Keil 的輔助工具和部份高級技巧

在前面的幾講中我們介紹了工程的建立方法，常用的調(diào)試方法，除此之外，Keil 還提供 了一些輔助工具如外圍接口、性能分析、變量來源分析、代碼作用分析等，幫助我們了解程 的性能、查找程序中的隱藏錯誤，快速查看程序變量名信息等，這一講中將對這些功工具作 一介紹，另外還將介紹 Keil 的部份高級調(diào)試技巧。

一、 輔助工具

這部份功能并不是直接用來進(jìn)行程序調(diào)試的，但可以幫助我們進(jìn)行程序的調(diào)試、程序性 能的分析，同樣是一些很有用的工具。

1、外圍接口

為了能夠比較直觀地了解單片機(jī)中定時器、中斷、

并行端口、串行端口等常用外設(shè)的使用情況，Keil  提 供了一些外圍接口對話框，通過 Peripherals 菜單選擇， 該菜單的下拉菜單內(nèi)容與你建立項目時所選的  CPU 有關(guān)，如果是選擇的 89C51 這一類“標(biāo)準(zhǔn)”的 51 機(jī)， 那么將會有 Interrupt（中斷）、I/O Ports（并行 I/O 口）、 Serial（串行口）、Timer（定時/計數(shù)器）這四個外圍設(shè)

圖 1  外圍設(shè)備之并行端口

備菜單。打開這些對話框，列出了外圍設(shè)備的當(dāng)前使用情況，各標(biāo)志位的情況等，可以在這 些對話框中直觀地觀察和更改各外圍設(shè)備的運行情況。

下面我們通過一個簡單例子看一看并行端口的外圍設(shè)備對話框的使用。例 4：

其中延時 100 毫秒的子程序請自行編寫。

編   譯   、   連   接   進(jìn)   入   調(diào)   試   后   ，   點   擊 Peripherals->I/O-Ports->Port  1 打開，如圖 1 所示，全速運 行，可以看到代表各位的勾在不斷變化（如果看不到變化， 請點擊 View->Periodic Window Updata），這樣可以形象地 看出程序執(zhí)行的結(jié)果。

注：如果你看到的變化極快，甚至看不太清楚，那么 說明你的計算機(jī)性能好，模擬執(zhí)行的速度快，你可以試著 將加長延時程序的時間以放慢速度。模擬運行速度與實際 運行的速度無法相同是軟件模擬的一個固有弱點。

點擊 Peripherals->I/O-Ports->Timer0 即出現(xiàn)圖 2 所示 定時/計數(shù)器 0 的外圍接口界面，可以直接選擇 Mode 組中 的下拉列表以確定定時/計數(shù)工作方式，0-3 四種工作方式，

圖 2  外圍設(shè)備之定時器

設(shè)定定時初值等，點擊選中 TR0，status 后的 stop 就變成了 run，如果全速運行程序，此時

th0,tl0 后的值也快速地開始變化（同樣要求 Periodic Window Updata 處于選中狀態(tài)），直觀地 演示了定時/計數(shù)器的工作情況（當(dāng)然，由于你的程序未對此寫任何代碼，所以程序不會對 此定時/計數(shù)器的工作進(jìn)行處理）。

2、性能分析

Keil 提供了一個性能分析工具，利用該工具，我們可以了解程序中哪些部份的執(zhí)行時間 最長，調(diào)用次數(shù)最多，從而了解影響整個程序中執(zhí)行速度的瓶頸。下面通過一個實例來看一 看這個工具如何使用，例 5：

#include "reg51.h"

sbit P1_0=P1^0;                       //定義 P1.0

void mDelay(unsigned char DelayTime)

{     unsigned int j=0;

for(;DelayTime>0;DelayTime--)

{   for(j=0;j<125;j++)    {;}     }

}

void mDelay1(unsigned char DelayTime)

{     unsigned int j=0;

for(;DelayTime>0;DelayTime--)

{        for(j=0;j<125;j++)                         {;}             }

}

void main()

{     unsigned int i;

for(;;){              mDelay(10);                    // 延時  10

毫秒

i++;

if(i==10)

{       P1_0=!P1_0; i=0; mDelay1(10);}

} }

編譯連接。進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后使用菜單 View->Performance Analyzer Window，打開性能分 析對話框，進(jìn)入該對話框后，只有一項 unspecified，點鼠標(biāo)右鍵，在快捷菜單中選擇 Setup PA 即打開性能分析設(shè)置對話框，對于 C 語言程序，該對話框右側(cè)的“Function  Symbol”下的 列表框給出函數(shù)符號，雙擊某一符號，該符號即出現(xiàn)在 Define Performance Analyzer 下的編 緝框中，每輸入一個符號名字，點擊 Define  按鈕，即將該函數(shù)加入其上的分析列表框。對 于匯編語言源程序，F(xiàn)unction  Symbol  下的列表框中不會出現(xiàn)子程序名，可以直接在編緝框 中輸入子程序名，點擊 Close 關(guān)閉窗口，回到性能分析窗口，此時窗口共有 4 個選項。全速 執(zhí)行程序，可以看到 mDelay 和 mDelay1 后出現(xiàn)一個藍(lán)色指示條，配合上面的標(biāo)尺可以直觀 地看出每個函數(shù)占整個執(zhí)行時間的比例，點擊相應(yīng)的函數(shù)名，可以在該窗口的狀態(tài)欄看到更 詳細(xì)的數(shù)據(jù)，其中各項的含義如下：

Min：該段程序執(zhí)行所需的最短時間；Max：該段程序執(zhí)行所需的最長時間；Avg：該 段程序執(zhí)行所花平均時間；Total：該段程序到目前為目總共執(zhí)行的時間；%：占整個執(zhí)行時 間的百分比；count：被調(diào)用的次數(shù)。

本程序中，函數(shù) mDelay 和 mDelay1 每次被調(diào)用都花費同樣的時間，看不出 Min、Max、

和 Avg  的意義，實際上，由于條件的變化，某些函數(shù)執(zhí)行的時間不一定是一個固定的值， 借助于這些信息，可以對程序有更詳細(xì)的了解。下面將 mDelay1 函數(shù)略作修改作一演示。

void mDelay1(unsigned char DelayTime)

{     static unsigned char k;

unsigned int j=0;

for(;DelayTime>0;DelayTime--)

{   for(;j<k;j++)

{;}

}     k++; }

程序中定義了一個靜態(tài)變量 K，每次調(diào)用該變量加 1，而 j 的循環(huán)條件與 k 的大小有關(guān)，

這使每次執(zhí)行該程序所花的時間不一樣。編譯、執(zhí)行該程序，再次觀察性能分析窗口，可以

看出 Min、Max、Avg 的意義。

3、變量來源瀏覽

該窗口用于觀察程序中變量名的有關(guān)信息，如該變量名在那一個函數(shù)中被定義、在哪里 被調(diào)用，共出現(xiàn)多少次等。在 Source Browse 窗口中提供了完善的管理方法，如過濾器可以 分門別類地列出各種類別的變量名，可以對這些變量按  Class（組）、Type（類型）、Space

（所在空間）、Use（調(diào)用次數(shù)）排序，點擊變量名，可以在窗口的右側(cè)看到該變量名的更 詳細(xì)的信息。

4、代碼作用范圍分析

在你寫的程序中，有些代碼可能永遠(yuǎn)不會被執(zhí)行到（這是無效的代碼），也有一些代碼 必須在滿足一定條件后才能被執(zhí)行到，借助于代碼范圍分析工具，可以快速地了解代碼的執(zhí) 行情況。

進(jìn)入調(diào)試后，全速運行，然后按停止按鈕，停下來后，可以看到在源程序的左列有三種 顏色，灰、淡灰和綠，其中淡灰所指的行并不是可執(zhí)行代碼，如變量或函數(shù)定義、注釋行等 等，而灰色行是可執(zhí)行但從未執(zhí)行過的代碼，而綠色則是已執(zhí)行過的程序行。使用調(diào)試工具 條上的 Code Coverage Window 可打開代碼作用范圍分析的對話框，里面有各個模塊代碼執(zhí) 行情況的更詳細(xì)的分析。如果你發(fā)現(xiàn)全速運行后有一些未被執(zhí)行到的代碼，那么就要仔細(xì)分 析，這些代碼究竟是無效的代碼還是因為條件沒有滿足而沒有被執(zhí)行到。

二、部份高級調(diào)試技巧

Keil 內(nèi)置了一套調(diào)試語言，很多高級調(diào)試技巧與此有關(guān)，但是全面學(xué)習(xí)這套語言并不現(xiàn) 實，這不是這么幾期連載可以勝任的，這里僅介紹部份較為實用的功能，如要獲得更詳細(xì)的 信息，請參考 Keil 自帶的幫助文件 GS51.PDF。

1、串行窗口與實際硬件相連

Keil 的串行窗口除可以模擬串行口的輸入和輸出功能外還可以與 PC 機(jī)上實際的串口相 連，接受串口輸入的內(nèi)容，并將輸出送到串口。這需要在 Keil  中進(jìn)行設(shè)置。方法是首先在 輸出窗口的 Command 頁用 MODE 命令設(shè)置串口的工作方式，然后用 ASSIGN 命令將串行 窗口與實際的串口相關(guān)聯(lián)，下面我們通過一個實例來說明如何操作。例 6：

ORG       0000H JMP START

ORG       3+4*8     ;串行中斷入口

JMP SER_INT START:

MOV      SP,#5FH    ;堆棧初始化

CALL    SER_INIT ;串行口初始化 A SETB              EA   ;

SETB      ES   ;

JMP $                ;主程序到此結(jié)束

SER_INT:

JBC      RI,NEXT  ; 如果串口接收到字 符，轉(zhuǎn)

JMP              SEND                     ;否則轉(zhuǎn)發(fā)送處理

NEXT:

MOV            A,SBUF                ;從 SBUF 中取字符

MOV    SBUF,A    ;回送到發(fā)送 SBUF 中

JMP   OVER SEND:

clr   ti

OVER:

reti

SER_INIT:                 ;中斷初始化

MOV                       SCON,#50H

ORL         TMOD,#20H

ORL         PCON,#80H

MOV         TH1,#0FDH ;設(shè)定波特率 SETB TR1      ;定時器 1 開始運行 SETB        REN     ;允許接收

SETB       SM2

RET END

這個程序使用了中斷方式編寫串行口輸入/輸出程序，它的功能是將接串行口收到的字 符回送，即再通過串行口發(fā)送出去。

正確輸入源文件、建立工程、編譯連接沒有錯后，可進(jìn)行調(diào)試，使用 Keil  自帶的串行 窗口測試功能是否正確，如果正確，可以進(jìn)行下一步的連機(jī)試驗。

為簡單實用，我們不借助于其它的硬件，而是讓 PC 機(jī)上的兩個串口互換數(shù)據(jù)，即 COM1 發(fā)送 COM2 接收，而 COM2 發(fā)送則由 COM1 接收，為此，需要做一根連接線將這兩個串口 連起來，做法很簡單，找兩個可以插入 PC 機(jī)串口的 DIN9 插座（母），然后用一根 3 芯線將 它們連起來，連線的方法是：

2——3

3——2

5——5

接好線把兩個插頭分別插入 PC 機(jī)上的串口 1 與串口 2。找一個 PC 機(jī)上的串口終端調(diào) 試軟件，如串口精靈之類，運行該軟件，設(shè)置好串口參數(shù)，其中串口選擇 2，串口參數(shù)設(shè)置 為：

19200，n，8，1 其含義是波特率為 19200，無奇偶校驗，8 位數(shù)據(jù)，1 位停止位。 在 Keil 調(diào)試窗口的 command 頁中輸入：

>mode com1 19200,0,8,1

>assign com1 <sin>sout

注意兩行最前面的“>”是提示符，不要輸入，第二行中的“<”和“>”即“小于”和 “大于”符號，中間的是字母“s”和“input”的前兩個字母，最后是字母“s”和“output” 的前三個字母。

第一行命令定義串口 1 的波特率為 19200，無奇偶校驗，8 位數(shù)據(jù)，1 位停止位。第二 行是將串口 1（com1）分配給串行窗口。

全速運行程序，然后切換串口精靈，開始發(fā)送，會看到發(fā)送后的數(shù)據(jù)會立即回顯到窗口 中，說明已接收到了發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。切換到 uVison，查看串行窗口 1，會看到這里的確接 收到了串口精靈送來的內(nèi)容。

2、從端口送入信號

程序調(diào)試中如果需要有信號輸入，比如數(shù)據(jù)采集類程序，需要從外界獲得數(shù)據(jù)，由于 Keil 的調(diào)試完全是一個軟件調(diào)試工具，沒有硬件與之相連，所以不可能直接獲得數(shù)據(jù)，為此 必須采用一些替代的方法，例如，某電路用 P1 口作為數(shù)據(jù)采集口，那么可以使用的一種方 法是利用外圍接口，打開 PORT 1，用鼠標(biāo)在點擊相應(yīng)端口位，使其變?yōu)楦唠娖交虻碗娖剑?就能輸入數(shù)據(jù)。顯然，這種方法對于要輸獲得數(shù)據(jù)而不是作位處理來說太麻煩了，另一種方 法是直接在 command 頁輸入 port1=數(shù)值，以下是一個小小的驗證程序。例 7：

LOOP:    MOV      A,P1

JZ          NEXT

MOV      R0,#55H JMP          LOOP

NEXT:    MOV      R0,#0AAH JMP        LOOP

END

該程序從 P1 口獲得數(shù)據(jù)，如果 P1 口的值是 0，那么就讓 R0 的值為 0AAH，否則讓 R0 的值為 55H。輸入源程序并建立工程，進(jìn)入調(diào)試后，在觀察窗口加入 R0，然后全速運行程 序，注意確保  View->Periodic  Window  Updata  處于選中狀態(tài)，然后在  Command  后輸入 PORT1=0 回車后可以發(fā)現(xiàn)觀察窗口中的 R0 的值變成了 0AAH，然后再輸入 PORT1=1 或其 它非零值，則 R0 的值會變?yōu)?55H。

同樣的道理，可以用 port0、port2、port3 分別向端口 0、2、3 輸入信號。

3、直接更改內(nèi)存值

在程序運行中，另一種輸入數(shù)據(jù)的方法是直接更改相應(yīng)的內(nèi)存單元的值，例如，某數(shù)據(jù) 采集程序，使用 30H 和 31H 作為存儲單元，采入的數(shù)據(jù)由這兩個單元保存，那么我們更改

了 30H 和 31H 單元的值就相當(dāng)于這個數(shù)據(jù)采集程序采集到了數(shù)據(jù)，這可以在內(nèi)存窗口中直 接修改（參考上一講），也可以通過命令進(jìn)行修改，命令的形式是： _WBYTE (地址,數(shù)據(jù))，

其中地 址是 指待寫 入內(nèi) 存單元 的地 址，而 數(shù)據(jù) 則是待 寫入 該地址 的數(shù) 據(jù)。例 如

_WBYTE(0x30,11)會將值 11 寫入內(nèi)存地址十六進(jìn)制 30H 單元中。