单片机电子琴系统程序设计 第6页

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第四章  软件与硬件的调试
单片机开发中除必要的硬件外，同样离不开软件，我们写的汇编语言源程序要变为CPU可以执行的机器码有两种方法，一种是手工汇编，另一种是机器汇编，目前已极少使用手工汇编的方法了。机器汇编是通过汇编软件将源程序变为机器码，用于MCS-51 单片机的汇编
软件有早期的A51，随着单片机开发技术的不断发展，从普遍使用汇编语言到逐渐使用高级语言开发，单片机的开发软件也在不断发展，Keil 软件是目前最流行开发MCS-51 系列单片机的软件，这从近年来各仿真机厂商纷纷宣布全面支持Keil 即可看出。Keil 提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境（uVision）将这些部份组合在一起。运行Keil 软件需要Pentium 或以上的CPU，16MB或更多RAM、20M 以上空闲的硬盘空间、WIN98、NT、WIN2000、WINXP
等操作系统。掌握这一软件的使用对于使用51 系列单片机的爱好者来说是十分必要的，如果你使用C 语言编程，那么Keil 几乎就是你的不二之选（目前在国内你只能买到该软件、而你买的仿真机也很可能只支持该软件），即使不使用C 语言而仅用汇编语言编程，其方便易用的集成环境、强大的软件仿真调试工具也会令你事半功倍。
我们将通过一些实例来学习Keil 软件的使用，在这一部份我们将学习如何输入源程序，建立工程、对工程进行详细的设置，以及如何将源程序变为目标代码。
4.1  Keil 工程的建立
首先启动Keil 软件的集成开发环境，这里假设读者已正确安装了该软件，可以从桌面上直接双击uVision 的图标以启动该软件。UVison启动后，程序窗口的左边有一个工程管理窗口，该窗口有3 个标签，分别是Files、Regs、和Books，这三个标签页分别显示当前项目的文件结构、CPU 的寄存器及部份特殊功能寄存器的值（调试时才出现）和所选CPU 的附加说明文件，如果是第一次启动Keil，那么这三个标签页全是空的。
（1）源文件的建立
使用菜单“File->New”或者点击工具栏的新建文件按钮，即可在项目窗口的右侧打开一个新的文本编缉窗口，在该窗口中输入汇编语言源程序，保存该文件，注意必须加上扩展名（汇编语言源程序一般用asm 或a51 为扩展名）。需要说明的是，源文件就是一般的文本文件，不一定使用Keil 软件编写，可以使用任意文本编缉器编写，而且，Keil 的编缉器对汉字的支持不好，建议使用UltraEdit 之类的编缉软件进行源程序的输入。
（2）建立工程文件
在项目开发中，并不是仅有一个源程序就行了，还要为这个项目选择CPU（Keil 支持数百种CPU，而这些CPU 的特性并不完全相同），确定编译、汇编、连接的参数，指定调试的方式，有一些项目还会有多个文件组成等，为管理和使用方便，Keil 使用工程（Project）这一概念，将这些参数设置和所需的所有文件都加在一个工程中，只能对工程而不能对单一的源程序进行编译（汇编）和连接等操作，下面我们就一步一步地来建立工程。点击“Project->New Project… ”菜单，出现一个对话框，要求给将要建立的工程起一个名字，你可以在编缉框中输入一个名字（设为exam1），不需要扩展名。点击“保存”按钮，出现第二个对话框，如图2所示，这个对话框要求选择目标CPU（即你所用芯片的型号），Keil 支持的CPU很多，我们选择Atmel 公司的89C51 芯片。点击ATMEL 前面的“+”号，展开该层，点击其中的89C51，然后再点击“确定”按钮，回到主界面，此时，在工程窗口的文件页中，出现了“Target1”，前面有“+”号，点击“+”号展开，可以看到下一层的“ Source Group1”，这时的工程还是一个空的工程，里面什么文件也没有，需要手动把刚才编写好的源程序加入，点击“Source Group1”使其反白显示，然后，点击鼠标右键，出现一个下拉菜单，如图3 所示。选中其中的“Add file to Group”，出现一个对话框，要求寻找源文件，注意，该对话框下面的“文件类型”默认为C source file(*.c)，也就是以C 为扩展名的文件，而我们的文件是以asm 为扩展名的，所以在列表框中找不到exam1.asm，要将文件类型改掉，点击对话框中“文件类型”后的下拉列表，找到并选中“Asm Source File(*.a51,*.asm)，这样，在列表框中就可以找到exam1.asm 文件了。
  
      图2 选择目标CPU                图3 加入文件

4.2  工程文件建立
首先点击左边Project窗口的Targey1，然后使用菜单“Project>Option for target‘target’”即出现对工程设置的对话框，这个对话框非常复杂，共有8个页面，要全部搞清可不容易，好在绝大部分设置项默认值就行了。       
设置对话框中的Target页面， Xtal后面的数值是 晶振频率值，默认值是所选目标CPU的最高可用频率值，对于我们所选的AT89C51而言是24M，该数值与最终产生的目标代码无关，仅用于软件模拟调试时显示程序执行时间。正确设置该数值可使显示时间与实际所用时间一致，一般将其设置成与你的硬件所用晶振频率相同，如果没必要了解程序执行的时间，也可以不设，这里设置为12。Memory Model用于设置RAM使用情况 ，有三个选择项，small是所有变量都在单片机的内部RAM中；Compact是可以使用一页外部扩展RAM，而Large则是可以使用全部外部扩展RAM。Clde Model用于设置ROM空间的使用，同样也有三个选择项，即small模式，只用低于2K的程序空间；Compact模式，单个函数的代码量不能超过2K，整个程序可以使用64K程序空间；Large模式，可用全部64K空间。Useon-chipROM选择项，确认是否使用片内ROM（注意：该中选项并不会影响最终生成的目标代码量）；Operating项是操作系统选择，Keil提供了两种操作系统：Rtx ting和Rtx full。关于操作系统是另外一个很大的话题了，通常我们不使用任何操作系统，即使用该项的默认值：None（不使用任何操作系统）；Off Chip Code mmory可以确定系统扩展ROM的地址范围，Off Chip x Data memory组用于确定系统扩展RAM啊地址范围，这些选择项必须根据所用硬件来决定，由于该例是单片应用，未进行任何扩展，所以均不重新选择，按默认值设置。
设置对话框中的OutPut页面，这里面也有多个选择项，其中Creat Hex file用于生成执行代码文件（可以用编程器写入单片机芯片的HEX格式文件，文件的扩展名为HEX），默认情况下该项未被选中，如果要写片做硬件实验，就必须选中该项，这一点是初学者易疏忽的，在此特别提醒注意。选中Debug information将产生调试信息，这些信息用于调试，如果需要对程序进行调试，应当选中该项。Browse information是产生浏览信息，该信息可以用菜单view->Browse来查看，这里取默认值。按钮“Select Folder for objects”是用来选择最终的目标文件所在的文件夹，默认是与工程文件在同一个文件夹中。Name of Executable用于指定最终生成的目标文件的名字，默认与工程的名字相同，这两项一般不需要更改。
该工程设置对话框中的其它各页面与C51编译选项、A51的汇编选项、BL51连接器的连接选项等用法有关，这里均取默认值，不作任何修改。以下仅对一些有关页面中常用的选项作一个简单介绍。
Listing标签页用于生成的列表文件选项。在汇编或编译完成后将产生（*lst）的列表文件，在连接完成后也将产生（*m51）的列表文件，该页用于对列表文件的内容和形式进行细致的调节，其中比较常用的选项是“C Compile Listing”下的“Assamble Code”项，选中该项可以在列表文件中生成C语言源程序所对应的汇编代码。
C51标签页用于对Keil的C51编译器的编译过程进行控制，其中比较常用的是“Code Optimization”组，该组中Level是优化等级，C51在对源程序进行编译时，可以对代码多至9级优化，默认使用第8级，一般不必修改，如果在编译中出现一些问题，可以降低优化级别试一试。Emphasis是选择编译优先方式，第一项是代码量优化（最终生成的代码量小）；第二项是速度优先（最终生成的代码速度快）；第三项是缺省。默认的是速度优先，可根据需要更改。
设置完成后按确认返回主界面，工程文件建立、设置完毕。
4.3  编译、连接
设置好工程后，即可进行编译、连接。选择菜单Project->Build target,对当前工程进行连接，如果当前文件已修改，软件会先对该文件进行编译，然后在连接以产生目标代码；如果选择Rebuild All target files将会对当前工程中的所有文件重新进行编译然后在连接，确保最终产生的目标代码是最新的，而Translate……项则仅对该文件进行编译，不进行连接。
编译过程中的信息将出现在输出窗口中的 Build页中，如果源程序中有语法错误，会有错误报告出现，双击该行，可以定位到出错的位置，对源程序反复修改之后，最终会得到如图9所示的结果，提示获得了名为examl.hex的文件，该文件即可被编程器读入并写到芯片中，同时还产生了一些其它相关的文件，可被用于Keil的仿真与调试，这时可以进入下一步调试的工作。
参 考 文 献：
[1]．ATMEL公司                                     AT89S52的技术手册
[2]．深圳市中源单片机发展有限公司    AT89C52       Datasheets
[3]．复旦大学出版社   单片微型机原理、应用和实验   张友德等
[4]．清华大学出版社   8051单片机设计实训教材       陈明荧
[5]．北京航空航天大学出版社  单片机实验与实践教程  万光毅、严义
结 束 语
在经过三，四个月紧张的毕业设计后，感觉自己无论是对编程方面的认识，还是上机调试方面的能力都深入了，受益不少。由于本人水平有限，经验不足及阅历尚浅，程序和论文中难免有许多不足之处，还望老师多多指出和纠正。在此系统的设计工程和论文撰写当中，指导老师易老师给予了本人非常大的帮助，在这里本人表示衷心的感谢！

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