汇编语言笔记-keil5软件仿真及调试

keil5调试功能

       keil5的Debug选项分为软件仿真和硬件调试。两种方式的区别在于，前者不需要硬件平台，而是通过软件模拟芯片的运行，此时可以通过逻辑分析仪等查看（模拟）芯片输出（当然硬件调试也可以使用逻辑分析仪等功能）。

软件仿真设置

1. 点击魔术棒后点击Target选项，如下图所示，检查芯片型号以及晶振频率（Keil MDK5.35好像禁用修改了）与所需是否相同。
   
2. 打开Debug选项选择操作类型，以及设置DialogDLL等参数，具体操作及作用如下：
   （1）勾选Use Simulator设置使用软件仿真。
   （2）勾选Run to main()使调试时，程序自动运行到main函数。
   （3）Restore Debug Session Setting一般默认即可，该部分为复位调试窗口的组件，勾选后，调试时对应的窗口或状态恢复默认值。
   （4）设置Dialog DLL为DARMSTM.DLL以及设置Parameter为-pSTM32F103ZE（芯片参数按使用的芯片相应修改即可，当然，部分芯片无法仿真），这部分为DLL文件及芯片参数设置区。

Dialog DLL和Parameter不修改的话，后面运行时可能会报错。

硬件调试设置

1. 打开Debug选项选择操作调试器
2. 设置Dialog DLL为TARMSTM.DLL以及设置Parameter为-pSTM32F103ZE
   

调试方法

       设置结束后，点击“Debug”-“Start/Stop Debug Session”开始Debug。

       此时，一般界面如下所示，在代码编辑区的左侧，会出现灰色区域、蓝色和黄色箭头，黄色三角形代表将要执行的代码，蓝色的三角形表示当前光标所在代码，点击灰色区域可添加断点。通过调试选项或调试窗口即可对代码进行Debug。

断点是调试器的功能之一，可以让程序停止在设置断点的语句。在调试过程中，可在程序的某一处设置断点再点击Run运行，此时当程序运行至该位置时自动停止。

调试选项及介绍

调试窗口

       通过“View”或调试选项旁的图标可以打开相应的调试窗口：

Command

       命令显示窗口，如下图所示，在该窗口“命令输入区”输入相应调试命令即可完成相应功能，调试命令参考调试命令文档。

注意文档的第2句话：例如，BreakAccess 必须输入为 BA 或 ba。即文档的表格中第一列展示的命令不能直接输入到命令输入区，可以点击以查看真正的命令。

Disassembly

       反汇编窗口，如下图所示，该窗口将原代码（即代码编辑区的代码）、机器码和反汇编代码比对显示，其中，红色字体为原代码，原代码前是对应语句的行号。红色字体下面的黑色字体为对应的机器码和反汇编代码，黑色字体可以分为三个部分。

1. 0x开头的16进制字符串：语句（或者说上面红色字体的原代码）在芯片内存中存储的位置。（一般为代码段）
2. 16进制字符串（4/8个字符）：16位/32位机器码编码。
3. 其它部分：通过机器码反汇编形成的代码。（汇编语言语法）
          此时，点击Disassembly窗口，代码编辑窗口的蓝色箭头会指向对应的代码。

根据《ARM Cortex-M3与Cortex-M4权威指南》一书的图2.5，反汇编代码由机器代码生成，而不是由编译器将C语言代码直接编译而成（这样好像反汇编的“反”更说得通）。

Symbols

       模块窗口，如下图所示，该窗口用于显示了工程下各个文件中的函数（名称、地址、类型）以及函数内的变量（名称、地址、类型），在函数位置右键点击可以进行跳转或复制函数的位置，在变量位置右键点击可以将其添加至watch、memory或复制位置。

Registers

       寄存器窗口，如下图所示，该窗口用于显示R0~R15、xPSR等内核寄存器的值（不是外设寄存器），如下图所示，关于内核寄存器的介绍可以查看ARM架构基本寄存器。

Call Stack(+Locals)

       调用关系和局部变量窗口，如下图所示，该窗口用于展示当前函数调用关系及函数的局部变量（包括参数和内部变量），如下图所示，调用关系为main函数调用SetTimeVal函数，SetTimeVal函数中包括type和timeVal两个参数。

Watch

       如下图所示，该窗口用于查看变量，包括变量名、值以及变量类型，可以点击Value一栏对变量的值修改。

       将变量添加至Watch窗口有多种方法，除了从其他窗口添加外，还可以从代码编辑区添加，如下图所示，点击变量再鼠标右键，选择“Add ‘type’ to”-“Watch1”即可，Watch1和Watch2没有区别，估计只是为了方便用户多个窗口同时查看。

Memory

       内存窗口，如下图所示，该窗口用于显示存储器中的数据，上方Address区用于输入变量名或地址值，此时下面的显示栏会移动到对应地址存储的数据。

Serial

       串口模拟窗口，该窗口用于模拟串口输出数据，UART #1对应UART1，UART #2对应UART2。将鼠标移至显示区并点击右键，选择相应选项后可清空串口、复制到剪贴板或切换显示模式（切换成ASCII、HEX等）

Logic Analyzer

       逻辑分析仪窗口，如下图所示，该窗口作用类似逻辑分析仪。使用前需要点击左上角的“Setup…”后在弹出窗口内添加引脚，确定后点击运行即可查看引脚的输出波形。（添加方法和文件路径添加方法类似，以添加PB5引脚为例，在弹出窗口点击右上角的虚线框并输入PORTB.5即可），引脚添加后，在“Setup…”下的灰色区域鼠标右键可设置输出类型（Analog、bit、state）

注意，如果前面调试选项的Dialog DLL和Parameter没有相应设置的话，添加引脚可能会报错。

       添加完毕后并修改输出类型为bit后，点击Run即可查看该引脚的输出电平（这里使用了PWM输出实验作为示例）

外设寄存器查看

       上述的Register窗口查看的是处理器使用的工作寄存器，一般只有汇编语言会用到，通过固件库或寄存器开发单片机时，都是通过C语言设置单片机的各个寄存器，而通过keil5的软件仿真或硬件调试可以对芯片的外设寄存器查看及修改。
       如下图所示，通过“View”-“System Viewer”-“GPIO”-“GPIOA”查看相应的寄存器。

       点击后，弹出如下图所示的GPIOA窗口，点击对应的Value值即可对其修改。

       当然，像上面那样修改比较麻烦，还需要查阅对应的手册，通过“Peripherals”-“General Purpose I/O”可打开其它形式的寄存器窗口。

       点击GPIOA后，弹出如下图所示的General Purpose I/O A窗口，选中相应引脚即可在Selected Port Pin Configuration设置其模式，也可以在下方勾选某个寄存器的某个位，达到引脚输入/输出高/低电平的设置。

软件仿真限制

       软件仿真不是所有芯片都可以，部分芯片（如stm32F4以及GD各款）是无法软件仿真，会报错，好像听说要修改DLL文件或修改读写权限，但感觉可能性不大，文档中包含了可进行软件模拟的芯片，如其中的表所示。