《单片机系统设计基础及应用》-第3章

3.1KeilμVision4开发环境简介3.1.1KeilC51简介汇编语言与C语言是单片机及嵌入式系统常用的两种编程语言。汇编语言的优点是机器代码生成效率高，指令执行时间明确，实时性好；缺点是可读性差，尤其是功能复杂的程序更难读懂，一般不可移植。C语言较之汇编语言，在可读性和可移植性上有较大优势，从开发周期角度而言，用C语言编写中大型软件的开发周期通常要比用汇编语言编写短很多。总之，C语言易学易用，在功能、结构、可读性、可移植性及可维护性等方面较之汇编语言有明显优势。所以，使用C语言编写程序成了大多数设计者的选择。下一页返回3.1KeilμVision4开发环境简介C语言编写的程序称为源程序，源程序只有转换为机器码才能被微处理器识别并执行，代码转换的工具称为C编译器。C编译器的种类较多，针对单片机应用系统开发而言，C51是一种专门为51内核单片机设计的高级语言C编译器，支持符合ANSI标准的C语言程序设计，同时针对8051系列单片机的自身特点做了一些特殊扩展。目前，KeilC51是众多单片机应用开发软件中较优秀的软件之一。KeilC51是美国KeilSoftware公司出品的51系列兼容单片机C语言软件开发系统。KeilC51标准C编译器为8051单片机的软件开发提供了C语言环境，同时保留了汇编代码高效的特点，其支持众多不同公司的MCS51架构的芯片开发，同时支持PLM、汇编和C语言的程序设计，集成了代码编辑、程序编译、仿真分析等多元化功能，采用全Windows界面，易于操作和使用。上一页下一页返回3.1KeilμVision4开发环境简介C51编译器已被完全集成到KeilμVision集成开发环境中，KeilμVision开发平台从最初的KeilμVision2版本经过不断的功能更新与扩展，已有KeilμVision3、KeilμVision4及侧重嵌入式系统开发的KeilμVision5等版本，本章将针对适宜单片机系统开发的KeilμVision4版本加以介绍。3.1.2KeilμVision4开发环境的特点KeilμVision4支持所有Keil80C51的工具软件，包括C51编译器、宏汇编器、链接器/定位器和目标文件至HEX格式转换器，可自动完成编译、汇编、链接程序等操作。上一页下一页返回3.1KeilμVision4开发环境简介3.1.3KeilμVision4的工作界面安装KeilμVision4软件后，双击桌面快捷图标，启动KeilμVision4软件，如图3-1所示。运行几秒后进入KeilμVision4工作界面，如图3-2所示，各种调试工具、命令菜单都集成在此工作界面。其中，菜单栏提供了各种操作菜单，具有编辑器操作、工程维护、开发工具选项设置、程序调试、窗体选择和操作及在线帮助等工能；工具栏中的按钮可快速执行KeilμVision4菜单中的相应命令，另外，使用相应快捷键（可自己配置）也可执行KeilμVision4的菜单命令。KeilμVision4软件的所有菜单配置功能详细介绍参见附录3。上一页返回3.2KeilμVision4的使用3.2.1KeilμVision4的基本操作过程在KeilC51集成开发环境下使用工程的方法来管理文件，而不是使用单一文件的模式。所有文件包括源程序（包括C语言程序、汇编语言程序）、头文件，甚至说明性的技术文档都可放在工程项目文件中统一管理。换而言之，在KeilC51开发环境下，无论是使用汇编语言还是使用C语言进行程序设计，无论所设计的程序只是一个文件还是含有多个文件，都要建立一个独立的工程文件，即一个任务或问题对应一个工程，这与该任务或问题的大小及复杂程度无关。没有工程文件就不能进行编译和仿真。在使用KeilC51前，用户应习惯并认知这种工程的管理方式。下一页返回3.2KeilμVision4的使用

用户只有创建工程文件之后，才能进入后续的程序编译、调试、仿真及结果分析等操作流程，所以对于刚使用KeilC51的用户来说，学会工程文件的创建和管理尤为重要。一般可按照下面的步骤来创建KeilC51应用程序：（1）新建一个工程项目文件。（2）为工程选择目标器件。（3）为工程项目设置软硬件调试环境。（4）创建源程序文件并输入程序代码。上一页下一页返回3.2KeilμVision4的使用

（5）保存创建的源程序项目文件。（6）把源程序文件添加到项目中。3.2.2KeilμVision4中的工程管理示例下面就以KeilμVision4集成开发环境为平台，通过创建一个具体的新工程，详细介绍如何建立KeilC51的应用程序。1．新建一个工程项目文件选择“Project”→“NewμVisionProject”命令，如图3-3所示。此时会弹出一个标准Windows文件对话框，即“CreateNewProject”（新建工程）对话框，如图3-4所示。上一页下一页返回3.2KeilμVision4的使用

在“文件名”文本框中输入程序项目名称，如用“IOcontrol-01”来命名新工程文件，这里名称由用者根据需要自行定义，只要符合Windows文件命令规则的文件名都行；“保存类型”下拉列表框中的文件扩展名默认为.uvproj，这是KeilVision4项目文件扩展名，以后可以直接点击此文件以打开以前做的项目。单击“保存”按钮，这样一个新的工程就建好了。2．选择所需的单片机在“CreateNewProject”对话框中单击“保存”按钮完成新建工程文件保存，之后会立即弹出“SelectDeviceforTarget‘Target1’”（选择器件）对话框，在此对话框中可以选择用户所需单片机的具体型号。上一页下一页返回3.2KeilμVision4的使用

KeilC51几乎支持所有51内核的单片机，如选中Atmel公司生产的AT89C51芯片，AT89C51的功能、特点在“Description”列表框有简单的介绍，如图3-5所示，最后单击“OK”按钮即可。选择单片机厂商和型号后，系统会进一步询问是否将STARTUP.A51文件复制到设计项目中，如图3-6所示。STARTUP.A51文件在KeilC51安装后被默认预先存放在“\Keil\C51\LIB”文件夹中，它主要用于给C51用户程序提供执行前所必须预先执行的一些初始化语句，如程序执行首地址、堆栈区的设置，以及C语言定义的一些变量和数组的初始化等。单击“是”按钮，系统会将STARTUP.A51文件复制到当前创建的工程文件中；单击“否”按钮，不会上一页下一页返回3.2KeilμVision4的使用

完成上面步骤后，就可以进行程序的编写工作了，在编辑程序代码之前，有必要先为工程项目设置有效的软硬件调试环境3．工程文件软硬件调试环境的设置在建立工程项目后，需要对工程做进一步的设置包括处理器工作时钟、存储器资源分配、存储模式等硬件环境，以及使用的操作系统类型、编译输出、调试的启动方式等软件环境。右击工程项目窗“Target1”节点，如图3-7所示，在弹出的快捷菜单中选择“Optionsfor‘Target1’”命令，弹出“Optionsfor‘Target1’”（工程设置）对话框，如图3-8所示。上一页下一页返回3.2KeilμVision4的使用

当然，用户也可以选择其他方法弹出工程设置对话框，如选择“Project”→“Optionsfor‘Target1’”命令，又如通过单击工具栏中的图标也可弹出该对话框。“Optionsfor‘Target1’”对话框共有10个选项卡，因为选项设置比较复杂，一般来说大部分设置都采用系统提供的默认值。上一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真第2章Proteus软件的应用部分已经绘制了单片机系统仿真电路原理图，本章设计了与此电路原理图配套的程序。这两项工作顺利完成后，就可以做联合仿真调试了。下面介绍KeilVision4软件与Proteus软件的联合仿真常用的两种方法，分别是直接运行HEX文件及KeilVision4与Proteus联合调试。下面详细介绍这两种方法的操作过程。3.3.1直接运行HEX文件直接运行HEX文件的调试方法是指Proteus软件中的单片机直接运行经KeilVision软件编译工程项目文件后生成的扩展名为.hex的十六进制文件。下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真此方法比较简捷，不论是用汇编语言，还是用C51语言，只要在KeilC51下编译、链接生成HEX文件，并把该HEX文件载入Proteus软件中的单片机，直接仿真运行即可。只要Proteus电路原理图正确，与之配套的程序也正确，就能运行仿真并看到现象。其缺点是运行时看不到源程序。仍以前面引入的单片机系统应用为例，打开电路原理图文件“IOControl-01.DSN”后，双击U1元件（AT89C51单片机），此时会弹出“EditComponent”（编辑元件）对话框，单击“ProgramFile”文本框旁的按钮，弹出文件选择对话框浏览文件找到对应项目文件存储路径，选中“IOControl-01.hex”选项，单击“打开”按钮，上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真返回“EditComponent”对话框，单击“OK”按钮确认将该十六进制程序文件载入单片机，如图3-28所示。返回原理图工作界面后，单击“运行仿真”按钮，系统会启动仿真，仿真效果如图3-29所示。“运行仿真”按钮采取的是直接载入HEX文件后的全速运行方法，除此之外，还可以采取单步运行。其方法是打开电路原理图文件进入工作界面后，单击“单步仿真”按钮，系统会进入单步运行状态。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真此时，可以选择“Debug”→“8051CPURegisterU1”命令，打开寄存器观察窗口，最初程序计数器PC的值为“0”，表明该程序处于复位状态。选择“Debug”→“StepOver”命令或按单步调试快捷键F10，程序会执行，程序计数器PC的值会随着语句的执行增大，图中的发光二极管会呈现点亮和熄灭的交替效果，“8051CPURegisterU1”寄存器观察窗口中的P1值为“00”时灯全亮，延时函数执行后P1值切换为“FF”时灯全灭，如图3-30所示。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真3.3.2KeilμVision4与Proteus联合调试Keil

μVision4与Proteus联合调试是指在Keil软件中执行程序，在Proteus原理图中显示变化情况，两个软件分工合作。联调前的准备工作如下。（1）Keil

μVision4与Proteus两个软件已安装到位，且安装在同一个磁盘分区中。（2）准备Keil

μVision4与Proteus联合调试所需的驱动vdmagdi.exe，该驱动软件可到以下网址http://downloads.labcenter.co.uk/vdmagi.exe下载。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真安装驱动时应根据提示安装到Keil软件的相应安装路径下，安装好后软件会自动配置好两个软件联调所需的所有资源。（3）启动Proteus，画出相应电路图，并选择“Debug”→“UseRemoteDebugMonitor”命令，如图3-31所示；调出编辑AT89C51单片机芯片的属性对话框，将“ProgramFile”文本框中的程序文件清空，如图3-32所示。此时程序文件保持为空，Proteus的原理图仿真交由Keil软件中的C51程序控制。至此完成了Proteus软件的联调配置。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真（4）启动KeilVision4，打开已建立好的工程，在工程项目窗口右击“Target1”，在弹出的快捷菜单中选择“OptionsforTarget‘Target1’”命令，弹出“OptionsforTarget‘Target1’”对话框，选择“Debug”选项卡，点选“Use”单选按钮，在其后的下拉列表框中选择“ProteusVSMSimulator”选项，如图3-33所示。（5）单击图3-33中的“Settings”按钮，弹出“VDM51TargetSetup”对话框，即可进行IP地址设置。在“Host”文本框内输入地址信息“”，如图3-34所示，最后单击“OK”按钮，返回图3-33所示的对话框，勾选“LoadApplicationatStartup”和“Runtomain()”两个复选框，单击“OK”按钮退出。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真通过以上步骤完成了Proteus与KeilVision4的联调设置，这样就可以在KeilμVision4上对程序进行调试与运行，同时可在Proteus上观察到系统仿真的结果。（6）联调仿真的一般过程如下。①在KeilμVision4软件中打开工程项目文件IOcontrol-01.uvproj。将工程文件全部重新编译，若程序没有错误，编译完成后选择“Debug”→“Start/RestartDebugSession”命令，即可开始仿真，如图3-35所示。图3-35中的工作界面是源代码窗口，比较直观。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真若此时调试系统启动界面的代码窗口为汇编语言、C51和机器代码的混合体时，可以通过选择“View”→“DisassemblyWindow”命令进行切换。KeilμVision4软件调试系统已经启动，同时Proteus的仿真功能也已启动，等待执行指令。②在Keil

μVision4软件中单击“全速运行”按钮或按F5键，程序会全速运行。此时，返回Proteus软件中会出现电路原理图仿真界面，发现P1

口的8个发光二极管整体出现亮、灭交替的闪烁效果。上一页下一页返回3.3KeilμVision4与Proteus的联合仿真③用户可以利用Keil

μVision软件中提供的单步运行功能来观察程序每步运行的情况。单步运行时，若执行延时程序，则单击按钮或按F10键；若执行其他指令，则单击按钮或按F11键，以防止程序执行陷入延时程序。此时，返回Proteus软件中同样会出现电路原理图仿真界面，且P1口的8个发光二极管随着程序单步执行出现亮、灭交替。④用户也可以使用“运行到光标处”这一调试功能，具体方法是先把光标放到正执行程序后的某一行，然后单击按钮或按Ctrl+F10组合键，程序执行到该光标处时就会暂停。此时，返回Proteus软件中也会观察到与上述两种方法一样的现象。上一页下一