第13章AT89S51單片機(jī)的應(yīng)用設(shè)計(jì)與調(diào)試課件

第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試111第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總線驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)考慮的問題軟件的總體框架設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試22第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試22【內(nèi)容概要】本章介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括：應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法，應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及應(yīng)用程序的總體框架設(shè)計(jì)。此外，還介紹了目前流行的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)工具以及如何利用仿真開發(fā)工具對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)調(diào)試。3【內(nèi)容概要】3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，首先要經(jīng)過深入細(xì)致的需求分析，周密而科學(xué)的方案論證才能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作順利完成。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般可分為個(gè)階段。（）明確任務(wù)和需求分析以及擬定設(shè)計(jì)方案階段明確系統(tǒng)所要完成的任務(wù)十分重要，它是設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)方案正確性的保證。需求分析的內(nèi)容主要包括：被測控參數(shù)的形式（電量、非電量、模擬量、數(shù)字量等）、被測控參數(shù)的范圍、性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能、工作環(huán)境、顯示、報(bào)警、打印要求等。4單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟4擬定設(shè)計(jì)方案是根據(jù)任務(wù)的需求分析，先確定大致方向和準(zhǔn)備采用的手段。注意，在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案確定的時(shí)候，簡單的方法往往可以解決大問題，切忌“將簡單的問題復(fù)雜化”（）硬件和軟件設(shè)計(jì)階段根據(jù)擬定的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的系統(tǒng)硬件電路。硬件設(shè)計(jì)的前提是必須能夠完成系統(tǒng)的要求和保證可靠性。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，如果能夠?qū)⒂布娐吩O(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)結(jié)合起來考慮效果會(huì)更好。因?yàn)楫?dāng)有些問題在硬件電路中無法完成時(shí)，可直接由軟件來完成（如某些軟件濾波、校準(zhǔn)功能等）；當(dāng)軟件編寫程序很麻煩的時(shí)候，通過稍稍改動(dòng)硬件電路（或盡可能不改動(dòng)）可能會(huì)使軟件變得十分簡單。另外在一些要求55擬定設(shè)計(jì)方案是根據(jù)任務(wù)的需求分析，先確定大致方向和準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的場合，則往往必須用硬件代替軟件來完成某些功能。所以在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，最好能夠與軟件的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，統(tǒng)一考慮，合理地安排軟、硬件的比例，使系統(tǒng)具有最佳的性價(jià)比。當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，就可進(jìn)行硬件電路板的繪制和焊接工作了。接下來的工作就是軟件設(shè)計(jì)。正確的編程方法就是根據(jù)需求分析，先繪制出軟件的流程圖，該環(huán)節(jié)十分重要。流程圖的繪制往往不能一次成功，通常需要進(jìn)行多次的修改。流程圖的繪制可按照由簡到繁的方式再逐步細(xì)化，先繪制系統(tǒng)大體上需要執(zhí)行的程序模塊，然后將這些模塊按照要求組合在一起，在大方向沒有問題后，再將每個(gè)模塊進(jìn)行細(xì)化，最后形成軟件流程66系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的場合，則往往必須用硬件代替軟件來完圖，這樣程序的編寫速度就會(huì)很快，同時(shí)程序流程圖還會(huì)為后面的調(diào)試工作帶來很多方便，如程序調(diào)試中某個(gè)模塊不正常，就可以通過流程圖來查找問題的原因。軟件編寫者一定要克服不繪制流程圖直接在計(jì)算機(jī)上編寫程序的習(xí)慣。設(shè)計(jì)者也可以先使用虛擬仿真開發(fā)工具來進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。使用完成的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與用戶樣機(jī)在硬件上無任何聯(lián)系，這是一種完全用軟件手段來對單片機(jī)硬件電路和軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)與仿真調(diào)試的開發(fā)工具。如果一個(gè)單片機(jī)的軟硬件系統(tǒng)，先使用軟件虛擬仿真工具進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)并仿真調(diào)試通過，雖然還不能完全說77圖，這樣程序的編寫速度就會(huì)很快，同時(shí)程序流程圖還會(huì)為后面的調(diào)明實(shí)際系統(tǒng)就完全通過，但至少在邏輯上是行得通的。系統(tǒng)虛擬仿真通過后，再進(jìn)行實(shí)際的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可大大減少設(shè)計(jì)上所走的彎路，軟件編寫調(diào)試可與硬件設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，可大大提高設(shè)計(jì)效率，這也是目前世界上廣泛流行的一種開發(fā)設(shè)計(jì)方法。（）硬件與軟件聯(lián)合調(diào)試階段上述的軟硬件系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)仿真調(diào)試通過后，再使用硬件仿真開發(fā)工具（在線仿真器）與用戶樣機(jī)來進(jìn)行實(shí)際調(diào)試，具體的調(diào)試方法和過程，將在本章的后面進(jìn)行介紹。所有的軟件和硬件電路全部調(diào)試通過，并不意味著單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功，還需要通過實(shí)際運(yùn)行來調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀88明實(shí)際系統(tǒng)就完全通過，但至少在邏輯上是行得通的。系統(tǒng)虛擬仿真態(tài)，例如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正確，如果不正確，是否要調(diào)零和調(diào)整基準(zhǔn)電壓等。（）資料與文件整理編制階段當(dāng)系統(tǒng)全部調(diào)試通過后，就進(jìn)入資料與文件整理編制階段。資料與文件包括：任務(wù)描述、設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想及設(shè)計(jì)方案論證、性能測定及現(xiàn)場試用報(bào)告與說明、使用指南、軟件資料（流程圖、子程序使用說明、地址分配、程序清單）、硬件資料（電原理圖、元件布置圖及接線圖、接插件引腳圖、線路板圖、注意事項(xiàng)）。文件不僅是設(shè)計(jì)工作的結(jié)果，而且是以后使用、維修以及進(jìn)一步再設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，一定要精心編寫，描述清楚，使數(shù)據(jù)及資料齊全。99態(tài)，例如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正確，如果不正確，是否要調(diào)零和調(diào)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)本節(jié)介紹如何進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)首先考慮以下幾個(gè)問題。．盡可能采用高集成度功能強(qiáng)的芯片（）單片機(jī)的選型。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的集成度越來越高，許多外圍部件都已集成在芯片內(nèi)，有許多單片機(jī)本身就是一個(gè)系統(tǒng)，這樣可以省去許多外圍部件的擴(kuò)展工作，使設(shè)計(jì)工作大大簡化。在第章中，已經(jīng)介紹1010單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)1010了目前較為流行的各種單片機(jī)機(jī)型，用戶可根據(jù)任務(wù)的需求，選擇合適的機(jī)型。例如，目前市場上較為流行的美國公司的位單片機(jī)，片內(nèi)集成有通道、兩路、兩路電壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開關(guān)和個(gè)通用口、電源監(jiān)測、看門狗、多種類型的串行總線（兩個(gè)、）等。使用片位單片機(jī)，就構(gòu)成了一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。再如，如果系統(tǒng)需要較大的驅(qū)動(dòng)能力和較強(qiáng)的抗干擾能力，可考慮選用單片機(jī)或單片機(jī)。（）優(yōu)先選用片內(nèi)帶有較大容量存儲(chǔ)器的產(chǎn)品。例如，使用公司的1111了目前較為流行的各種單片機(jī)機(jī)型，用戶可根據(jù)任務(wù)的需求，選擇合系列產(chǎn)品，公司的（內(nèi)有的存儲(chǔ)器）等，可省去擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器的工作，減少芯片數(shù)量，縮小系統(tǒng)的體積。（）容量的考慮。大多數(shù)單片機(jī)片內(nèi)的單元有限，當(dāng)需增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，往往覺得不足，這時(shí)可選用片內(nèi)具有較大容量的單片機(jī)，例如。（）對端口留有余地。在用戶樣機(jī)研制出來進(jìn)行現(xiàn)場試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題是不能單靠軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在1212系列產(chǎn)品，公司的（內(nèi)有的存儲(chǔ)器）等，可省去擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)硬件設(shè)計(jì)之初就多設(shè)計(jì)留有一些端口，這些問題就會(huì)迎刃而解了。（）預(yù)留和通道。與上述的端口同樣的原因，留出一些和通道將來可能會(huì)解決大問題。．以軟代硬原則上，只要軟件能做到且能滿足性能要求，就不用硬件。硬件多了不但增加成本，而且系統(tǒng)故障率也會(huì)提高。以軟件代硬件的實(shí)質(zhì)，就是以時(shí)間換空間，軟件執(zhí)行過程需要消耗時(shí)間，因此這種替代帶來的問題是實(shí)時(shí)性下降。在實(shí)時(shí)性滿足要求的場合，以軟代硬是合算的。1313硬件設(shè)計(jì)之初就多設(shè)計(jì)留有一些端口，這些問題就會(huì)迎刃而解了。1．工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)包括機(jī)箱、面板、配線、接插件等。必須考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。另外，硬件抗干擾措施（將在本章的后面介紹）也必須在硬件設(shè)計(jì)時(shí)一并考慮進(jìn)去。典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖所示。典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)主要由單片機(jī)基本部分、輸入部分和輸出部分組成。（）單片機(jī)基本部分基本部分由單片機(jī)及其擴(kuò)展的外設(shè)及芯片，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器以及數(shù)字等組成。1414．工藝設(shè)計(jì)1414圖單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖15圖單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖15（）輸入部分這是“測”的部分，被“測”的信號類型有：數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。模擬量輸入檢測的主要包括信號調(diào)理電路以及轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器中都集成了包括多路切換、采樣保持、轉(zhuǎn)換等電路，轉(zhuǎn)換器或者直接集成在單片機(jī)片內(nèi)。連接傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的橋梁是信號調(diào)理電路，傳感器輸出的模擬信號要經(jīng)過信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行放大、濾波、隔離、量程調(diào)整等，變換成適合轉(zhuǎn)換的電壓信號。信號放大通常由單片式儀表放大器承擔(dān)。儀表放大器對信號進(jìn)行放大比普通運(yùn)算放大器具有更優(yōu)異的性能。如何根據(jù)不同的傳感器1616（）輸入部分1616正確地選擇儀表放大器來進(jìn)行信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，請讀者參閱有關(guān)資料和文獻(xiàn)。（）輸出部分這部分是應(yīng)用系統(tǒng)“控”的部分，包括數(shù)字量、開關(guān)量控制信號的輸出和模擬量控制信號（常用于伺服控制）的輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總線驅(qū)動(dòng)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有時(shí)往往是多芯片系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對多片芯片的驅(qū)動(dòng)的問題。1717正確地選擇儀表放大器來進(jìn)行信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，請讀者參閱有關(guān)在單片機(jī)擴(kuò)展多片芯片時(shí)，要注意單片機(jī)個(gè)并行雙向口的～口的驅(qū)動(dòng)能力。下面首先討論這個(gè)問題。的、口通常作為總線端口，當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的芯片較多時(shí)，可能造成負(fù)載過重，致使驅(qū)動(dòng)能力不夠，系統(tǒng)不能可靠地工作，所以通常要附加總線驅(qū)動(dòng)器或其他驅(qū)動(dòng)電路。因此在多芯片應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要估計(jì)總線的負(fù)載情況，以確定是否需要對總線的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行擴(kuò)展。圖為單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖?？谛枰獑蜗蝌?qū)動(dòng)，常見的單向總線驅(qū)動(dòng)器為。1818在單片機(jī)擴(kuò)展多片芯片時(shí)，要注意單片機(jī)個(gè)并行雙向口的～圖單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖19圖單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖19圖為引腳圖和邏輯圖。個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器分成兩組，分別由*和*控制?？谧鳛閿?shù)據(jù)總線，是雙向傳輸，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)為雙向驅(qū)動(dòng)、三態(tài)輸出，并由兩個(gè)控制端來控制數(shù)據(jù)傳送方向。如圖所示，數(shù)據(jù)輸出允許控制端有效時(shí)，數(shù)據(jù)總線輸入為高阻態(tài)，輸出為開通狀態(tài)；數(shù)據(jù)輸入允許控制端有效時(shí)，則狀態(tài)與上相反。常見的雙向驅(qū)動(dòng)器為，圖為其引腳和邏輯圖。個(gè)三態(tài)門中每兩個(gè)三態(tài)門組成一路雙向驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方向由*、兩個(gè)控制端控制驅(qū)動(dòng)器有效或高阻態(tài)，在控制端有效（*）時(shí)，控制端控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向，時(shí)驅(qū)動(dòng)方向?yàn)閺闹?，時(shí)則相反。2020圖為引腳圖和邏輯圖。個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器分成兩組，分別由*和21圖單向驅(qū)動(dòng)器引腳圖和邏輯圖2121圖單向驅(qū)動(dòng)器引腳圖和邏輯圖21圖的引腳圖和邏輯圖22圖的引腳圖和邏輯圖22圖所示為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖。口的雙向驅(qū)動(dòng)采用，如圖（）所示；口的單向驅(qū)動(dòng)器采用，如圖（）所示。口的雙向驅(qū)動(dòng)器的*接地，保證芯片一直處于工作狀態(tài)，而輸入輸出的方向控制由單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的“讀”控制引腳（*）和程序存儲(chǔ)器的取指控制引腳（*）通過與門控制引腳實(shí)現(xiàn)。這種連接方法無論是“讀”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)（*有效）還是從程序存儲(chǔ)器中取指令（*有效），都能保證對口的輸入驅(qū)動(dòng)；除此以外的時(shí)間（*及*均無效），保證對口的輸出驅(qū)動(dòng)。對于口，因?yàn)橹挥米鲉蜗虻牡刂份敵觯实尿?qū)動(dòng)門控制端*、*接地。2323圖所示為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖?？诘碾p向驅(qū)24圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖2424圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖24軟件設(shè)計(jì)考慮的問題在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)時(shí)，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一考慮，相互結(jié)合進(jìn)行。當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)定型后，軟件的任務(wù)也就明確了。一般來說，軟件的功能分為兩大類。一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度的角色。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮。（）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干相對獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)，使其清晰、簡潔、流程合理。2525軟件設(shè)計(jì)考慮的問題2525（）各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。（）在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。多花一些時(shí)間來設(shè)計(jì)程序流程圖，就可以節(jié)約幾倍于源程序的編輯和調(diào)試時(shí)間。（）要合理分配系統(tǒng)資源，包括、、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷源等。其中最關(guān)鍵的是片內(nèi)分配。對單片機(jī)來講，片內(nèi)指～單元，這個(gè)字節(jié)的功能不完全相同，分配時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其特長，做到物盡其用。例如，在工作寄存器的個(gè)單元中，和具有指針功能，是編程的重要角色，避免作為它用；～這個(gè)字節(jié)2626（）各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于具有位尋址功能，用來存放各種標(biāo)志位、邏輯變量、狀態(tài)變量等；設(shè)置堆棧區(qū)時(shí)應(yīng)事先估算出子程序和中斷嵌套深度及程序中堆棧操作指令使用情況，其大小應(yīng)留有余量。若系統(tǒng)中擴(kuò)展了存儲(chǔ)器，應(yīng)把使用頻率最高的數(shù)據(jù)緩沖器安排在片內(nèi)中，以提高處理速度。當(dāng)資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張?jiān)敿?xì)的資源分配表，以備編程時(shí)查用方便。軟件的總體框架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，感覺比較困難的是如何進(jìn)行系統(tǒng)軟件的總體框架設(shè)計(jì)。下面給出一個(gè)典型的例子，供讀者在軟件設(shè)計(jì)時(shí)參考。2727具有位尋址功能，用來存放各種標(biāo)志位、邏輯變量、狀態(tài)變量等；設(shè)【例】有一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，假設(shè)個(gè)中斷源都已用到，應(yīng)用系統(tǒng)的程序框架如下：2828【例】有一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，假設(shè)個(gè)中斷源都已用到，應(yīng)用系29292929303031上述程序框架僅供參考，當(dāng)然在實(shí)際設(shè)計(jì)中，個(gè)中斷源也未必全用。3131上述程序框架僅供參考，當(dāng)然在實(shí)際設(shè)計(jì)中，個(gè)中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試當(dāng)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（用戶樣機(jī)）完成了硬件和軟件設(shè)計(jì)，全部元器件安裝完畢后，在用戶樣機(jī)的程序存儲(chǔ)器中放入編寫好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。但應(yīng)用程序運(yùn)行一次性成功幾乎是不可能的，多少會(huì)存在一些軟件、硬件上的錯(cuò)誤，這就需要借助單片機(jī)的仿真開發(fā)工具（在線仿真器）進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并加以改正。單片機(jī)只是一個(gè)芯片，既沒有鍵盤，又沒有、顯示器，也無法進(jìn)行軟件的開發(fā)（如編輯、匯編、調(diào)試程序等），因此，必須借助仿真開發(fā)工具所提供的開發(fā)手段來進(jìn)行。一般來說，仿真開發(fā)工具應(yīng)具有如下最基本的功能。3232單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試3232（）用戶樣機(jī)程序的輸入與修改。（）程序的運(yùn)行、調(diào)試（單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)運(yùn)行）、排錯(cuò)、狀態(tài)查詢等功能。（）用戶樣機(jī)硬件電路的診斷與檢查。（）有較全的開發(fā)軟件。用戶可用匯編語言或語言編制應(yīng)用程序；由開發(fā)系統(tǒng)編譯連接生成目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件。配有反匯編軟件，能將目標(biāo)程序轉(zhuǎn)換成匯編語言程序；有豐富的子程序可供用戶選擇調(diào)用。（）將調(diào)試正確的程序?qū)懭氲匠绦虼鎯?chǔ)器中。下面介紹常用的仿真開發(fā)工具。3333（）用戶樣機(jī)程序的輸入與修改。3333.仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)是目前設(shè)計(jì)者使用最多的一類開發(fā)裝置，由在線仿真器與機(jī)上運(yùn)行的仿真開發(fā)軟件兩部分組成。這是一種通過機(jī)的口，外加在線仿真器的在線仿真開發(fā)系統(tǒng)，如圖所示。在調(diào)試用戶程序時(shí)，在線仿真器一側(cè)與機(jī)的口相連，另一側(cè)的仿真插頭插入到用戶樣機(jī)的單片機(jī)插座上，來對樣機(jī)上的單片機(jī)進(jìn)行“仿真”。從仿真插頭向在線仿真器看去，看到的就是一個(gè)“單片機(jī)”。這個(gè)“單片機(jī)”是“出借”給用戶樣機(jī)的，暫時(shí)代替用戶樣機(jī)上的單片機(jī)。仿真開發(fā)系統(tǒng)除了“出借”34.仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介34圖通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)35圖通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)35單片機(jī)外，還“出借”仿真用的，來暫收代替用戶樣機(jī)上的程序存儲(chǔ)器，存放待調(diào)試的用戶程序。但是這個(gè)“單片機(jī)”片內(nèi)程序的運(yùn)行是可以跟蹤、修改和調(diào)試的。由于有機(jī)上強(qiáng)大的仿真開發(fā)軟件支持，可在機(jī)的其屏幕上觀察用戶程序的運(yùn)行情況，當(dāng)按照圖將仿真開發(fā)系統(tǒng)與機(jī)聯(lián)機(jī)后，用戶可利用機(jī)上的仿真開發(fā)軟件，在機(jī)上編輯、修改源程序，然后通過翻譯軟件（匯編語言編程翻譯軟件為匯編程序，語言編程翻譯軟件為相應(yīng)的編譯程序）將其匯編成機(jī)器代碼，傳送到在線仿真器中的“仿真”中，這時(shí)用戶可使用在線仿真器，采用單步、斷點(diǎn)、跟蹤、全速等手段3636單片機(jī)外，還“出借”仿真用的，來暫收代替用戶樣機(jī)上的程序存儲(chǔ)調(diào)試用戶程序，并進(jìn)行修改和查找軟、硬件故障，將系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)地顯示在屏幕上。待程序調(diào)試通過后，再使用仿真開發(fā)系統(tǒng)提供的編程器或?qū)Ｓ镁幊唐鳎颜{(diào)試完畢的程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器中。此類仿真開發(fā)系統(tǒng)配置不同的在線仿真器，可仿真開發(fā)各種單片機(jī)。但是隨著技術(shù)的普及，對于單片機(jī)也可不使用在線仿真器以及編程器，用戶只需要在機(jī)上修改程序，然后將修改的程序直接寫入用戶樣機(jī)的單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，運(yùn)行程序觀察運(yùn)行結(jié)果，如有問題可在機(jī)上修改程序，重新在線寫入，直至運(yùn)行結(jié)果滿意為止。這樣可省去在線仿真器和編程器，但不足的是，不能對用戶程序進(jìn)行硬件單步、斷點(diǎn)、跟蹤、全速等手段來調(diào)試。3737調(diào)試用戶程序，并進(jìn)行修改和查找軟、硬件故障，將系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)地在工業(yè)現(xiàn)場，往往沒有機(jī)的支持，此時(shí)可使用獨(dú)立型仿真器。該類仿真器采用模塊化結(jié)構(gòu)，配有不同外設(shè)，如外存板、打印機(jī)、鍵盤顯示器等，用戶可根據(jù)需要選用。由于沒有機(jī)，這時(shí)使用獨(dú)立型仿真器來進(jìn)行的仿真調(diào)試工作，要輸入機(jī)器碼，稍顯麻煩一些。.軟件仿真開發(fā)工具使用軟件虛擬仿真開發(fā)工具進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，不需要在線仿真器，也不需要用戶樣機(jī)，直接就可以在機(jī)上進(jìn)行。調(diào)試完畢的軟件可將其機(jī)器代碼寫入到片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中，一般能直接投入運(yùn)行。但是軟件模擬器是使用純軟件來對用戶系統(tǒng)仿真，3838在工業(yè)現(xiàn)場，往往沒有機(jī)的支持，此時(shí)可使用獨(dú)立型仿真器不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。因此在系統(tǒng)的開發(fā)中，一般是先用仿真軟件設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的虛擬的硬件原理電路，編寫程序，在環(huán)境下仿真調(diào)試通過。然后再依照仿真的結(jié)果，完成實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)，再將仿真調(diào)試通過的程序?qū)懭氲接脩魳訖C(jī)的存儲(chǔ)器中，觀察運(yùn)行結(jié)果，如果有問題，再連接硬件仿真器去分析、調(diào)試。.用戶樣機(jī)的源程序調(diào)試下面介紹如何使用仿真開發(fā)工具進(jìn)行匯編語言源程序編寫、調(diào)試以及與用戶樣機(jī)硬件聯(lián)調(diào)工作。用戶源程序調(diào)試過程如圖所示，可分為以下個(gè)步驟。3939不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。因此在3939圖用戶樣機(jī)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過程40圖用戶樣機(jī)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過程4041（）輸入用戶源程序。用戶使用編輯軟件，按照匯編語言源程序要求的格式、語法規(guī)定，把源程序輸入到機(jī)中，并保存在磁盤上。（）在機(jī)上，利用匯編程序?qū)τ脩粼闯绦蜻M(jìn)行匯編，直至語法錯(cuò)誤全部糾正為止。如無語法錯(cuò)誤，則進(jìn)入下一個(gè)步驟。（）動(dòng)態(tài)在線調(diào)試。這一步對用戶的源程序進(jìn)行調(diào)試。上述的步驟（）、步驟（）是一個(gè)純粹的軟件運(yùn)行過程，而在這一步，必須要有在線仿真器配合，才能對用戶源程序進(jìn)行調(diào)試。用戶程序中分為與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)以及與用戶樣機(jī)緊密相關(guān)的程序。4141（）輸入用戶源程序。用戶使用編輯軟件，按照匯編語言源程序42對于與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)的程序，如計(jì)算程序，雖然已經(jīng)沒有語法錯(cuò)誤，但可能存在邏輯錯(cuò)誤，使計(jì)算結(jié)果不正確，此時(shí)必須借助于在線仿真器的動(dòng)態(tài)在線調(diào)試手段，如單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)等，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，然后返回到步驟（）修改，直至邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對于與用戶樣機(jī)硬件緊密相關(guān)的程序段（如接口驅(qū)動(dòng)程序），一定要先把在線仿真器的仿真插頭插入用戶樣機(jī)的單片機(jī)插座中（見圖），進(jìn)行在線仿真調(diào)試，利用仿真開發(fā)系統(tǒng)提供單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試手段，來進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。有關(guān)部分程序段運(yùn)行有可能不正常，可能是軟件邏輯上有問題，也可能是硬件有故障，必須先通過在線仿真調(diào)試程序提4242對于與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)的程序，如計(jì)算程序，雖然已43供的調(diào)試手段，把硬件故障排除以后，再與硬件配合，對用戶程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)在線調(diào)試。對于軟件的邏輯錯(cuò)誤，則返回到第一步進(jìn)行修改，直至邏輯錯(cuò)誤消除為止。在調(diào)試這類程序時(shí)，硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是不能完全分開的。許多硬件錯(cuò)誤是通過軟件的調(diào)試而發(fā)現(xiàn)和糾正的。（）將調(diào)試完畢的用戶程序通過編程器或?qū)懭耄袒诔绦虼鎯?chǔ)器中。．用戶樣機(jī)的硬件調(diào)試當(dāng)用戶樣機(jī)全部焊接完畢，就可對用戶樣機(jī)的硬件進(jìn)行調(diào)試。首先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，靜態(tài)調(diào)試的目的是排除明顯的硬件故障。4343供的調(diào)試手段，把硬件故障排除以后，再與硬件配合，對用戶程44（）用戶樣機(jī)的靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試工作分為兩步。第一步是在樣機(jī)加電之前，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，先用萬用表等工具，仔細(xì)檢查樣機(jī)線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）是否存在相互之間短路或與其他信號線的短路。第二步是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測量各點(diǎn)電平是否正常，尤其應(yīng)注意插座的各點(diǎn)電位，若有高壓，與在線仿真器聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞在線仿真器。4444（）用戶樣機(jī)的靜態(tài)調(diào)試4445具體步驟如下。電源檢查。當(dāng)用戶樣機(jī)板連接或焊接完成之后，先不插主要元器件，通上電源。通常用直流電源（這是電源），用萬用表電壓檔測試各元器件插座上相應(yīng)電源引腳電壓數(shù)值是否正確，極性是否符合。如有錯(cuò)誤，要及時(shí)檢查、排除，以使每個(gè)電源引腳的數(shù)值都符合要求。各元器件電源檢查。斷開電源，按正確的元器件方向插上元器件。最好是分別插入，分別通電，并逐一檢查每個(gè)元器件上的電源是否正確，直到最后全部插上元器件。通電后，每個(gè)元器件上電源值應(yīng)正確無誤。4545具體步驟如下。45檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系。檢查相應(yīng)芯片邏輯關(guān)系通常采用靜態(tài)電平檢查法，即在一個(gè)芯片信號的輸入端加入一個(gè)相應(yīng)電平，檢查輸出電平是否正確。單片機(jī)系統(tǒng)大都是數(shù)字邏輯電路，使用電平檢查法可首先檢查出邏輯設(shè)計(jì)是否正確，選用的元器件是否符合要求，邏輯關(guān)系是否匹配，元器件連接關(guān)系是否符合要求等。（）用戶樣機(jī)的在線仿真調(diào)試在靜態(tài)調(diào)試中，對用戶樣機(jī)硬件進(jìn)行初步調(diào)試，只能排除一些明顯的靜態(tài)故障。用戶樣機(jī)中的硬件故障（如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤）主要是靠聯(lián)機(jī)在線仿真來排除的。4646檢查相應(yīng)芯片的邏輯關(guān)系。檢查相應(yīng)芯片邏輯關(guān)系通常采用靜態(tài)電47在斷電情況下，除單片機(jī)外，插上所有的元器件，并把在線仿真器的仿真插頭插入樣機(jī)上單片機(jī)的插座（見圖），然后分別打開用戶樣機(jī)和仿真器電源后便可開始聯(lián)機(jī)在線仿真調(diào)試。前面已經(jīng)介紹，硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和被糾正的。所以，在之前介紹的有關(guān)用戶樣機(jī)軟件調(diào)試的第（）步的動(dòng)態(tài)在線調(diào)試中，即包括聯(lián)機(jī)仿真、硬件在線動(dòng)態(tài)調(diào)試以及硬件故障的排除。下面介紹在仿真開發(fā)機(jī)上如何利用簡單調(diào)試程序檢查用戶樣機(jī)。4747在斷電情況下，除單片機(jī)外，插上所有的元器件，并把利用仿真開發(fā)系統(tǒng)對用戶樣機(jī)進(jìn)行硬件檢查，常常按其功能及通道分別編寫相應(yīng)簡短的實(shí)驗(yàn)程序，來檢查各部分功能及邏輯是否正確，下面做簡單介紹。①檢查各地址譯碼輸出通常，地址譯碼輸出是一個(gè)低電平有效信號。因此在選到某一個(gè)芯片時(shí)（無論是內(nèi)存還是外設(shè)），其片選信號用示波器檢查應(yīng)該是一個(gè)負(fù)脈沖信號。下面討論如何檢查地址譯碼器輸出。例如，一片存儲(chǔ)芯片地址為～，則在開發(fā)系統(tǒng)上執(zhí)行如下程序：： ， ，

48利用仿真開發(fā)系統(tǒng)對用戶樣機(jī)進(jìn)行硬件檢查，常常按其功能程序執(zhí)行后，應(yīng)該從存儲(chǔ)器芯片的片選端看到等間隔的一串負(fù)脈沖，說明該芯片片選信號連接是正確的，即使不插入該存儲(chǔ)器芯片，只測量插座相應(yīng)片選引腳也會(huì)有上述結(jié)果。用同樣方法，可將各內(nèi)存及外設(shè)接口芯片的片選信號逐一進(jìn)行檢查。如出現(xiàn)不正確的現(xiàn)象，就要檢查片選線連線是否正確，有無接觸不良或錯(cuò)線、斷線問題。②檢查存儲(chǔ)器檢查存儲(chǔ)器時(shí)可編寫程序，對存儲(chǔ)器進(jìn)行寫入，然后再讀出，將寫入和讀出的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，立即停止。將存儲(chǔ)器芯片插上，執(zhí)行如下程序：49程序執(zhí)行后，應(yīng)該從存儲(chǔ)器芯片的片選端看到等間隔的一串負(fù)脈沖，5050505051如一片芯片的每個(gè)單元都出現(xiàn)問題，則有可能是某些控制信號連接不正確；如一片芯片中一個(gè)或幾個(gè)單元出現(xiàn)問題，則有可能是這一芯片本身是不好的，可換一片再測試一下。③檢查擴(kuò)展接口對可編程接口芯片，如，首先要對該接口芯片進(jìn)行初始化，再對其端口進(jìn)行操作。初始化要按系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，這個(gè)初始化程序調(diào)試好后就可作為正式編程的相應(yīng)內(nèi)容。程序初始化后，可對其端口進(jìn)行讀寫。對開關(guān)量來講，在用戶樣機(jī)板上可利用鈕子開關(guān)和發(fā)光二極管進(jìn)行模擬，也可直接接上驅(qū)動(dòng)板進(jìn)行檢查。一般情況下，5151如一片芯片的每個(gè)單元都出現(xiàn)問題，則有可能是某些52用戶樣機(jī)板先調(diào)試，驅(qū)動(dòng)板單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，這樣故障排除更方便些。如用自動(dòng)程序檢查端口狀態(tài)不易觀察時(shí)，可用開發(fā)系統(tǒng)的單步功能，單步執(zhí)行程序，檢查內(nèi)部寄存器的有關(guān)內(nèi)容或外部相應(yīng)信號的狀態(tài)，并確定開關(guān)量輸入輸出通道連接是否正確。若外擴(kuò)一片芯片，端口地址為～，口為方式輸入，口、口都為方式輸出，則可用下述程序進(jìn)行檢查：5252用戶樣機(jī)板先調(diào)試，驅(qū)動(dòng)板單獨(dú)進(jìn)行調(diào)試，這樣故障排除更方便5353535354對于鎖存器和緩沖器，可直接對其端口進(jìn)行讀/寫，不存在初始化的問題。通過上面介紹的調(diào)試用戶樣機(jī)過程，讀者可以體會(huì)到離開仿真開發(fā)系統(tǒng)就根本不可能進(jìn)行用戶樣機(jī)的軟硬件的聯(lián)調(diào)，而調(diào)試的關(guān)鍵步驟—?jiǎng)討B(tài)在線仿真調(diào)試，又完全依賴于開發(fā)系統(tǒng)中的在線仿真器。所以，開發(fā)系統(tǒng)的性能優(yōu)劣，主要取決于在線仿真器的性能優(yōu)劣，在線仿真器所能提供的仿真開發(fā)手段，直接影響設(shè)計(jì)者的設(shè)計(jì)、調(diào)試工作的效率。所以，對于設(shè)計(jì)者來說，在了解目前的開發(fā)系統(tǒng)的種類和性能之后，選擇一個(gè)性/價(jià)比高的仿真開發(fā)系統(tǒng)，并能夠熟練地使用它來調(diào)試用戶樣機(jī)是十分重要的。5454對于鎖存器和緩沖器，可直接對其端口進(jìn)行讀/寫，不第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試555555第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)11第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總線驅(qū)動(dòng)軟件設(shè)計(jì)考慮的問題軟件的總體框架設(shè)計(jì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試5656第章單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試22【內(nèi)容概要】本章介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，內(nèi)容主要包括：應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟和方法，應(yīng)用系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以及應(yīng)用程序的總體框架設(shè)計(jì)。此外，還介紹了目前流行的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)工具以及如何利用仿真開發(fā)工具對單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)調(diào)試。57【內(nèi)容概要】3單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作，首先要經(jīng)過深入細(xì)致的需求分析，周密而科學(xué)的方案論證才能使系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作順利完成。一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，一般可分為個(gè)階段。（）明確任務(wù)和需求分析以及擬定設(shè)計(jì)方案階段明確系統(tǒng)所要完成的任務(wù)十分重要，它是設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)方案正確性的保證。需求分析的內(nèi)容主要包括：被測控參數(shù)的形式（電量、非電量、模擬量、數(shù)字量等）、被測控參數(shù)的范圍、性能指標(biāo)、系統(tǒng)功能、工作環(huán)境、顯示、報(bào)警、打印要求等。58單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)步驟4擬定設(shè)計(jì)方案是根據(jù)任務(wù)的需求分析，先確定大致方向和準(zhǔn)備采用的手段。注意，在進(jìn)行設(shè)計(jì)方案確定的時(shí)候，簡單的方法往往可以解決大問題，切忌“將簡單的問題復(fù)雜化”（）硬件和軟件設(shè)計(jì)階段根據(jù)擬定的設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)出相應(yīng)的系統(tǒng)硬件電路。硬件設(shè)計(jì)的前提是必須能夠完成系統(tǒng)的要求和保證可靠性。在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，如果能夠?qū)⒂布娐吩O(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)結(jié)合起來考慮效果會(huì)更好。因?yàn)楫?dāng)有些問題在硬件電路中無法完成時(shí)，可直接由軟件來完成（如某些軟件濾波、校準(zhǔn)功能等）；當(dāng)軟件編寫程序很麻煩的時(shí)候，通過稍稍改動(dòng)硬件電路（或盡可能不改動(dòng)）可能會(huì)使軟件變得十分簡單。另外在一些要求5959擬定設(shè)計(jì)方案是根據(jù)任務(wù)的需求分析，先確定大致方向和準(zhǔn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的場合，則往往必須用硬件代替軟件來完成某些功能。所以在硬件電路設(shè)計(jì)時(shí)，最好能夠與軟件的設(shè)計(jì)結(jié)合起來，統(tǒng)一考慮，合理地安排軟、硬件的比例，使系統(tǒng)具有最佳的性價(jià)比。當(dāng)硬件電路設(shè)計(jì)完成后，就可進(jìn)行硬件電路板的繪制和焊接工作了。接下來的工作就是軟件設(shè)計(jì)。正確的編程方法就是根據(jù)需求分析，先繪制出軟件的流程圖，該環(huán)節(jié)十分重要。流程圖的繪制往往不能一次成功，通常需要進(jìn)行多次的修改。流程圖的繪制可按照由簡到繁的方式再逐步細(xì)化，先繪制系統(tǒng)大體上需要執(zhí)行的程序模塊，然后將這些模塊按照要求組合在一起，在大方向沒有問題后，再將每個(gè)模塊進(jìn)行細(xì)化，最后形成軟件流程6060系統(tǒng)實(shí)時(shí)性強(qiáng)、響應(yīng)速度快的場合，則往往必須用硬件代替軟件來完圖，這樣程序的編寫速度就會(huì)很快，同時(shí)程序流程圖還會(huì)為后面的調(diào)試工作帶來很多方便，如程序調(diào)試中某個(gè)模塊不正常，就可以通過流程圖來查找問題的原因。軟件編寫者一定要克服不繪制流程圖直接在計(jì)算機(jī)上編寫程序的習(xí)慣。設(shè)計(jì)者也可以先使用虛擬仿真開發(fā)工具來進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的仿真設(shè)計(jì)。使用完成的單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與用戶樣機(jī)在硬件上無任何聯(lián)系，這是一種完全用軟件手段來對單片機(jī)硬件電路和軟件來進(jìn)行設(shè)計(jì)、開發(fā)與仿真調(diào)試的開發(fā)工具。如果一個(gè)單片機(jī)的軟硬件系統(tǒng)，先使用軟件虛擬仿真工具進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)并仿真調(diào)試通過，雖然還不能完全說6161圖，這樣程序的編寫速度就會(huì)很快，同時(shí)程序流程圖還會(huì)為后面的調(diào)明實(shí)際系統(tǒng)就完全通過，但至少在邏輯上是行得通的。系統(tǒng)虛擬仿真通過后，再進(jìn)行實(shí)際的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，可大大減少設(shè)計(jì)上所走的彎路，軟件編寫調(diào)試可與硬件設(shè)計(jì)同步進(jìn)行，可大大提高設(shè)計(jì)效率，這也是目前世界上廣泛流行的一種開發(fā)設(shè)計(jì)方法。（）硬件與軟件聯(lián)合調(diào)試階段上述的軟硬件系統(tǒng)虛擬設(shè)計(jì)仿真調(diào)試通過后，再使用硬件仿真開發(fā)工具（在線仿真器）與用戶樣機(jī)來進(jìn)行實(shí)際調(diào)試，具體的調(diào)試方法和過程，將在本章的后面進(jìn)行介紹。所有的軟件和硬件電路全部調(diào)試通過，并不意味著單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功，還需要通過實(shí)際運(yùn)行來調(diào)整系統(tǒng)的運(yùn)行狀6262明實(shí)際系統(tǒng)就完全通過，但至少在邏輯上是行得通的。系統(tǒng)虛擬仿真態(tài)，例如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正確，如果不正確，是否要調(diào)零和調(diào)整基準(zhǔn)電壓等。（）資料與文件整理編制階段當(dāng)系統(tǒng)全部調(diào)試通過后，就進(jìn)入資料與文件整理編制階段。資料與文件包括：任務(wù)描述、設(shè)計(jì)的指導(dǎo)思想及設(shè)計(jì)方案論證、性能測定及現(xiàn)場試用報(bào)告與說明、使用指南、軟件資料（流程圖、子程序使用說明、地址分配、程序清單）、硬件資料（電原理圖、元件布置圖及接線圖、接插件引腳圖、線路板圖、注意事項(xiàng)）。文件不僅是設(shè)計(jì)工作的結(jié)果，而且是以后使用、維修以及進(jìn)一步再設(shè)計(jì)的依據(jù)。因此，一定要精心編寫，描述清楚，使數(shù)據(jù)及資料齊全。6363態(tài)，例如系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)換結(jié)果是否正確，如果不正確，是否要調(diào)零和調(diào)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)本節(jié)介紹如何進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。主要從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩個(gè)方面考慮。硬件設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的問題在硬件設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)首先考慮以下幾個(gè)問題。．盡可能采用高集成度功能強(qiáng)的芯片（）單片機(jī)的選型。隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的集成度越來越高，許多外圍部件都已集成在芯片內(nèi)，有許多單片機(jī)本身就是一個(gè)系統(tǒng)，這樣可以省去許多外圍部件的擴(kuò)展工作，使設(shè)計(jì)工作大大簡化。在第章中，已經(jīng)介紹6464單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)1010了目前較為流行的各種單片機(jī)機(jī)型，用戶可根據(jù)任務(wù)的需求，選擇合適的機(jī)型。例如，目前市場上較為流行的美國公司的位單片機(jī)，片內(nèi)集成有通道、兩路、兩路電壓比較器，內(nèi)置溫度傳感器、定時(shí)器、可編程數(shù)字交叉開關(guān)和個(gè)通用口、電源監(jiān)測、看門狗、多種類型的串行總線（兩個(gè)、）等。使用片位單片機(jī)，就構(gòu)成了一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)。再如，如果系統(tǒng)需要較大的驅(qū)動(dòng)能力和較強(qiáng)的抗干擾能力，可考慮選用單片機(jī)或單片機(jī)。（）優(yōu)先選用片內(nèi)帶有較大容量存儲(chǔ)器的產(chǎn)品。例如，使用公司的6565了目前較為流行的各種單片機(jī)機(jī)型，用戶可根據(jù)任務(wù)的需求，選擇合系列產(chǎn)品，公司的（內(nèi)有的存儲(chǔ)器）等，可省去擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)器的工作，減少芯片數(shù)量，縮小系統(tǒng)的體積。（）容量的考慮。大多數(shù)單片機(jī)片內(nèi)的單元有限，當(dāng)需增強(qiáng)軟件數(shù)據(jù)處理功能時(shí)，往往覺得不足，這時(shí)可選用片內(nèi)具有較大容量的單片機(jī)，例如。（）對端口留有余地。在用戶樣機(jī)研制出來進(jìn)行現(xiàn)場試用時(shí)，往往會(huì)發(fā)現(xiàn)一些被忽視的問題，而這些問題是不能單靠軟件措施來解決的。如有些新的信號需要采集，就必須增加輸入檢測端；有些物理量需要控制，就必須增加輸出端。如果在6666系列產(chǎn)品，公司的（內(nèi)有的存儲(chǔ)器）等，可省去擴(kuò)展片外程序存儲(chǔ)硬件設(shè)計(jì)之初就多設(shè)計(jì)留有一些端口，這些問題就會(huì)迎刃而解了。（）預(yù)留和通道。與上述的端口同樣的原因，留出一些和通道將來可能會(huì)解決大問題。．以軟代硬原則上，只要軟件能做到且能滿足性能要求，就不用硬件。硬件多了不但增加成本，而且系統(tǒng)故障率也會(huì)提高。以軟件代硬件的實(shí)質(zhì)，就是以時(shí)間換空間，軟件執(zhí)行過程需要消耗時(shí)間，因此這種替代帶來的問題是實(shí)時(shí)性下降。在實(shí)時(shí)性滿足要求的場合，以軟代硬是合算的。6767硬件設(shè)計(jì)之初就多設(shè)計(jì)留有一些端口，這些問題就會(huì)迎刃而解了。1．工藝設(shè)計(jì)工藝設(shè)計(jì)包括機(jī)箱、面板、配線、接插件等。必須考慮到安裝、調(diào)試、維修的方便。另外，硬件抗干擾措施（將在本章的后面介紹）也必須在硬件設(shè)計(jì)時(shí)一并考慮進(jìn)去。典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)框圖如圖所示。典型的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)主要由單片機(jī)基本部分、輸入部分和輸出部分組成。（）單片機(jī)基本部分基本部分由單片機(jī)及其擴(kuò)展的外設(shè)及芯片，如鍵盤、顯示器、打印機(jī)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器以及數(shù)字等組成。6868．工藝設(shè)計(jì)1414圖單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖69圖單片機(jī)典型應(yīng)用系統(tǒng)框圖15（）輸入部分這是“測”的部分，被“測”的信號類型有：數(shù)字量、模擬量和開關(guān)量。模擬量輸入檢測的主要包括信號調(diào)理電路以及轉(zhuǎn)換器。轉(zhuǎn)換器中都集成了包括多路切換、采樣保持、轉(zhuǎn)換等電路，轉(zhuǎn)換器或者直接集成在單片機(jī)片內(nèi)。連接傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的橋梁是信號調(diào)理電路，傳感器輸出的模擬信號要經(jīng)過信號調(diào)理電路對信號進(jìn)行放大、濾波、隔離、量程調(diào)整等，變換成適合轉(zhuǎn)換的電壓信號。信號放大通常由單片式儀表放大器承擔(dān)。儀表放大器對信號進(jìn)行放大比普通運(yùn)算放大器具有更優(yōu)異的性能。如何根據(jù)不同的傳感器7070（）輸入部分1616正確地選擇儀表放大器來進(jìn)行信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，請讀者參閱有關(guān)資料和文獻(xiàn)。（）輸出部分這部分是應(yīng)用系統(tǒng)“控”的部分，包括數(shù)字量、開關(guān)量控制信號的輸出和模擬量控制信號（常用于伺服控制）的輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的總線驅(qū)動(dòng)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)有時(shí)往往是多芯片系統(tǒng)，如何實(shí)現(xiàn)單片機(jī)對多片芯片的驅(qū)動(dòng)的問題。7171正確地選擇儀表放大器來進(jìn)行信號調(diào)理電路的設(shè)計(jì)，請讀者參閱有關(guān)在單片機(jī)擴(kuò)展多片芯片時(shí)，要注意單片機(jī)個(gè)并行雙向口的～口的驅(qū)動(dòng)能力。下面首先討論這個(gè)問題。的、口通常作為總線端口，當(dāng)系統(tǒng)擴(kuò)展的芯片較多時(shí)，可能造成負(fù)載過重，致使驅(qū)動(dòng)能力不夠，系統(tǒng)不能可靠地工作，所以通常要附加總線驅(qū)動(dòng)器或其他驅(qū)動(dòng)電路。因此在多芯片應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中首先要估計(jì)總線的負(fù)載情況，以確定是否需要對總線的驅(qū)動(dòng)能力進(jìn)行擴(kuò)展。圖為單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖。口需要單向驅(qū)動(dòng)，常見的單向總線驅(qū)動(dòng)器為。7272在單片機(jī)擴(kuò)展多片芯片時(shí)，要注意單片機(jī)個(gè)并行雙向口的～圖單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖73圖單片機(jī)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展原理圖19圖為引腳圖和邏輯圖。個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器分成兩組，分別由*和*控制?？谧鳛閿?shù)據(jù)總線，是雙向傳輸，驅(qū)動(dòng)器應(yīng)為雙向驅(qū)動(dòng)、三態(tài)輸出，并由兩個(gè)控制端來控制數(shù)據(jù)傳送方向。如圖所示，數(shù)據(jù)輸出允許控制端有效時(shí)，數(shù)據(jù)總線輸入為高阻態(tài)，輸出為開通狀態(tài)；數(shù)據(jù)輸入允許控制端有效時(shí)，則狀態(tài)與上相反。常見的雙向驅(qū)動(dòng)器為，圖為其引腳和邏輯圖。個(gè)三態(tài)門中每兩個(gè)三態(tài)門組成一路雙向驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)方向由*、兩個(gè)控制端控制驅(qū)動(dòng)器有效或高阻態(tài)，在控制端有效（*）時(shí)，控制端控制驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)方向，時(shí)驅(qū)動(dòng)方向?yàn)閺闹?，時(shí)則相反。7474圖為引腳圖和邏輯圖。個(gè)三態(tài)驅(qū)動(dòng)器分成兩組，分別由*和75圖單向驅(qū)動(dòng)器引腳圖和邏輯圖7521圖單向驅(qū)動(dòng)器引腳圖和邏輯圖21圖的引腳圖和邏輯圖76圖的引腳圖和邏輯圖22圖所示為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖?？诘碾p向驅(qū)動(dòng)采用，如圖（）所示；口的單向驅(qū)動(dòng)器采用，如圖（）所示?？诘碾p向驅(qū)動(dòng)器的*接地，保證芯片一直處于工作狀態(tài)，而輸入輸出的方向控制由單片機(jī)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的“讀”控制引腳（*）和程序存儲(chǔ)器的取指控制引腳（*）通過與門控制引腳實(shí)現(xiàn)。這種連接方法無論是“讀”數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)（*有效）還是從程序存儲(chǔ)器中取指令（*有效），都能保證對口的輸入驅(qū)動(dòng)；除此以外的時(shí)間（*及*均無效），保證對口的輸出驅(qū)動(dòng)。對于口，因?yàn)橹挥米鲉蜗虻牡刂份敵觯实尿?qū)動(dòng)門控制端*、*接地。7777圖所示為單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖。口的雙向驅(qū)78圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖7824圖單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中的總線驅(qū)動(dòng)擴(kuò)展電路圖24軟件設(shè)計(jì)考慮的問題在進(jìn)行應(yīng)用系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)時(shí)，軟件設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)應(yīng)統(tǒng)一考慮，相互結(jié)合進(jìn)行。當(dāng)系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)定型后，軟件的任務(wù)也就明確了。一般來說，軟件的功能分為兩大類。一類是執(zhí)行軟件，它能完成各種實(shí)質(zhì)性的功能，如測量、計(jì)算、顯示、打印、輸出控制等；另一類是監(jiān)控軟件，它是專門用來協(xié)調(diào)各執(zhí)行模塊和操作者的關(guān)系，在系統(tǒng)軟件中充當(dāng)組織調(diào)度的角色。設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行程序設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以考慮。（）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件分成若干相對獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)，使其清晰、簡潔、流程合理。7979軟件設(shè)計(jì)考慮的問題2525（）各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于移植、修改。（）在編寫應(yīng)用軟件之前，應(yīng)繪制出程序流程圖。多花一些時(shí)間來設(shè)計(jì)程序流程圖，就可以節(jié)約幾倍于源程序的編輯和調(diào)試時(shí)間。（）要合理分配系統(tǒng)資源，包括、、定時(shí)器計(jì)數(shù)器、中斷源等。其中最關(guān)鍵的是片內(nèi)分配。對單片機(jī)來講，片內(nèi)指～單元，這個(gè)字節(jié)的功能不完全相同，分配時(shí)應(yīng)充分發(fā)揮其特長，做到物盡其用。例如，在工作寄存器的個(gè)單元中，和具有指針功能，是編程的重要角色，避免作為它用；～這個(gè)字節(jié)8080（）各功能程序?qū)嵭心K化、子程序化。既便于調(diào)試、鏈接，又便于具有位尋址功能，用來存放各種標(biāo)志位、邏輯變量、狀態(tài)變量等；設(shè)置堆棧區(qū)時(shí)應(yīng)事先估算出子程序和中斷嵌套深度及程序中堆棧操作指令使用情況，其大小應(yīng)留有余量。若系統(tǒng)中擴(kuò)展了存儲(chǔ)器，應(yīng)把使用頻率最高的數(shù)據(jù)緩沖器安排在片內(nèi)中，以提高處理速度。當(dāng)資源規(guī)劃好后，應(yīng)列出一張?jiān)敿?xì)的資源分配表，以備編程時(shí)查用方便。軟件的總體框架設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)者在軟件設(shè)計(jì)時(shí)，感覺比較困難的是如何進(jìn)行系統(tǒng)軟件的總體框架設(shè)計(jì)。下面給出一個(gè)典型的例子，供讀者在軟件設(shè)計(jì)時(shí)參考。8181具有位尋址功能，用來存放各種標(biāo)志位、邏輯變量、狀態(tài)變量等；設(shè)【例】有一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，假設(shè)個(gè)中斷源都已用到，應(yīng)用系統(tǒng)的程序框架如下：8282【例】有一個(gè)單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)，假設(shè)個(gè)中斷源都已用到，應(yīng)用系83832929843085上述程序框架僅供參考，當(dāng)然在實(shí)際設(shè)計(jì)中，個(gè)中斷源也未必全用。8531上述程序框架僅供參考，當(dāng)然在實(shí)際設(shè)計(jì)中，個(gè)中單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試當(dāng)一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)（用戶樣機(jī)）完成了硬件和軟件設(shè)計(jì)，全部元器件安裝完畢后，在用戶樣機(jī)的程序存儲(chǔ)器中放入編寫好的應(yīng)用程序，系統(tǒng)即可運(yùn)行。但應(yīng)用程序運(yùn)行一次性成功幾乎是不可能的，多少會(huì)存在一些軟件、硬件上的錯(cuò)誤，這就需要借助單片機(jī)的仿真開發(fā)工具（在線仿真器）進(jìn)行調(diào)試，發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤并加以改正。單片機(jī)只是一個(gè)芯片，既沒有鍵盤，又沒有、顯示器，也無法進(jìn)行軟件的開發(fā)（如編輯、匯編、調(diào)試程序等），因此，必須借助仿真開發(fā)工具所提供的開發(fā)手段來進(jìn)行。一般來說，仿真開發(fā)工具應(yīng)具有如下最基本的功能。8686單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的仿真開發(fā)與調(diào)試3232（）用戶樣機(jī)程序的輸入與修改。（）程序的運(yùn)行、調(diào)試（單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)運(yùn)行）、排錯(cuò)、狀態(tài)查詢等功能。（）用戶樣機(jī)硬件電路的診斷與檢查。（）有較全的開發(fā)軟件。用戶可用匯編語言或語言編制應(yīng)用程序；由開發(fā)系統(tǒng)編譯連接生成目標(biāo)文件、可執(zhí)行文件。配有反匯編軟件，能將目標(biāo)程序轉(zhuǎn)換成匯編語言程序；有豐富的子程序可供用戶選擇調(diào)用。（）將調(diào)試正確的程序?qū)懭氲匠绦虼鎯?chǔ)器中。下面介紹常用的仿真開發(fā)工具。8787（）用戶樣機(jī)程序的輸入與修改。3333.仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)是目前設(shè)計(jì)者使用最多的一類開發(fā)裝置，由在線仿真器與機(jī)上運(yùn)行的仿真開發(fā)軟件兩部分組成。這是一種通過機(jī)的口，外加在線仿真器的在線仿真開發(fā)系統(tǒng)，如圖所示。在調(diào)試用戶程序時(shí)，在線仿真器一側(cè)與機(jī)的口相連，另一側(cè)的仿真插頭插入到用戶樣機(jī)的單片機(jī)插座上，來對樣機(jī)上的單片機(jī)進(jìn)行“仿真”。從仿真插頭向在線仿真器看去，看到的就是一個(gè)“單片機(jī)”。這個(gè)“單片機(jī)”是“出借”給用戶樣機(jī)的，暫時(shí)代替用戶樣機(jī)上的單片機(jī)。仿真開發(fā)系統(tǒng)除了“出借”88.仿真開發(fā)系統(tǒng)簡介34圖通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)89圖通用機(jī)仿真開發(fā)系統(tǒng)35單片機(jī)外，還“出借”仿真用的，來暫收代替用戶樣機(jī)上的程序存儲(chǔ)器，存放待調(diào)試的用戶程序。但是這個(gè)“單片機(jī)”片內(nèi)程序的運(yùn)行是可以跟蹤、修改和調(diào)試的。由于有機(jī)上強(qiáng)大的仿真開發(fā)軟件支持，可在機(jī)的其屏幕上觀察用戶程序的運(yùn)行情況，當(dāng)按照圖將仿真開發(fā)系統(tǒng)與機(jī)聯(lián)機(jī)后，用戶可利用機(jī)上的仿真開發(fā)軟件，在機(jī)上編輯、修改源程序，然后通過翻譯軟件（匯編語言編程翻譯軟件為匯編程序，語言編程翻譯軟件為相應(yīng)的編譯程序）將其匯編成機(jī)器代碼，傳送到在線仿真器中的“仿真”中，這時(shí)用戶可使用在線仿真器，采用單步、斷點(diǎn)、跟蹤、全速等手段9090單片機(jī)外，還“出借”仿真用的，來暫收代替用戶樣機(jī)上的程序存儲(chǔ)調(diào)試用戶程序，并進(jìn)行修改和查找軟、硬件故障，將系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)地顯示在屏幕上。待程序調(diào)試通過后，再使用仿真開發(fā)系統(tǒng)提供的編程器或?qū)Ｓ镁幊唐?，把調(diào)試完畢的程序?qū)懭氲絾纹瑱C(jī)片內(nèi)的程序存儲(chǔ)器中。此類仿真開發(fā)系統(tǒng)配置不同的在線仿真器，可仿真開發(fā)各種單片機(jī)。但是隨著技術(shù)的普及，對于單片機(jī)也可不使用在線仿真器以及編程器，用戶只需要在機(jī)上修改程序，然后將修改的程序直接寫入用戶樣機(jī)的單片機(jī)的存儲(chǔ)器中，運(yùn)行程序觀察運(yùn)行結(jié)果，如有問題可在機(jī)上修改程序，重新在線寫入，直至運(yùn)行結(jié)果滿意為止。這樣可省去在線仿真器和編程器，但不足的是，不能對用戶程序進(jìn)行硬件單步、斷點(diǎn)、跟蹤、全速等手段來調(diào)試。9191調(diào)試用戶程序，并進(jìn)行修改和查找軟、硬件故障，將系統(tǒng)狀態(tài)實(shí)時(shí)地在工業(yè)現(xiàn)場，往往沒有機(jī)的支持，此時(shí)可使用獨(dú)立型仿真器。該類仿真器采用模塊化結(jié)構(gòu)，配有不同外設(shè)，如外存板、打印機(jī)、鍵盤顯示器等，用戶可根據(jù)需要選用。由于沒有機(jī)，這時(shí)使用獨(dú)立型仿真器來進(jìn)行的仿真調(diào)試工作，要輸入機(jī)器碼，稍顯麻煩一些。.軟件仿真開發(fā)工具使用軟件虛擬仿真開發(fā)工具進(jìn)行單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真，不需要在線仿真器，也不需要用戶樣機(jī)，直接就可以在機(jī)上進(jìn)行。調(diào)試完畢的軟件可將其機(jī)器代碼寫入到片內(nèi)程序存儲(chǔ)器中，一般能直接投入運(yùn)行。但是軟件模擬器是使用純軟件來對用戶系統(tǒng)仿真，9292在工業(yè)現(xiàn)場，往往沒有機(jī)的支持，此時(shí)可使用獨(dú)立型仿真器不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。因此在系統(tǒng)的開發(fā)中，一般是先用仿真軟件設(shè)計(jì)出系統(tǒng)的虛擬的硬件原理電路，編寫程序，在環(huán)境下仿真調(diào)試通過。然后再依照仿真的結(jié)果，完成實(shí)際的硬件設(shè)計(jì)，再將仿真調(diào)試通過的程序?qū)懭氲接脩魳訖C(jī)的存儲(chǔ)器中，觀察運(yùn)行結(jié)果，如果有問題，再連接硬件仿真器去分析、調(diào)試。.用戶樣機(jī)的源程序調(diào)試下面介紹如何使用仿真開發(fā)工具進(jìn)行匯編語言源程序編寫、調(diào)試以及與用戶樣機(jī)硬件聯(lián)調(diào)工作。用戶源程序調(diào)試過程如圖所示，可分為以下個(gè)步驟。9393不能進(jìn)行用戶樣機(jī)硬件部分的診斷與實(shí)時(shí)在線仿真。因此在3939圖用戶樣機(jī)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過程94圖用戶樣機(jī)軟件設(shè)計(jì)、調(diào)試的過程4095（）輸入用戶源程序。用戶使用編輯軟件，按照匯編語言源程序要求的格式、語法規(guī)定，把源程序輸入到機(jī)中，并保存在磁盤上。（）在機(jī)上，利用匯編程序?qū)τ脩粼闯绦蜻M(jìn)行匯編，直至語法錯(cuò)誤全部糾正為止。如無語法錯(cuò)誤，則進(jìn)入下一個(gè)步驟。（）動(dòng)態(tài)在線調(diào)試。這一步對用戶的源程序進(jìn)行調(diào)試。上述的步驟（）、步驟（）是一個(gè)純粹的軟件運(yùn)行過程，而在這一步，必須要有在線仿真器配合，才能對用戶源程序進(jìn)行調(diào)試。用戶程序中分為與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)以及與用戶樣機(jī)緊密相關(guān)的程序。9541（）輸入用戶源程序。用戶使用編輯軟件，按照匯編語言源程序96對于與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)的程序，如計(jì)算程序，雖然已經(jīng)沒有語法錯(cuò)誤，但可能存在邏輯錯(cuò)誤，使計(jì)算結(jié)果不正確，此時(shí)必須借助于在線仿真器的動(dòng)態(tài)在線調(diào)試手段，如單步運(yùn)行、設(shè)置斷點(diǎn)等，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤，然后返回到步驟（）修改，直至邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對于與用戶樣機(jī)硬件緊密相關(guān)的程序段（如接口驅(qū)動(dòng)程序），一定要先把在線仿真器的仿真插頭插入用戶樣機(jī)的單片機(jī)插座中（見圖），進(jìn)行在線仿真調(diào)試，利用仿真開發(fā)系統(tǒng)提供單步、設(shè)置斷點(diǎn)等調(diào)試手段，來進(jìn)行系統(tǒng)的調(diào)試。有關(guān)部分程序段運(yùn)行有可能不正常，可能是軟件邏輯上有問題，也可能是硬件有故障，必須先通過在線仿真調(diào)試程序提9642對于與用戶樣機(jī)硬件無關(guān)的程序，如計(jì)算程序，雖然已97供的調(diào)試手段，把硬件故障排除以后，再與硬件配合，對用戶程序進(jìn)行動(dòng)態(tài)在線調(diào)試。對于軟件的邏輯錯(cuò)誤，則返回到第一步進(jìn)行修改，直至邏輯錯(cuò)誤消除為止。在調(diào)試這類程序時(shí)，硬件調(diào)試與軟件調(diào)試是不能完全分開的。許多硬件錯(cuò)誤是通過軟件的調(diào)試而發(fā)現(xiàn)和糾正的。（）將調(diào)試完畢的用戶程序通過編程器或?qū)懭耄袒诔绦虼鎯?chǔ)器中。．用戶樣機(jī)的硬件調(diào)試當(dāng)用戶樣機(jī)全部焊接完畢，就可對用戶樣機(jī)的硬件進(jìn)行調(diào)試。首先進(jìn)行靜態(tài)調(diào)試，靜態(tài)調(diào)試的目的是排除明顯的硬件故障。9743供的調(diào)試手段，把硬件故障排除以后，再與硬件配合，對用戶程98（）用戶樣機(jī)的靜態(tài)調(diào)試靜態(tài)調(diào)試工作分為兩步。第一步是在樣機(jī)加電之前，根據(jù)硬件邏輯設(shè)計(jì)圖，先用萬用表等工具，仔細(xì)檢查樣機(jī)線路是否連接正確，并核對元器件的型號、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線、控制總線）是否存在相互之間短路或與其他信號線的短路。第二步是加電后檢查各芯片插座上有關(guān)引腳的電位，仔細(xì)測量