淺談單片機調試方法希望對初學(xué)者有幫助

傅紹兵2011-01-31

1.利用I/O

1.1利用LED進(jìn)行可視化管理

這種方法需要有多余的I/O。（如果可能，也可以將實(shí)現次要功能的I/O暫時(shí)借來(lái)一用。）

其電路很簡(jiǎn)單，如圖一所示。I/O設置為輸出方式。

我們可以用下面的宏來(lái)定義LED的操作。

#defineLED_YELLOW_ON()PA6D=0

#defineLED_YELLOW_OFF()PA6D=1

#defineLED_YELLOW_FLASH()PA6D^=1

舉個(gè)例子說(shuō)明它的用法。在低功耗的產(chǎn)品設計中，我們一般采用“睡眠à醒來(lái)工作à睡眠à醒來(lái)工作”的工作模式，其程序結構如下：

while(1)

{

HLT = 1;//進(jìn)入睡眠

nop();

clear_WDT();//清看門(mén)狗

//醒來(lái)，處理各種事務(wù)

}

如果我們在程序醒來(lái)時(shí)點(diǎn)亮LED，事務(wù)處理完畢時(shí)熄滅LED，那么我們就能“看見(jiàn)”程序的工作狀態(tài)，LED將周期性地閃爍。這就是我們稱(chēng)之為可視化管理的原因。（不記得在哪本書(shū)上看到“可視化管理”這個(gè)概念，我借用一下）

其軟件結構是這樣：

while(1)

{

HLT = 1;//進(jìn)入睡眠

nop();

clear_WDT();//清看門(mén)狗

LED_YELLOW_ON();// debug

//醒來(lái)，處理各種事務(wù)

LED_YELLOW_OFF();// debug

}

其實(shí)有些仿真器已經(jīng)提供了這種監視程序睡眠狀態(tài)的方法。如果沒(méi)有提供，就可以用以上方法自行實(shí)現。

它的使用很靈活。比如可以用來(lái)在雙時(shí)鐘系統中監視快時(shí)鐘的打開(kāi)和關(guān)閉情況（慢時(shí)鐘一般總是打開(kāi)，因為要用作實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)鐘源，而且慢時(shí)鐘耗電很?。?。你可以在打開(kāi)快時(shí)鐘時(shí)點(diǎn)亮LED,關(guān)閉快時(shí)鐘時(shí)熄滅LED,這樣一來(lái)快時(shí)鐘的打開(kāi)和關(guān)閉就一目了然了。

你也可以在某個(gè)中斷中將LED的狀態(tài)取反(使用LED_YELLOW_FLASH())，用來(lái)監視此中斷的產(chǎn)生是否正常。雖然設置斷點(diǎn)也可以知道中斷是否產(chǎn)生，但會(huì )中斷程序的執行，造成不便。

如果你想知道程序有沒(méi)有執行到某個(gè)地方，你也可以將LED_YELLOW_FLASH()放到該位置。

依次類(lèi)推，你可以用這個(gè)方法觀(guān)察任何你想觀(guān)察的事件。

當然你必須互斥地觀(guān)察不同的事件。就是說(shuō)，對于一個(gè)LED，在一次調試中，一般只能觀(guān)察一個(gè)事件，否則你自己也弄不清LED的變化到底是代表發(fā)生哪一事件。

另外，你還可以同時(shí)使用兩個(gè)或者更多不同顏色的LED來(lái)監視不同的事件，前提你有多余的I/O。

不中斷程序的執行，又能看到程序的執行情況，應該說(shuō)是一種很有效的調試程序的方法。相比開(kāi)發(fā)工具所提供的單步、斷點(diǎn)、觀(guān)察變量等調試手段，這可以算是一種有效的補充。

1.2利用示波器測試時(shí)間

利用上面的方法，再加一個(gè)示波器，就可以測量程序執行的時(shí)間了。（你可以自己決定

接不接LED）。

比如，在初始化程序中，在打開(kāi)總中斷之前，寫(xiě)如下代碼：

LED_YELLOW_ON()；

nop();

LED_YELLOW_OFF();

使用示波器，在捕獲模式下，你應該能捕獲到一個(gè)脈沖，測試它的寬度，假如為30.5us。以OKI ML610Q431為例，一條nop指令包括1 cycles，1 cycles包括1 system clock。這里system clock等于振蕩周期。（注意，不同的單片機對cycles, system clock的定義是不同的，需要參考各自的用戶(hù)手冊）。

那么我們可以這樣計算振蕩器的頻率：1*1*(1/f)=30.5/1000000.

f=32786Hz

當然，如果示波器測量精度不夠，可以多放幾個(gè)nop指令，計算時(shí)再求平均。如果嫌示波器的捕獲模式太麻煩，還可以采用循環(huán)結構，輸出一串方波。比如：

while(1)

{

LED_YELLOW_ON()；

nop();

LED_YELLOW_OFF();

nop();

clear_WDT();//清看門(mén)狗

}

這種方法的使用也很靈活。你可以用來(lái)測試主循環(huán)的執行時(shí)間，調用某個(gè)函數所花的時(shí)間，以及某個(gè)中斷處理的時(shí)間（不包括響應中斷和退出中斷的時(shí)間）等等。

當你發(fā)現某些時(shí)候主循環(huán)的執行時(shí)間特別長(cháng)時(shí)，可以采用逐步縮小范圍的方法來(lái)找出到底是哪個(gè)函數花費時(shí)間長(cháng)，有沒(méi)有可能將其優(yōu)化。

下面是測試主循環(huán)執行時(shí)間的程序結構。

while(1)

{

HLT = 1;//進(jìn)入睡眠

nop();

clear_WDT();//清看門(mén)狗

LED_YELLOW_ON();// debug

Fun1();

Fun2();

Fun3();

Fun4();

LED_YELLOW_OFF();// debug

}

如果發(fā)現上面的執行時(shí)間異常（比如太長(cháng)），你可以調整測試的位置，如下所示：

while(1)

{

HLT = 1;//進(jìn)入睡眠

nop();

clear_WDT();//清看門(mén)狗

Fun1();

LED_YELLOW_ON();// debug

Fun2();

Fun3();

Fun4();

LED_YELLOW_OFF();// debug

}

這樣，你就可以確定執行時(shí)間過(guò)長(cháng)是不是因為Fun1()引起。如果不是，則繼續調整測試位置，逐個(gè)排除，直到找到真正費時(shí)的函數，對其進(jìn)行分析，看看有沒(méi)有可能優(yōu)化。

當然，我們還可以用兩個(gè)或更多I/O對多個(gè)事件進(jìn)行邏輯分析，觀(guān)察他們的先后順序以及測試其時(shí)間間隔。這種方法也很有用，很靈活。在此不詳述。

2.利用LCD進(jìn)行可視化管理

如果你的產(chǎn)品帶LCD顯示，又沒(méi)有多余的IO可供調試，或者你只是想臨時(shí)的調試某個(gè)

功能，那么你可以臨時(shí)使用LCD上的某個(gè)圖標來(lái)指示某個(gè)事件。當某個(gè)事情發(fā)生時(shí)，顯示該圖標，否則清除該圖標。

如果想在程序運行中獲得更復雜、更豐富的信息，可以對不同的事件顯示不同的數值。

3.小結

不中斷程序的執行，又能觀(guān)察程序的執行情況，應該說(shuō)是一種很有效的調試程序的方法。

相比開(kāi)發(fā)工具所提供的單步、斷點(diǎn)、觀(guān)察變量等調試手段，這可以算是一種有效的補充。

實(shí)際上，這些調試方法很像PC應用開(kāi)發(fā)的printf調試手段。它可以在不打斷程序運行

的情況下，借助于I/O，LED，示波器，數碼管或LCD顯示，給出各種各樣的提示信息，幫助我們調試程序。