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[導(dǎo)讀]上一講中我們學(xué)習(xí)了如何建立工程、匯編、連接工程,并獲得目標(biāo)代碼,但是做到這一 步僅僅代表你的源程序沒有語法錯(cuò)誤,至于源程序中存在著的其它錯(cuò)誤,必須通過調(diào)試才能 發(fā)現(xiàn)并解決。

上一講中我們學(xué)習(xí)了如何建立工程、匯編、連接工程,并獲得目標(biāo)代碼,但是做到這一 步僅僅代表你的源程序沒有語法錯(cuò)誤,至于源程序中存在著的其它錯(cuò)誤,必須通過調(diào)試才能 發(fā)現(xiàn)并解決,事實(shí)上,除了極簡單的程序以外,絕大部份的程序都要通過反復(fù)調(diào)試才能得到 正確的結(jié)果,因此,調(diào)試是軟件開發(fā)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié),這一講將介紹常用的調(diào)試命令、利 用在線匯編、各種設(shè)置斷點(diǎn)進(jìn)行程序調(diào)試的方法,并通過實(shí)例介紹這些方法的使用。

一、常用調(diào)試命令

在對工程成功地進(jìn)行匯編、連接以后,按 Ctrl+F5 或者使用菜單 Debug->Start/Stop Debug Session 即可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài),Keil 內(nèi)建了一個(gè)仿真 CPU 用來模擬執(zhí)行程序,該仿真 CPU 功 能強(qiáng)大,可以在沒有硬件和仿真機(jī)的情況下進(jìn)行程序的調(diào)試,下面將要學(xué)的就是該模擬調(diào)試 功能。不過在學(xué)習(xí)之前必須明確,模擬畢竟只是模擬,與真實(shí)的硬件執(zhí)行程序肯定還是有區(qū) 別的,其中最明顯的就是時(shí)序,軟件模擬是不可能和真實(shí)的硬件具有相同的時(shí)序的,具體的 表現(xiàn)就是程序執(zhí)行的速度和各人使用的計(jì)算機(jī)有關(guān),計(jì)算機(jī)性能越好,運(yùn)行速度越快。

進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后,界面與編緝狀態(tài)相比有明顯的變化,Debug 菜單項(xiàng)中原來不能用的命 令現(xiàn)在已可以使用了,工具欄會多出一個(gè)用于運(yùn)行和調(diào)試的工具條,如圖 1 所示,Debug 菜 單上的大部份命令可以在此找到對應(yīng)的快捷按鈕,從左到右依次是復(fù)位、運(yùn)行、暫停、單步、 過程單步、執(zhí)行完當(dāng)前子程序、運(yùn)行到當(dāng)前行、下一狀態(tài)、打開跟蹤、觀察跟蹤、反匯編窗 口、觀察窗口、代碼作用范圍分析、1#串行窗口、內(nèi)存窗口、性能分析、工具按鈕等命令。

 

 

? 圖 1 調(diào)試工具條

學(xué)習(xí)程序調(diào)試,必須明 確兩個(gè)重要的概念,即單步執(zhí)行與全速運(yùn)行。全速執(zhí)行 是指一行程序執(zhí)行完以后緊

接著執(zhí)行下一行程序,中間不停止,這樣程序執(zhí)行的速度很快,并可以看到該段程序執(zhí)行的總體效果,即最終結(jié)果正確 還是錯(cuò)誤,但如果程序有錯(cuò),則難以確認(rèn)錯(cuò)誤出現(xiàn)在哪些程 序行。單步執(zhí)行是每次執(zhí)行一行程序,執(zhí)行完該行程序以后 即停止,等待命令執(zhí)行下一行程序,此時(shí)可以觀察該行程序 執(zhí)行完以后得到的結(jié)果,是否與我們寫該行程序所想要得到 的結(jié)果相同,借此可以找到程序中問題所在。程序調(diào)試中, 這兩種運(yùn)行方式都要用到。

使用菜單 STEP 或相應(yīng)的命令按鈕或使用快捷鍵 F11 可 以單步執(zhí)行程序,使用菜單 STEP OVER 或功能鍵 F10 可以 以過程單步形式執(zhí)行命令,所謂過程單步,是指將匯編語言 中的子程序或高級語言中的函數(shù)作為一個(gè)語句來全速執(zhí)行。

 

 

圖 2 調(diào)試窗口

按下 F11 鍵,可以看到源程序窗口的左邊出現(xiàn)了一個(gè)黃色調(diào)試箭頭,指向源程序的第一行,如圖 2 所示。每按一次 F11,即執(zhí)行該箭頭所指程序行,然后箭頭指向下一行,當(dāng)箭頭 指向 LCALL DELAY 行時(shí),再次按下 F11,會發(fā)現(xiàn),箭頭指向了延時(shí)子程序 DELAY 的第 一行。不斷按 F11 鍵,即可逐步執(zhí)行延時(shí)子程序。

通過單步執(zhí)行程序,可以找出一些問題的所在,但是僅依靠單步執(zhí)行來查錯(cuò)有時(shí)是困難 的,或雖能查出錯(cuò)誤但效率很低,為此必須輔之以其它的方法,如本例中的延時(shí)程序是通過

將 D2: DJNZ R6,D2 這一行程序執(zhí)行六萬多次來達(dá)到延時(shí)的目的,如果用按 F11 六萬多

次的方法來執(zhí)行完該程序行,顯然不合適,為此,可以采取以下一些方法,第一,用鼠標(biāo)在 子程序的最后一行( ret)點(diǎn)一下,把光標(biāo)定位于該行,然后用菜單 Debug->Run to Cursor line

(執(zhí)行到光標(biāo)所在行),即可全速執(zhí)行完黃色箭頭與光標(biāo)之間的程序行。第二,在進(jìn)入該子

程序后,使用菜單 Debug->Step Out of Current Function(單步執(zhí)行到該函數(shù)外),使用該命令 后,即全速執(zhí)行完調(diào)試光標(biāo)所在的子程序或子函數(shù)并指向主程序中的下一行程序(這里是 JMP LOOP 行)。第三種方法,在開始調(diào)試的,按 F10 而非 F11,程序也將單步執(zhí)行,不同 的是,執(zhí)行到 lcall delay 行時(shí),按下 F10 鍵,調(diào)試光標(biāo)不進(jìn)入子程序的內(nèi)部,而是全速 執(zhí)行完該子程序,然后直接指向下一行“JMP LOOP”。靈活應(yīng)用這幾種方法,可以大大提 高查錯(cuò)的效率。

二、在線匯編

 

 

?

在進(jìn)入 Keil 的調(diào)試環(huán)境以后,如果發(fā)現(xiàn)程序有錯(cuò),可以直接對源程序進(jìn)行修改,但是 要使修改后的代碼起作用,必須先退出調(diào)試環(huán)境,重新進(jìn)行編譯、連接后再次進(jìn)入調(diào)試,如 果只是需要對某些程序行進(jìn)行測試,或僅需對源程序進(jìn)行臨時(shí)的修改,這樣的過程未免有些 麻煩,為此 Keil 軟件提供了在線匯編的能力,將光標(biāo)定位于需要修改的程序行上,用菜單 Debug->Inline Assambly… 即可出現(xiàn)如

圖 3 的對話框,在 Enter New 后面的 編緝框內(nèi)直接輸入需更改的程序語

句,輸入完后鍵入回車將自動(dòng)指向下 一條語句,可以繼續(xù)修改,如果不再 需要修改,可以點(diǎn)擊右上角的關(guān)閉按鈕關(guān)閉窗口。

三、斷點(diǎn)設(shè)置

圖 3 在線匯編窗口

程序調(diào)試時(shí),一些程序行必須滿足一定的條件才能被執(zhí)行到(如程序中某變量達(dá)到一定

的值、按鍵被按下、串口接收到數(shù)據(jù)、有中斷產(chǎn)生等),這些條件往往是異步發(fā)生或難以預(yù) 先設(shè)定的,這類問題使用單步執(zhí)行的方法是很難調(diào)試的,這時(shí)就要使用到程序調(diào)試中的另一 種非常重要的方法——斷點(diǎn)設(shè)置。斷點(diǎn)設(shè)置的方法有多種,常用的是在某一程序行設(shè)置斷點(diǎn), 設(shè)置好斷點(diǎn)后可以全速運(yùn)行程序,一旦執(zhí)行到該程序行即停止,可在此觀察有關(guān)變量值,以 確定問題所在。在程序行設(shè)置/移除斷點(diǎn)的方法是將光標(biāo)定位于需要設(shè)置斷點(diǎn)的程序行,使 用菜單 Debug->Insert/Remove BreakPoint 設(shè)置或移除斷點(diǎn)(也可以用鼠標(biāo)在該行雙擊實(shí)現(xiàn)同 樣的功能);Debug->Enable/D isable Breakpoint 是開啟或暫停光標(biāo)所在行的斷點(diǎn)功能; Debug->Disable All Breakpoint 暫停所有斷點(diǎn);Debug->Kill All BreakPoint 清除所有的斷點(diǎn)設(shè) 置。這些功能也可以用工具條上的快捷按鈕進(jìn)行設(shè)置。

除了在某程序行設(shè)置斷點(diǎn)這一基本方法以外,Keil 軟件還提供了多種設(shè)置斷點(diǎn)的方法,

按 Debug->Breakpoints… 即出現(xiàn)一個(gè)對話框,該對話框用于對斷點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)置,如圖 4

所示。

圖 4 中 Expression 后的編緝框內(nèi)用于輸入表達(dá)式,該表達(dá)式用于確定程序停止運(yùn)行的條 件,這里表達(dá)式的定義功能非常強(qiáng)大,涉及到 Keil 內(nèi)置的一套調(diào)試語法,這里不作詳細(xì)說 明,僅舉若干實(shí)例,希望讀者可以舉一反三。

1) 在 Experssion 中鍵入 a==0xf7,再點(diǎn)擊 Define 即定義了一個(gè)斷點(diǎn), 注意,a 后有兩 個(gè)等號,意即相等。該表達(dá)式的含義是:如果 a 的值到達(dá) 0xf7 則停止程序運(yùn)行。除

使用相等符號之外,還可以使用>,>=,<,<=,!=(不等于),&(兩值按位與),&&(兩

值相與)等運(yùn)算符號。

2) 在 Experssion 后中鍵入 Delay 再點(diǎn)擊 Define,其含義是如果執(zhí)行標(biāo)號為 Delay 的行 則中斷。

 

 

?

3) 在 Experssion 后中鍵入 Delay,按 Count 后的微調(diào)按鈕,將值調(diào)到 3,其意義是 當(dāng)?shù)谌螆?zhí)行到 Delay 時(shí)才停止程序運(yùn) 行。

4) 在 Experssion 后鍵入 Delay ,在

Command 后鍵入 printf(“SubRoutine

‘Delay’has been Called\n”)主程序每次 調(diào)用 Delay 程序時(shí)并不停止運(yùn)行,但會 在輸出窗口 Command 頁輸出一行字 符,即 SubRoutine ‘Delay’ has been Called。其中“\n”的用途是回車換行, 使窗口輸出的字符整齊。

5) 設(shè)置斷點(diǎn)前先在輸出窗口的 Command

頁中鍵入 DEFINE int I,然后在斷點(diǎn)設(shè)

圖 4 斷點(diǎn)設(shè)置對話框

置時(shí)同 4),但是 Command 后鍵入 printf(“SubRoutine ‘Delay’ has been Called %d times\n”,++I),則主程序每次調(diào)用 Delay 時(shí)將會在 Command 窗口輸出該字符及被調(diào) 用的次數(shù),如 SubRoutine ‘Delay’has been Called 10 times。

對于使用 C 源程序語言的調(diào)試,表達(dá)式中可以直接使用變量名,但必須要注意,設(shè)置

時(shí)只能使用全局變量名和調(diào)試箭頭所指模塊中的局部變量名。

四、實(shí)例調(diào)試

為進(jìn)行程序的調(diào)試,我們首先給源程序制造一個(gè)錯(cuò)誤,將延時(shí)子程序的第三行“DJNZ R6,$”后的$改為 D1,然后重新編譯,由于程序中并無語法錯(cuò)誤,所以編譯時(shí)不會有任何出 錯(cuò)提示,但由于轉(zhuǎn)移目的地出錯(cuò),所以子程序?qū)⑾萑霟o限循環(huán)中。

進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)后,按 F10 以過程單步的形式執(zhí)行程序,當(dāng)執(zhí)行到 LCALL DELAY 行時(shí),

程序不能繼續(xù)往下執(zhí)行,同時(shí)發(fā)現(xiàn)調(diào)試工具條上的 Halt 按鈕變成了紅色,說明程序在此不 斷地執(zhí)行著,而我們預(yù)期這一行程序執(zhí)行完后將停止,這個(gè)結(jié)果與預(yù)期不同,可以看出所調(diào) 用的子程序出了差錯(cuò)。為查明出錯(cuò)原因,按 Halt 按鈕使程序停止執(zhí)行,然后按 RST 按鈕使 程序復(fù)位,再次按下 F10 單步執(zhí)行,但在執(zhí)行到 LCALL DELAY 行時(shí),改按 F11 鍵跟蹤到

子程序內(nèi)部(如果按下 F11 鍵沒有反應(yīng),請?jiān)谠闯绦虼翱谥杏檬髽?biāo)點(diǎn)一下),單步執(zhí)行程序,

可以發(fā)現(xiàn)在執(zhí)行到“DJNZ R6,D1”行時(shí),程序不斷地從這一行轉(zhuǎn)移到上一行,同時(shí)觀察 左側(cè)的寄存器的值,會發(fā)現(xiàn) R6 的值始終在 FFH 和 FEH 之間變化,不會減小,而我們的預(yù) 期是 R6 的值不斷減小,減到 0 后往下執(zhí)行,因此這個(gè)結(jié)果與預(yù)期不符,通過這樣的觀察, 不難發(fā)現(xiàn)問題是因?yàn)闃?biāo)號寫錯(cuò)而產(chǎn)生的,發(fā)現(xiàn)問題即可以修改,為了驗(yàn)證即將進(jìn)行的修改是

否正確,可以先使用在線匯編功能測試一下。把光標(biāo)定位于程序行

“DJNZ R6,D1”,打開

在線匯編的對話框,將程序改為“DJNZ R7,0EH”,即轉(zhuǎn)回本條指令所在行繼續(xù)執(zhí)行,其中

0EH 是本條指令在程序存儲器中的位置,這個(gè)值可以通過在線匯編窗口看到,如圖 3 所示。 然后關(guān)閉窗口,再進(jìn)行調(diào)試,發(fā)現(xiàn)程序能夠正確地執(zhí)行了,這說明修改是正確的。注意,這 時(shí)候的源程序并沒有修改,此時(shí)應(yīng)該退出調(diào)試程序,將源程序更改過來,并重新編譯連接,

以獲得正確的目標(biāo)代碼。

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