现的代码。对于一个高级的单片机程序员来说,往往既要熟悉汇编,同时也要熟悉C语言,才能更好地编写程序。某些地方用C语言无法实现,便用汇编语言却很容易。有些地方用汇编语言,很繁琐,用C语言就很方便。
单击Select Folder for Listings按钮后,在出现的对话框中可以选择生成的列表文件的存放目录。不做选择时,使用项目文件所在的目录。
④设置Debug选项卡(如图1-19所示)
这里有两类仿真形式可选:Use Simulator和Use:Keil Monitor-51 Driver,前一种是纯软件仿真,后一种是带有Monitor-51目标仿真器的仿真。
l Load Application atStart:选择这项之后,Keil才会自动装载程序代码。
1-19设置Debug选项卡
l Go till main:调试C语言程序时可以选择这一项,PC会自动运行到main程序处。
这里选择Use Simulator。
如果选择Use:Keil Monitor-51 Driver,还可以单击图1-19中的Settings按钮,打开新的窗口如图1-20,其中的设置如下。
l Port:设置串口号,为仿真机的串口连接线COM_A所连接的串口。
l Baudrate:设置为9600,仿真机固定使用9600bit/s跟Keil通信。
l Serial Inerrupt:允许串行中断,选中它。
l Cache Options:可以选也可以不选,推荐选它,这样仿真机会运行得快一点。
最后单击OK按钮关闭窗口。
图1-20 Target设置
13)编译程序,选择【Project】/【Rebuild all target files】选项,如图1-21所示。
图1-21 Rebuild all target files
或者单击工具栏中的按钮,如图1-22所示,开始编译程序。
图1-22 工具栏中的按钮
如果编译成功,开发环境下面会显示编译成功的信息,如图1-23所示。
图1-23 编译成功信息
14)编译完毕之后,选择【Debug】/【Start/Stop Debug Session】选项,即就进入仿真环境,如图1-24所示。
图1-24 仿真
或者单击工具栏中的铵钮,如图1-25所示。
图1-25 工具栏仿真按钮
15)装载代码之后,开发环境下面显示如图1-26所示的信息。
图1-26 装载代码
二、软件仿真
根据一个实例作软件仿真的过程。
本实例指定外部存储器的起始地址和长度,将其内容赋同一值。
程序如下:
ADDR EQU 8000H ;地址:8000H
ORG 0
MOV DPTR,#ADDR
MOV R0,#20 ;赋值个数:20
MOV A,#0FFH ;赋值:0FFH
LOOP: MOVX @DPTR,A
INC DPTR
DJNZ R0,LOOP
SJMP $
END
1.软件设置
点击按钮,按照图3-1里面的图示方法,进行端口设置:
图3-1设置Debug选项卡
2.编译
点击按钮,无误后点击按钮,如图3-2:
无编译误后点击按钮 开始调试。
图3-2 编译
3.调试
打开View 菜单下 Memory Window(存储器窗口),在存储器窗口的Address输入框中输入: X:8000H
接着按回车键,存储器窗口显示8000H起始的存储数据(都为0)。
点击按钮,运行程序,如图3-3。
图3-3 调试窗口
程序运行结束后,存储器窗口显示8000H起始的20个单元的数据变为“0FFH”,如图3-4。
图3-4 调试窗口
4.设置断点
在需设断点的指令行的空白处双击左键,指令行的前端出现红色方块即可。同样,取消断点设置,也在空白处双击左键,红色方块消失。
如图3-5。
图3-5调试窗口