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[導(dǎo)讀]   我們?cè)诰庉婸IC單片機(jī)的C語言時(shí),常常應(yīng)用對(duì)源程序的模擬仿真技術(shù),因?yàn)閷?duì)程序的模擬仿真可代替部分單片機(jī)的硬件制作與調(diào)試,即使在深入學(xué)習(xí)PIC單片機(jī)C語言程序時(shí),模擬仿真技術(shù),也是不可缺少的。這

  我們?cè)诰庉?strong>PIC單片機(jī)的C語言時(shí),常常應(yīng)用對(duì)源程序模擬仿真技術(shù),因?yàn)閷?duì)程序的模擬仿真可代替部分單片機(jī)的硬件制作與調(diào)試,即使在深入學(xué)習(xí)PIC單片機(jī)C語言程序時(shí),模擬仿真技術(shù),也是不可缺少的。這里以程序?qū)嵗菔酒洳僮鞣椒ā?/p>

  對(duì)源程序的模擬仿真可以完成下列功能:直接觀察C程序從主程序main()開始運(yùn)行的全過程;為了清楚觀察程序中各變量和寄存器的變化情況,可采用單步運(yùn)行(stePINto)命令和單步越過(stepover)命令進(jìn)行模擬運(yùn)行調(diào)試,使觀察變量更方便;設(shè)置斷點(diǎn)再選擇Run(快速)命令,程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處會(huì)停下來,以便觀察變量功能;此外,還能定量觀察程序中的變化值,如直接觀察程序的延時(shí)量等多種功能。當(dāng)然在進(jìn)行程序模擬仿真時(shí),對(duì)源程序還有些技巧性的處理,以下將分別敘述。

  1.PICC與PICC18的C編譯簡(jiǎn)介

  
  要用C語言開發(fā)PIC單片機(jī)和模擬仿真調(diào)試程序,必須有相應(yīng)的編譯器,PICC與PICC18的C編譯器是優(yōu)化的PIC單片機(jī)C編譯器,它由澳大利亞HI-TECH公司研制的,該編譯器是目前性能優(yōu)異的PIC系列單片機(jī)C編譯器軟件,也完全符合美國(guó)ANSIC標(biāo)準(zhǔn)。PICC是用于PIC16系列產(chǎn)品:PICC18可用于PIC18系列產(chǎn)品;這兩個(gè)編譯器均可運(yùn)行在微芯公司MPLABIDE集成開發(fā)的環(huán)境下工作。

  由于該C編譯器是運(yùn)行在MP/ABIDE集成開發(fā)環(huán)境下的,所以要求用戶熟悉MPLABIDE集成開發(fā)環(huán)境下的使用方法。

  (1)PICC與PICC18編譯器的主要特性。該編譯器是在MPLAIDE集成開發(fā)環(huán)境下,對(duì)源代碼程序的調(diào)試,可在源程序上設(shè)置斷點(diǎn),而當(dāng)源程序運(yùn)行到斷點(diǎn)處會(huì)自動(dòng)停止下來,、以便操作者觀察變量值和修改變量值;在集成開發(fā)環(huán)境下進(jìn)行程序的單步,連續(xù)運(yùn)行操作,也便于操作者觀察程序中的各個(gè)變量值;支持硬件仿真,即MPLABICE(ln-CircuitEmulator)、支持軟件仿真,即MPLABSIM(Simulator)和一些在線調(diào)試器,如MPLABICD(ln-CircuitDebugger)ICD2調(diào)試器。此外,在單個(gè)項(xiàng)目中允許匯編語言和C語言的混含編程。

  (2)PICC與PICC18編譯器支持的變量類型。在編輯PIC單片機(jī)C程序時(shí),定要按照PICC與PICC18的編譯器所支持的變量類型書寫程序的格式進(jìn)行,這些格式如圖附表所示。

  以上所述的內(nèi)容,均可在以下的程序?qū)嵗械玫秸f明。有關(guān)MPLABIDE和PICC與PICC18的軟件,均可在網(wǎng)站上下載獲取,再安裝在自己的電腦中,注意:電腦桌面應(yīng)是XP系統(tǒng)的。

  2.源程序的軟件仿真調(diào)試前的準(zhǔn)備
  
  對(duì)PIC單片機(jī)的軟件仿真調(diào)試時(shí),應(yīng)首先在MPLABIDE集成開發(fā)環(huán)境下(筆者用的是MPLABIDEv7.40版)編輯其源程序,并命名XX.C。

  然后通過創(chuàng)建項(xiàng)目(project)再經(jīng)PICC編譯器(在MPLABIDE環(huán)境下)對(duì)程序編譯,最后生成了目標(biāo)碼.hex后,才可對(duì)源程序進(jìn)行仿真調(diào)試。

  將上述在C編譯成功的C程序PIC1.c直接調(diào)到MPLABIDE的桌面上(若筆者要引用PICl.e作模擬仿真調(diào)試,仍應(yīng)在MPLABIDE環(huán)境下,經(jīng)pice編譯器對(duì)PICl.e編譯生成.hex,才能進(jìn)行仿真調(diào)試),如下圖所示(部分界面),在圖4的界面上標(biāo)記有MPLABIDEV7.40和PICl.c的部分程序。

  用鼠標(biāo)點(diǎn)擊界面上的Debugger(調(diào)試),在其下拉菜單SelectTool引導(dǎo)下的命令MPLABSIM(軟件模擬調(diào)試),用鼠標(biāo)點(diǎn)擊之,生成上圖的界面(部分),在其界面頂端有7個(gè)按鈕(調(diào)試快捷圖標(biāo)),為了說明問題,單獨(dú)取下,如下圖所示。

  按鈕各命令的特性:

  (1)Run:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊Run按鈕,可直接運(yùn)行程序,直到遇到斷點(diǎn)(以下將介紹)或單擊Halt(停機(jī))按鈕為止。多數(shù)情況下不使用Run方式進(jìn)行程序調(diào)試,因?yàn)檫@種運(yùn)行方式很難觀察到程序運(yùn)行中的狀態(tài)。只是在程序中設(shè)置有斷點(diǎn)時(shí),方可派上用場(chǎng)。

  (2)Halt:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該Halt按鈕,可使單片機(jī)處于停機(jī)狀態(tài)。如其他各按鈕一旦工作,程序運(yùn)行,只需點(diǎn)擊Halt按鈕,程序即刻停止運(yùn)行。

  (3)Animate:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該按鈕,可使仿真程序慢步運(yùn)行,在運(yùn)行時(shí)不停地刷新寄存器的值,利用watch窗口即可觀察到寄存器的改變值(定量察看)。

  (4)Step Into:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該按鈕,僅執(zhí)行一條代碼指令,然后停機(jī),再點(diǎn)擊該按鈕,又執(zhí)行一條代碼指令。

  (5)Step over:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該按鈕,可把調(diào)用的子程序全部執(zhí)行完成,然后在下一條指令操作碼處暫停。當(dāng)被調(diào)用的程序是一個(gè)延時(shí)程序時(shí),特別有用,這與單步執(zhí)行完全等效。

  (6)Step out:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該按鈕時(shí),就直接跳出程序。

  (7)Reset:用鼠標(biāo)點(diǎn)擊該按鈕,程序運(yùn)行復(fù)位。

  上述各個(gè)仿真按鈕功能,在實(shí)際對(duì)程序仿真調(diào)試時(shí),往往是配合使用而不是單一的使用.這將在以下仿真調(diào)試時(shí)清楚地看到。


  3.源程序的軟件仿真操作
  
  (1)定性觀察源程序PICl.e的運(yùn)行過程:將已編譯成功的PICl.e源程序圖5放在電腦桌面上放大獲得完整界面之后,用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕Animate(慢速),然后快速又用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖6的按鈕Halt(停止),即可使程序快速運(yùn)行到主函數(shù)處,停止運(yùn)行,如下圖所示。

  從界面上可看到主程序main()的下方左邊,有一程序運(yùn)行的黃色箭頭并指向程序體中的賦值語句TRISB=0x00;代表C程序的運(yùn)行總是從主程序開始的。接著用鼠標(biāo)點(diǎn)擊圖6的按鈕Step Into(單步),每點(diǎn)擊_次程序運(yùn)行的黃色箭頭就順序向下運(yùn)行一次,直到首次運(yùn)行到主調(diào)顯示函數(shù)display(x);你可不再點(diǎn)擊而停下來,如下圖所示。

  程序首次運(yùn)行到主調(diào)顯示函數(shù)display(x);的原因是在main()函數(shù)體內(nèi)的賦值語句x=0;此時(shí)若用鼠標(biāo)再點(diǎn)擊按鈕Step Into(單步),則程序就轉(zhuǎn)到被調(diào)函數(shù)處,將主調(diào)函數(shù)的實(shí)參0,經(jīng)值傳遞到被調(diào)函數(shù)Voiddisplay(unsigned int x)的形參,然后由被調(diào)函數(shù)執(zhí)行其顯示的功能,此時(shí)數(shù)碼管LED顯示為00。其顯示界面如下圖所示。

  若要使程序再運(yùn)行,就要將鼠標(biāo)不斷點(diǎn)擊按鈕Step Into、直到運(yùn)行到賦值語句urut_bit=X%l0;處,就不再點(diǎn)擊為止,如下圖所示。

  要使程序再運(yùn)行,換用按鈕Step over(單步越過),此時(shí)程序即可順序運(yùn)行下去,如下圖所示。

  由于程序運(yùn)行到while(d>0)中,而D=97,若再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕Stepover,也很難跳出循環(huán),為此要讓程序跳出while(d>0)循環(huán),可用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕Stepout(單步跳出),此時(shí)程序跳出循環(huán)到while(l)循環(huán)語句中的x++;處即黃色箭頭所指位置(不是第一次的display(x)處,如下圖所示。

  此時(shí)程序執(zhí)行X++的0+1=1,若再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕Step Into(單步),程序運(yùn)行到下一步的if語句,即判斷X達(dá)到100否(數(shù)碼管LED顯示最大為99),如下圖所示。

  若X++<100,又用鼠標(biāo)點(diǎn)擊按鈕Step Into(單步),則程序立刻返回到調(diào)用顯示函數(shù)處display(x);如下圖所示。

  此時(shí)仍然注意程序運(yùn)行的黃色箭頭指示。

  上述的源程序軟件仿真操作,均利用下圖的各按鈕進(jìn)行的,實(shí)際操作時(shí)也可利用MPLAB IDE的Debugger(調(diào)試)下拉菜單,同樣有下圖按鈕對(duì)應(yīng)的命令從Run-Reset,只不過使用起來很不方便吧!

  (2)定量觀察源程序中變量值的變化:這里的定量觀察是指兩種定量:1)變量,如PICl.c中的數(shù)碼管LED的個(gè)位,十位的變量顯示的增薰值變化;2)程序運(yùn)行時(shí)每條命令代碼所清耗的時(shí)間或程序段的清耗時(shí)間。

  其操作方法如下:在操作右圖時(shí),同時(shí)用鼠標(biāo)點(diǎn)擊MPLAB IDE中的Debugger,在其下拉菜單中,點(diǎn)擊Setting,即可出現(xiàn)——Simulator Setting新界面,該界面用于用戶對(duì)PIC單片機(jī)時(shí)鐘頻率的設(shè)置,將界面中的20(MHz)改為實(shí)際工作頻率(筆者是4MHz),然后用鼠標(biāo)點(diǎn)擊確定,界面消失。再用鼠標(biāo)點(diǎn)擊Debugger,在其下拉菜單中,點(diǎn)擊命令Stopwatch,即出現(xiàn)Stopwatch界面,將該界面放在MPLAB IDE的桌面上,又用鼠標(biāo)點(diǎn)擊MPLAB IDE中的View,在其下拉菜單中,點(diǎn)擊LOCals命令,則又出現(xiàn)Locals的新界面。這樣右圖的界面中同時(shí)又出現(xiàn)了上面兩種界面(包括程序菜單三種界面),如下圖所示。

  此時(shí)仍按右圖的方法進(jìn)行仿真操作,此時(shí)可在Stopwatch界面中觀察到程序運(yùn)行一次的時(shí)間值(用鼠標(biāo)每次點(diǎn)Zero觀察)或程序的累計(jì)值(不管Zero);同時(shí)在Locals界面上觀察數(shù)碼管LED的個(gè)位或十位的累計(jì)值。

  實(shí)際操作時(shí),往往需對(duì)程序作技術(shù)處理,否則操作耗時(shí)太長(zhǎng)。如將PICl.c中的d值從97改為3和將if(x==100)改為if(12),然后再進(jìn)行編譯生成目標(biāo)碼.hex后,再進(jìn)行上述仿真調(diào)試,就很理想了。


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