Keil 的調(diào)試命令、在線匯編與斷點(diǎn)設(shè)置

上一講中我們學(xué)習(xí)了如何建立工程、匯編、連接工程，并獲得目標(biāo)代碼，但是做到這一步僅僅代表你的源程序沒(méi)有語(yǔ)法錯(cuò)誤，至于源程序中存在著的其它錯(cuò)誤，必須通過(guò)調(diào)試才能發(fā)現(xiàn)并解決，事實(shí)上，除了極簡(jiǎn)單的程序以外，絕大部份的程序都要通過(guò)反復(fù)調(diào)試才能得到正確的結(jié)果，因此，調(diào)試是軟件開發(fā)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，這一講將介紹常用的調(diào)試命令、利用在線匯編、各種設(shè)置斷點(diǎn)進(jìn)行程序調(diào)試的方法，并通過(guò)實(shí)例介紹這些方法的使用。

一、常用調(diào)試命令

在對(duì)工程成功地進(jìn)行匯編、連接以后，按 Ctrl+F5 或者使用菜單 Debug->Start/Stop Debug Session 即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)，Keil 內(nèi)建了一個(gè)仿真 CPU 用來(lái)模擬執(zhí)行程序，該仿真 CPU 功能強(qiáng)大，可以在沒(méi)有硬件和仿真機(jī)的情況下進(jìn)行程序的調(diào)試，下面將要學(xué)的就是該模擬調(diào)試功能。不過(guò)在學(xué)習(xí)之前必須明確，模擬畢竟只是模擬，與真實(shí)的硬件執(zhí)行程序肯定還是有區(qū)別的，其中最明顯的就是時(shí)序，軟件模擬是不可能和真實(shí)的硬件具有相同的時(shí)序的，具體的表現(xiàn)就是程序執(zhí)行的速度和各人使用的計(jì)算機(jī)有關(guān)，計(jì)算機(jī)性能越好，運(yùn)行速度越快。

進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后，界面與編緝狀態(tài)相比有明顯的變化，Debug 菜單項(xiàng)中原來(lái)不能用的命令現(xiàn)在已可以使用了，工具欄會(huì)多出一個(gè)用于運(yùn)行和調(diào)試的工具條，如圖 1 所示，Debug 菜單上的大部份命令可以在此找到對(duì)應(yīng)的快捷按鈕，從左到右依次是復(fù)位、運(yùn)行、暫停、單步、過(guò)程單步、執(zhí)行完當(dāng)前子程序、運(yùn)行到當(dāng)前行、下一狀態(tài)、打開跟蹤、觀察跟蹤、反匯編窗口、觀察窗口、代碼作用范圍分析、1＃串行窗口、內(nèi)存窗口、性能分析、工具按鈕等命令。

圖 1 調(diào)試工具條 學(xué)習(xí)程序調(diào)試，必須明確兩個(gè)重要的概念，即單步執(zhí)行與全速運(yùn)行。全速執(zhí)行是指一行程序執(zhí)行完以后緊接著執(zhí)行下一行程序，中間不停止，這樣程序執(zhí)行的速度很快，并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果，即最終結(jié)果正確還是錯(cuò)誤，但如果程序有錯(cuò)，則難以確認(rèn)錯(cuò)誤出現(xiàn)在哪些程 序行。單步執(zhí)行是每次執(zhí)行一行程序，執(zhí)行完該行程序以后即停止，等待命令執(zhí)行下一行程序，此時(shí)可以觀察該行程序 執(zhí)行完以后得到的結(jié)果，是否與我們寫該行程序所想要得到的結(jié)果相同，借此可以找到程序中問(wèn)題所在。程序調(diào)試中， 這兩種運(yùn)行方式都要用到。

使用菜單 STEP 或相應(yīng)的命令按鈕或使用快捷鍵 F11 可 以單步執(zhí)行程序，使用菜單 STEP OVER 或功能鍵 F10 可以以過(guò)程單步形式執(zhí)行命令，所謂過(guò)程單步，是指將匯編語(yǔ)言 中的子程序或高級(jí)語(yǔ)言中的函數(shù)作為一個(gè)語(yǔ)句來(lái)全速執(zhí)行。

圖 2 調(diào)試窗口

按下 F11 鍵，可以看到源程序窗口的左邊出現(xiàn)了一個(gè)黃色調(diào)試箭頭，指向源程序的第一行，如圖 2 所示。每按一次 F11，即執(zhí)行該箭頭所指程序行，然后箭頭指向下一行，當(dāng)箭頭 指向 LCALL DELAY 行時(shí)，再次按下 F11，會(huì)發(fā)現(xiàn)，箭頭指向了延時(shí)子程序 DELAY 的第 一行。不斷按 F11 鍵，即可逐步執(zhí)行延時(shí)子程序。

通過(guò)單步執(zhí)行程序，可以找出一些問(wèn)題的所在，但是僅依靠單步執(zhí)行來(lái)查錯(cuò)有時(shí)是困難的，或雖能查出錯(cuò)誤但效率很低，為此必須輔之以其它的方法，如本例中的延時(shí)程序是通過(guò)將 D2： DJNZ R6,D2 這一行程序執(zhí)行六萬(wàn)多次來(lái)達(dá)到延時(shí)的目的，如果用按 F11 六萬(wàn)多次的方法來(lái)執(zhí)行完該程序行，顯然不合適，為此，可以采取以下一些方法，第一，用鼠標(biāo)在 子程序的最后一行（ ret）點(diǎn)一下，把光標(biāo)定位于該行，然后用菜單 Debug->Run to Cursor line（執(zhí)行到光標(biāo)所在行），即可全速執(zhí)行完黃色箭頭與光標(biāo)之間的程序行。第二，在進(jìn)入該子程序后，使用菜單 Debug->Step Out of Current Function（單步執(zhí)行到該函數(shù)外），使用該命令后，即全速執(zhí)行完調(diào)試光標(biāo)所在的子程序或子函數(shù)并指向主程序中的下一行程序（這里是 JMP LOOP 行）。第三種方法，在開始調(diào)試的，按 F10 而非 F11，程序也將單步執(zhí)行，不同 的是，執(zhí)行到 lcall delay 行時(shí)，按下 F10 鍵，調(diào)試光標(biāo)不進(jìn)入子程序的內(nèi)部，而是全速 執(zhí)行完該子程序，然后直接指向下一行“JMP LOOP”。靈活應(yīng)用這幾種方法，可以大大提高查錯(cuò)的效率。

二、在線匯編

圖 3 在線匯編窗口 在進(jìn)入 Keil 的調(diào)試環(huán)境以后，如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò)，可以直接對(duì)源程序進(jìn)行修改，但是要使修改后的代碼起作用，必須先退出調(diào)試環(huán)境，重新進(jìn)行編譯、連接后再次進(jìn)入調(diào)試，如果只是需要對(duì)某些程序行進(jìn)行測(cè)試，或僅需對(duì)源程序進(jìn)行臨時(shí)的修改，這樣的過(guò)程未免有些 麻煩，為此 Keil 軟件提供了在線匯編的能力，將光標(biāo)定位于需要修改的程序行上，用菜單 Debug->Inline Assambly… 即可出現(xiàn)如圖3 的對(duì)話框，在 Enter New 后面的編緝框內(nèi)直接輸入需更改的程序語(yǔ)句，輸入完后鍵入回車將自動(dòng)指向下 一條語(yǔ)句，可以繼續(xù)修改，如果不再需要修改，可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。

三、斷點(diǎn)設(shè)置

程序調(diào)試時(shí)，一些程序行必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到（如程序中某變量達(dá)到一定的值、按鍵被按下、串口接收到數(shù)據(jù)、有中斷產(chǎn)生等），這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù)先設(shè)定的，這類問(wèn)題使用單步執(zhí)行的方法是很難調(diào)試的，這時(shí)就要使用到程序調(diào)試中的另一種非常重要的方法——斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種，常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn)，設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序，一旦執(zhí)行到該程序行即停止，可在此觀察有關(guān)變量值，以確定問(wèn)題所在。在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行，使 用菜單 Debug->Insert/Remove BreakPoint 設(shè)置或移除斷點(diǎn)（也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實(shí)現(xiàn)同 樣的功能）；Debug->Enable/D isable Breakpoint 是開啟或暫停光標(biāo)所在行的斷點(diǎn)功能； Debug->Disable All Breakpoint 暫停所有斷點(diǎn)；Debug->Kill All BreakPoint 清除所有的斷點(diǎn)設(shè) 置。這些功能也可以用工具條上的快捷按鈕進(jìn)行設(shè)置。

除了在某程序行設(shè)置斷點(diǎn)這一基本方法以外，Keil 軟件還提供了多種設(shè)置斷點(diǎn)的方法，按 Debug->Breakpoints… 即出現(xiàn)一個(gè)對(duì)話框，該對(duì)話框用于對(duì)斷點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置，如圖 4所示。

圖 4 中 Expression 后的編緝框內(nèi)用于輸入表達(dá)式，該表達(dá)式用于確定程序停止運(yùn)行的條 件，這里表達(dá)式的定義功能非常強(qiáng)大，涉及到 Keil 內(nèi)置的一套調(diào)試語(yǔ)法，這里不作詳細(xì)說(shuō) 明，僅舉若干實(shí)例，希望讀者可以舉一反三。

1） 在 Experssion 中鍵入 a==0xf7，再點(diǎn)擊 Define 即定義了一個(gè)斷點(diǎn)， 注意，a 后有兩個(gè)等號(hào)，意即相等。該表達(dá)式的含義是：如果 a 的值到達(dá) 0xf7 則停止程序運(yùn)行。除使用相等符號(hào)之外，還可以使用>,>=,<,<=,!=（不等于）,&（兩值按位與）,&&（兩值相與）等運(yùn)算符號(hào)。

2） 在 Experssion 后中鍵入 Delay 再點(diǎn)擊 Define，其含義是如果執(zhí)行標(biāo)號(hào)為 Delay 的行 則中斷。

圖 4 斷點(diǎn)設(shè)置對(duì)話框 3） 在 Experssion 后中鍵入 Delay，按 Count 后的微調(diào)按鈕，將值調(diào)到 3，其意義是 當(dāng)?shù)谌螆?zhí)行到 Delay 時(shí)才停止程序運(yùn) 行。

4） 在 Experssion 后鍵入 Delay ，在Command 后鍵入 printf(“SubRoutine

‘Delay’has been Calledn”)主程序每次 調(diào)用 Delay 程序時(shí)并不停止運(yùn)行，但會(huì) 在輸出窗口 Command 頁(yè)輸出一行字 符，即 SubRoutine ‘Delay’ has been Called。其中“n”的用途是回車換行， 使窗口輸出的字符整齊。

5）設(shè)置斷點(diǎn)前先在輸出窗口的 Command頁(yè)中鍵入 DEFINE int I，然后在斷點(diǎn)設(shè)置時(shí)同 4），但是 Command 后鍵入 printf(“SubRoutine ‘Delay’ has been Called %d timesn”,++I)，則主程序每次調(diào)用 Delay 時(shí)將會(huì)在 Command 窗口輸出該字符及被調(diào) 用的次數(shù)，如 SubRoutine ‘Delay’has been Called 10 times。

對(duì)于使用 C 源程序語(yǔ)言的調(diào)試，表達(dá)式中可以直接使用變量名，但必須要注意，設(shè)置時(shí)只能使用全局變量名和調(diào)試箭頭所指模塊中的局部變量名。

四、實(shí)例調(diào)試

為進(jìn)行程序的調(diào)試，我們首先給源程序制造一個(gè)錯(cuò)誤，將延時(shí)子程序的第三行“DJNZ R6,$”后的$改為 D1，然后重新編譯，由于程序中并無(wú)語(yǔ)法錯(cuò)誤，所以編譯時(shí)不會(huì)有任何出 錯(cuò)提示，但由于轉(zhuǎn)移目的地出錯(cuò)，所以子程序?qū)⑾萑霟o(wú)限循環(huán)中。

進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后，按 F10 以過(guò)程單步的形式執(zhí)行程序，當(dāng)執(zhí)行到 LCALL DELAY 行時(shí)，程序不能繼續(xù)往下執(zhí)行，同時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)試工具條上的 Halt 按鈕變成了紅色，說(shuō)明程序在此不 斷地執(zhí)行著，而我們預(yù)期這一行程序執(zhí)行完后將停止，這個(gè)結(jié)果與預(yù)期不同，可以看出所調(diào)用的子程序出了差錯(cuò)。為查明出錯(cuò)原因，按 Halt 按鈕使程序停止執(zhí)