第一節(jié) 系統(tǒng)概述
Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)
性、可讀性、可維護性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。
Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點，只要看一下編譯
后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。
在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。

第二節(jié) Keil C51單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

第三節(jié) Keil C51工具包各部分功能及使用簡介
1 ）C51與A51
1.1 C51
C51是C語言編譯器，其使用方法為：
C51 sourcefile[編譯控制指令]或者C51 @ commandfile
其中sourcefile為C源文件(.C)
編譯控制指令完成C51編譯器的全部功能，包控C51輸出文件C.LST，.OBJ，.I和.SRC文件的控制。
源文件(.C)的控制等。
而Commandfile為一個連接控制文件其內(nèi)容包括：.C源文件及各編譯控制指令，它沒有固定的名字，開發(fā)人員可根據(jù)自
己的習(xí)慣指定，它適于用控制指令較多的場合。
1.2 A51
A51是匯編語言編譯器，使用方法為：
A51 sourcefile[編譯控制指令]或A51 @ commandfile
其中sourcefile為匯編源文件(.asm或.a51)
編譯控制指令的使用與其它匯編如ASM語言類似，可參考其他匯編語言材料。
Commandfile同C51中的Commandfile類似，它使A51使用和修改方便。
2） L51和BL51
2.1 L51
L51是Keil C51軟件包提供的連接/定位器，其功能是將編譯生成的OBJ文件與庫文件連接定位生成絕對目標(biāo)文件
(.ABS)，其使用方法為：
L51 目標(biāo)文件列表[庫文件列表] [to outputfile] [連接控制指令]
或 L51 @Commandfile
源程序的多個模塊分別經(jīng)C51與A51編譯后生成多個OBJ文件，連接時，這些文件全列于目標(biāo)文件列表中，作為輸入文件
，如果還需與庫文件(.LIB)相連接，則庫文件也必須列在其后。outputfile為輸文件名，缺少時為第一模塊名，后綴為
.ABS。連接控制指令提供了連接定位時的所有控制功能。
Commandfile為連接控制文件，其具體內(nèi)容是包括了目標(biāo)文件列表，庫文件列表及輸出文件、連接控制命令，以取代第
一種繁瑣的格式，由于目標(biāo)模塊庫文件大多不止1個，因而第2種方法較多見，這個文件名字也可由使用者隨意指定。
2. 2 BL51
BL51也是C51軟件包的連接/定位器，其具有L51的所有功能，此外它還具有以下3點特別之處：
a. 可以連接定位大于64kBytes的程序。
b. 具有代碼域及域切換功能(CodeBanking & Bank Switching)
c. 可用于RTX51操作系統(tǒng)
RTX51是一個實時多任務(wù)操作系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)的編程模式，甚至不必用main( )函數(shù)，單片機系統(tǒng)軟件向RTOS發(fā)展是一種趨勢，這種趨勢對于186和386及68K系列CPU更為明顯和必須，對8051因CPU較為簡單，程序結(jié)構(gòu)等都不太復(fù)雜，RTX51作用顯得不太突出，其專業(yè)版軟件PK51軟件包甚至不包括RTX51Full，而只有一個RTX51TINY版本的RTOS。RTX51 TINY適用于無外部RAM的單片機系統(tǒng)，因而可用面很窄，在本文中不作介紹。Bank switching技術(shù)因使用很少也不作介紹。
3. 3. DScope51，Tscope51及Monitor51
1. (1) dScope51
dScope51是一個源級調(diào)試器和模擬器，它可以調(diào)試由C51編譯器、A51匯編器、PL/M-51編譯器及ASM－51匯編器產(chǎn)生的程序。它不需目標(biāo)板（for windows也可通過mon51接目標(biāo)板），只能進行軟件模擬，但其功能強大，可模擬CPU及其外圍器件，如內(nèi)部串口，外部I/O及定時器等，能對嵌入式軟件功能進行有效測試。
其使用方法為：
DS51[debugfile][INIT(initfile)]
其中debugfile是一個Hex格式的8051文件，即待調(diào)試的文件其為可選的，可在進入dScope51后用load命令裝入。
Initfile為一個初使化文件，它在啟動dScope51后，在debugfile裝入前裝入，裝有一些dScope的初使化參數(shù)及常用調(diào)試函數(shù)等。下面是一個dScope.ini文件(for dos)的內(nèi)容：
Load ....ds518051.iof
Map 0,0xffff
dScope51 for Windows則直接用鼠標(biāo)進入，然后用load裝入待調(diào)文件。
2. (2) tScope51
與dScope51不同的是Scope51必須帶目標(biāo)板，目前它可以通過兩種方式訪問目標(biāo)板。(1) 通過EMul51在線仿真器，tScope51為該仿真器準(zhǔn)備了一個動態(tài)連接文件EMUL51.IOT，但該方法必須配合該仿真器。(2) 通過Monitov51監(jiān)控程序，這種方法是可行的，tScope51為訪問Monitor51專門帶有MON51.IOT連接程序，使用時可通過串口及監(jiān)控程序來調(diào)試目標(biāo)板。
其使用方法為：
TS51[INIT(file_name.ini)]
其中file_name.ini為一個初使化文件。
進入TS51后，必須裝入IOT文件，可用的有MON51.IOT及EMUL51.IOT兩種，如裝入MON51.IOT：
Load.C:C51TS51MON51.IOT CPUTYPE(80517)
可惜的是tScope51只有for Dos的版本。
3. (3) Monitor 51
Monitor51是一個監(jiān)控程序通過PC機的串口與目標(biāo)板進行通信，Monitor操作需要MON51或dScope51 for Windows,后面部分將對Monitor51做較為詳細的介紹。
4. 4. Ishell及uVision
1. (1) Ishell for Dos
這是一個for Dos的IDE，直接在命令行鍵入Ishell，則進入該環(huán)境，它使用簡單方便。其命令行與DOS命令行具有同樣的功能，對單模塊的Project直接由菜單進行編譯連接，對多模塊的project。則通過批處理，BAT文件進行編譯連接，然后通過菜單控制由dScope51或tScope51對程序進行調(diào)試，因為是for dos的，不做太詳細介紹。
2. (2) uVision for Windows
uVision for Windows是一個標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序，它是C51的一個集成軟件開發(fā)平臺，具有源代碼編輯、project管理、集成的make等功能，它的人機界面友好，操作方便，是開發(fā)者的首選，具體配置及使用見第五部分。
2. 第二章 Keil C51軟件使用詳解
1. 第一節(jié) Keil C51編譯器的控制指令
C51編譯器的控制指令分為三類：源文件控制類，目標(biāo)文件控制類及列表控制類。
1. 1. 源文件控制類
NOEXTEND：C51源文件不允許使用ANSI C擴展功能。
DEFINE(DF)：定義預(yù)處理(在C51命令行)。
2. 2. 目標(biāo)文件(Object)控制類：
COMPACT LARGE SMALL 選編譯模式
DEBUG(DB) 包含調(diào)試信息，以供仿真器或dSCope51使用。
NOAMAKE(NOAM) 禁止AutoMake信息記錄
NOREGPARMS 禁止用寄存器傳遞參數(shù)
OBJECTEXTEND(OE) Object文件包含附加變量類型信息
OPTIMIZE(OT) 指定優(yōu)化級別
REGFILE(RF) 指定一個寄存器使用的文件以供整體優(yōu)化用
REGISTERBANK(RB) 指定一個供絕對寄存器訪問的寄存器區(qū)名
SRC 不生成目標(biāo)文件只生成匯編源文件
其它控件不常用。
3. 3. 列表文件(listing)控制類：
CODE(CD)：向列表文件加入?yún)R編列表
LISTINCLUDE(LC)：顯示indude文件
SYMBOLS(SB)：列表文件包括模塊內(nèi)所有符號的列表
WARNINGLEVEL(WL)：選擇“警告”級別
2. 第二節(jié) dScope51的使用
1. 1. dScope51 for Dos
總的來說dScope51具有以下特性：
l 高級語言顯示模式
l 集成硬件環(huán)境模擬
l 單步或“GO”執(zhí)行模式
l 存儲器、寄存器及變量訪問
l Watch表達式之值
l 函數(shù)與信號功能
下面，具體說明在進入dScope51 for Dos之后，如何實現(xiàn)上述功能，dScope51采用下拉菜單格式和窗口顯示控制，共有l(wèi)anguage、serial、exe、register四個窗口，其中exe為命令行窗口，language為程序窗口，serial為串口窗，register為寄存器窗。
1. (1) 高級語言顯示模式
單擊主菜單中的“View”，第一欄中的三條命令“Highlevel”、“Mixed”、“Assembly”分別對所裝入的程序按照“高級”、“混合級”及“匯編級”三種方式顯示，以方便調(diào)試使用。
2. (2) 集成硬件環(huán)境模擬顯示
主菜單中“Peripheral”各條能顯示模擬硬件環(huán)境的狀態(tài)，其中：
i/o Port：顯示各I/O口之值，對8031而言SFR中的P1、P2、P3、P0與引腳之值分別列出：
Interrupt：顯示5個中斷源的入口模式是否允許，優(yōu)先級等中斷狀態(tài)。
Timer：顯示各定時/計數(shù)器的模式，初始值狀態(tài)等。
int Message：中斷信息允許，如為允許(“>>”出現(xiàn))，則當(dāng)中斷申請時，顯示中斷源信息。比如當(dāng)中斷發(fā)生時會顯示：
“interrupt Timer 0 occured”等
A/D converter：
顯示A/D轉(zhuǎn)換器狀態(tài)無時，則提示“無”。
Serial：串口信息顯示，包括串口模式、波特產(chǎn)等
Other：其它器件，如為8031則顯示“ 無”
3. (3) 單步或“Go”執(zhí)行
“F8”單步執(zhí)行，“F5”全速執(zhí)行到斷點。或選主菜單中Trace單步執(zhí)行CPU中的Go全速執(zhí)行。
4. (4) 存儲器寄存器及變量訪問
外部存儲器管理MAP菜單：設(shè)置(set)、取消(reset)、顯示(Display)處理可用存儲空間。
修改Code代碼：ASM命令
存儲器顯示命令：D 類別為(X、D、I、B、C)
修改存儲器命令：E 有以下幾種命令EB、EC、EI、EL、EF、EP
復(fù)雜數(shù)據(jù)類型顯示：Object命令；用以顯示結(jié)構(gòu)或數(shù)組的內(nèi)容。欲使此命令有效，C51編譯器必須有DB及OBJECTEXTEND兩條。
反匯編命令：U
5. (5) “Watch”表達式之值
在View菜單的“Watch”一欄中有四項：其中包括定義Watch Point(Define)、刪除Watch Point(remove,kill all)，及自動更新選項。
也可用WS、WK等命令代替，下面具體看“表達式”類型：
dScope51一次最多可設(shè)16個WtchPoint表達式，顯示于Watch Window之中，表達式可以是簡單變量，也可是復(fù)雜數(shù)據(jù)類型如結(jié)構(gòu)、數(shù)組和指向結(jié)構(gòu)的指針等，例如：
>WS *ptime
>WS ptime→hour
>WS some_record[o]，analog等等
6. (6) 關(guān)于.IOF文件
啟動DS51后必須裝入.IOF文件才能使CPU及Peripheral各項起作用，這個函數(shù)的使用是依據(jù)8051系列CPU的不同特點，裝入8051各CPU硬件設(shè)備模擬驅(qū)動文件，比如8031CPU就必須load DS51目錄下的8051.IOF。
2. 2. dScope for Windows
dScope for windows具有dScope for dos的全部功能，此外，它還具有以下明顯的優(yōu)點：
(1) 標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，操作更容易更簡單；
(2) 常用操作多用對話框，而非Dos的行命令方式；
(3) 窗口資源更加豐富：存儲器窗口、覆蓋率分析、運行狀態(tài)分析窗口，加強了調(diào)試功能；
因為dScope for Windows功能強大，具體操作在第八章詳細介紹。
3. 第三節(jié) Monitor51及其使用
1. 1. Monitor51對硬件的要求
(1) 硬件系統(tǒng)為51系列CPU；
(2) 帶5K外部程序存儲器(從O地址開始)，存放Monitor51程序；
(3) 256Bytes的外部數(shù)據(jù)存儲器以及5K的跟蹤緩沖區(qū)，此外，外部數(shù)據(jù)存儲器必須足夠容納所有應(yīng)用程序代碼及數(shù)據(jù)，且所有外部數(shù)據(jù)存儲器必須為馮·諾伊曼存儲器，即能一致訪問XDATA與Code空間。
(4) 一個定時器作為波特率發(fā)生器供串口使用；
(5) 6 Bytes的空余堆棧。
2. 2. Mon51的使用
Mon51的使用途徑有三種方式：
(1) Dos行命令方式
即先用install對MON51進行配置，然后用MON51進入Monitor狀態(tài)，啟用各種命令對Monitor51進行調(diào)試。
(2) tScope51方式
啟動tScope51裝入TS51目錄下的MON51.IOT驅(qū)動文件，與目標(biāo)板通信。
(3) dScope51 for Windows方式
在選CPU驅(qū)動文件時，選“MON51.dll”，則檢查目標(biāo)板并進入MON51狀態(tài)。
3. 3. MON51的配置
(1) MON51 for Dos的配置
運行install文件(在MON51目錄下)，不同的參數(shù)可以配置不同的硬件環(huán)境。INSTALL Serialtype [xdstastart[codestart[bank][PROMCHECK]]]，具體說明見MON51幫助文件或使用手冊。
(2) MON51 for Windows的配置
在啟用MON51.dll時，會使得系統(tǒng)自動檢查目標(biāo)板連接，如配置不對，則彈出“Configuration”對話框，設(shè)置PC串口，波特率等，完畢單擊“apply”有效。
4. 4. 串口連接圖：
收發(fā)交叉互連，RTS、CTS直連，DSR、DTR直連，具體引腳排列參考串口資料。
5. 5. MON51命令及使用
詳細的MON51命令可參閱幫助。
4. 第四節(jié) 集成開發(fā)環(huán)境(IDE)的使用
1. 1. Ishell for Dos的使用
進入Ishell之后看到兩個窗口：一個是文件窗口，一個是Dos命令行窗口，窗口上方是下拉式的命令菜單，其中的Files控制文件窗口的顯隱。
使用Ishell，第一步就是配置系統(tǒng)，即要學(xué)習(xí)兩個文件的修改與創(chuàng)建：
1. (1) Ishell.CFG文件
每一個project都有一個Ishell.CFG，其中存放有“Option菜單和Setup菜單下的部分信息；Bell enabled、Monochrome enabled、Editor Selected、CRT Lines、target enviroment、name of user edit、Automatic load for configuration enabled、file window enabled、file specification for file window、translate command line controls、project name等。
對每個project都必須設(shè)置以上信息，然后存盤“setup”的的“save”，這樣才可正式開始下面工作。
2. (2) IShell.col文件
對IDE顏色設(shè)置，如不改動，可以缺省為主。
3. (3) CDF文件
該文件位于BIN目錄下，每一文件定義一組外部函數(shù)工具包，即定義外部環(huán)境如8051.CDF，USER.CDF等，開發(fā)者可修改CDF文件，供自己使用，至于CDF文件內(nèi)容可查看一下8051.CDF即可知道。注意.CDF文件是Ishell系統(tǒng)的核心所在，不同的CDF文件可使本IDE適用于不同的編譯、連接系統(tǒng)，即本IDE并不僅適于C51。
下面談一談Automake工具：
C51的Automake是一個project管理器，在8051工具包中以O(shè)BJECT文件形式保留了一個project的信息，AutoMake用這些信息來進行project管理，一旦手工建立一個project，Automake可生成一個新的OBJECT，AutoMake利用此文件來編譯那些修改過的文件。
Automake支持C51、A51、L51/BL51、C166、A166、L166等編譯連接器。點中主菜單中的Automake即運行本工具。
Ishell for Dos使用比較繁瑣，推薦使用uVision for windows。
2. 2. uVision for windows的使用
uVision是一個標(biāo)準(zhǔn)的windows應(yīng)用程序，其編譯功能、文件處理功能、project處理功能、窗口功能以及工具引用功能(如A51、C51、PL/M41、BL51 dScope等)等都較Ishell for Dos要強得多。
uVision采用BL51作連接器，因為BL51兼容L51，所以一切能在Dos下工作的project都可以到uVision中進行連接調(diào)試。
uVision采用dScope for windows作調(diào)試器，該調(diào)試器支持MON51及系統(tǒng)模擬兩種方式，功能較for DOS要強大好用，調(diào)試功能強大。
注意：
(1) Option菜單下的各項要會使用，其中A51、C51、PL/M51、BL51定義各文件所使用的編譯、連接控制指令，dScope定義一個dScope初始化文件。Make則是定義一個make文件。
(2) 進入調(diào)試是在RUN菜單下運行dScope。
(3) project中包括新建、打開、修改、更新、編譯、連接等poject處理，具體使用可參考后面的例子。
3. 第三章 Keil C51 vs 標(biāo)準(zhǔn)C
深入理解并應(yīng)用C51對標(biāo)準(zhǔn)ANSIC的擴展是學(xué)習(xí)C51的關(guān)鍵之一。因為大多數(shù)擴展功能都是直接針對8051系列CPU硬件的。大致有以下8類：
l 8051存儲類型及存儲區(qū)域
l 存儲模式
l 存儲器類型聲明
l 變量類型聲明
l 位變量與位尋址
l 特殊功能寄存器(SFR)
l C51指針
l 函數(shù)屬性
具體說明如下(8031為缺省CPU)。
1. 第一節(jié) Keil C51擴展關(guān)鍵字
C51 V4.0版本有以下擴展關(guān)鍵字(共19個)：
_at_ idata sfr16 alien interrupt small
bdata large _task_ Code bit pdata
using reentrant xdata compact sbit data sfr
2. 第二節(jié) 內(nèi)存區(qū)域(Memory Areas)：
1. 1. Pragram Area：
由Code說明可有多達64kBytes的程序存儲器
2. 2. Internal Data Memory:
內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器可用以下關(guān)鍵字說明：
data：直接尋址區(qū)，為內(nèi)部RAM的低128字節(jié) 00H～7FH
idata：間接尋址區(qū)，包括整個內(nèi)部RAM區(qū) 00H～FFH
bdata：可位尋址區(qū)， 20H～2FH
3. 3. External Data Memory
外部RAM視使用情況可由以下關(guān)鍵字標(biāo)識：
xdata：可指定多達64KB的外部直接尋址區(qū)，地址范圍0000H～0FFFFH
pdata：能訪問1頁(25bBytes)的外部RAM，主要用于緊湊模式(Compact Model)。
4. 4. Speciac Function Register Memory
8051提供128Bytes的SFR尋址區(qū)，這區(qū)域可位尋址、字節(jié)尋址或字尋址，用以控制定時器、計數(shù)器、串口、I/O及其它部件，可由以下幾種關(guān)鍵字說明：
sfr：字節(jié)尋址 比如 sfr P0=0x80;為PO口地址為80H，“＝”后H～FFH之間的常數(shù)。
sfr16：字尋址，如sfr16 T2=0xcc;指定Timer2口地址T2L=0xcc T2H=0xCD
sbit：位尋址，如sbit EA=0xAF;指定第0xAF位為EA，即中斷允許
還可以有如下定義方法：
sbit 0V=PSW^2；(定義0V為PSW的第2位)
sbit 0V＝0XDO^2；(同上)
或bit 0V-＝0xD2(同上)。