PIC單片機(jī)的在線調(diào)試說明

在線調(diào)試器（ICD）是一種非常強(qiáng)大且有效的工具，可以在硬件級別對基于微控制器的系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)試，它允許您在目標(biāo)微控制器運(yùn)行，停止和單步執(zhí)行程序被嵌入到實(shí)際電路中。暫停后，可以實(shí)時(shí)檢查和修改程序變量，特殊功能寄存器（SFR），RAM和EEPROM的位置，從而幫助設(shè)計(jì)人員一起調(diào)試固件和硬件。在本文中，我將描述PIC單片機(jī)中的在線調(diào)試技術(shù)，并通過使用PIC16F887單片機(jī)的測試項(xiàng)目演示調(diào)試過程。盡管大多數(shù)ICD的操作是相似的，但在這里我將結(jié)合使用mikroICD器件的mikroElektronika的PICFlash以及用于PIC編譯器的mikroC Pro進(jìn)行說明。

ICD在調(diào)試PIC編程中

理論

ICD是硬件連接在PC和目標(biāo)微控制器之間的設(shè)備，可以快速，輕松地調(diào)試實(shí)時(shí)應(yīng)用程序。 ICD由PC上運(yùn)行的調(diào)試應(yīng)用程序工具控制。調(diào)試工具允許設(shè)計(jì)人員通過將斷點(diǎn)插入到程序0r中來單步執(zhí)行程序，從而減慢微控制器的運(yùn)行速度。在執(zhí)行了一條指令或一組指令之后，可以檢查程序變量和內(nèi)部寄存器的值，并在需要時(shí)進(jìn)行修改。這有助于快速識別源代碼中的錯(cuò)誤和錯(cuò)誤，從而加快項(xiàng)目的開發(fā)過程。

PICMicro中的ICD

在PIC單片機(jī)中，可通過與在線串行編程（ICSP）相同的引腳（即ICSPDAT（或PGD），ICSPCLK（或PGC），V PP）來實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試。 sub》/MCLR（編程模式電壓），V DD （電源電壓）和V SS （地）。這使制造商可以將ISCP編程和在線調(diào)試功能集成到單個(gè)設(shè)備中。在調(diào)試過程中，ICD設(shè)備會向目標(biāo)微控制器的程序存儲器中添加額外的代碼塊（以及用戶應(yīng)用程序），該代碼塊與調(diào)試應(yīng)用程序進(jìn)行交互。并通過同一條編程電纜將變量值，內(nèi)部寄存器值和其他詳細(xì)信息發(fā)送到PC。

例如，Microchip的MPLAB ICD2和ICD3既是選定PIC MCU和dsPIC DSC的編程器又是實(shí)時(shí)調(diào)試器。 ICD的功能由PC上運(yùn)行的MPLAB集成開發(fā)環(huán)境（IDE）應(yīng)用軟件控制。在調(diào)試期間，可通過MPLAB IDE界面以交互方式訪問目標(biāo)微控制器的所有可用功能。這些功能使您能夠以單步模式運(yùn)行程序，將斷點(diǎn)插入程序，檢查寄存器和變量，并根據(jù)需要修改它們。

盡管ICD是一種非常有價(jià)值的調(diào)試工具，但它并不是不惜一切代價(jià)。 ICD的兩個(gè)主要缺點(diǎn)是：1）它使用目標(biāo)微控制器的一些內(nèi)存，并且2）它占用目標(biāo)微控制器的一些I/O引腳以與PC通信。因此，在調(diào)試時(shí)，目標(biāo)微控制器的PGD，PGC和MCLR引腳不能用于任何其他目的。

帶有mikroICD的PICFlash

帶有mikroICD的PICFlash是用于PIC12，PIC16和PIC18系列微控制器的編程器和在線調(diào)試器。它由mikroElektronika制造，并受其所有PIC編譯器（mikroC，mikroBasic和mikroPascal）支持。設(shè)備通過USB接口與PC通信，該接口還為ICD提供必要的電源。它通過PGC，PGD，V PP /MCLR和電源引腳連接到目標(biāo)PIC微控制器。當(dāng)該器件用作獨(dú)立編程器時(shí)，在將HEX文件加載到目標(biāo)PIC微控制器之后，釋放前三個(gè)引腳。但是，如果將其用于在線調(diào)試，則這三個(gè)引腳用于與PC進(jìn)行通信，因此不能用于任何其他目的。

帶有mikroICD的PICFlash ：程序員+在線調(diào)試器

使用mikroICD安裝PICFlash的軟件

您可以找到詳細(xì)信息有關(guān)此信息，請參見mikroICD手冊。設(shè)置該器件的最簡單方法是首先下載PIC編譯器。請注意，此設(shè)備無法與任何其他方的編譯器一起使用，因此您需要使用mikroElektronika編譯器之一才能使其正常工作。以下步驟介紹了用于mikroC Pro for PIC編譯器的帶有mikroICD的PICFlash的軟件安裝和設(shè)置。

首先，從HERE下載適用于PIC編譯器的mikroC Pro并將其安裝在PC上。/span》

安裝完成后，它將詢問您是否要安裝mikroProg Suite for PIC。同意，然后安裝。

下一步，它將詢問您是否要安裝驅(qū)動程序formikroProgprogrammer。說是，然后選擇適合您的操作系統(tǒng)的驅(qū)動程序文件，然后安裝它。您完成了！

使用帶有mikroICD的PICFlash進(jìn)行調(diào)試

第一步使用mikroICD正在用所選的編譯器編寫應(yīng)用程序，例如mikroC Pro for PIC。編譯器的IDE提供了調(diào)試功能，例如逐步運(yùn)行程序，使用斷點(diǎn)暫停程序執(zhí)行，檢查內(nèi)部寄存器的狀態(tài)，跟蹤程序中變量的值等。請閱讀mikroICD手冊以獲取更多詳細(xì)信息。我將在我們的測試項(xiàng)目中說明調(diào)試過程，該項(xiàng)目使用PIC16F887微控制器和LM34DZ傳感器測量環(huán)境溫度并將其顯示在LCD上。該項(xiàng)目的電路圖如下所示，這是不言自明的。每次讀取溫度時(shí)，它的工作方式都是如此。按下開關(guān)，微控制器從LM34DZ讀取溫度樣本并將其顯示在LCD上。您可以看到，在默認(rèn)情況下，開關(guān)輸出為高，按下開關(guān)時(shí)輸出為低。我正在為此實(shí)驗(yàn)設(shè)置使用mikroElektronika的PIC Ready 1板。它是用于28和40引腳PIC微控制器的快速原型板。該開發(fā)板配有PIC16F887微控制器，預(yù)裝了串行引導(dǎo)加載程序，但實(shí)際上不適用于我們的情況。但是，該開發(fā)板也確實(shí)包含帶有mikroICD的PICFlash連接器。 PIC Ready 1板上的用戶手冊描述了有關(guān)板上連接的更多信息。

用于調(diào)試PIC16F887單片機(jī)系統(tǒng)的電路圖

實(shí)驗(yàn)設(shè)置：帶有mikroICD的PIC-Ready1板和PICFlash

所以讓我再次簡要描述整個(gè)場景，以便更清楚地了解我們正在嘗試在這里做。我們有一個(gè)PIC16F887微控制器電路，該電路可以讀取LM34DZ傳感器的模擬輸出，將其轉(zhuǎn)換為溫度（°F），并在LCD上顯示。該微控制器通過ICSP引腳連接到mikroICD（PIC編程器+ ICD）。 mikroICD也通過USB端口連接到PC。 mikroICD調(diào)試工具已嵌入PIC編譯器的mikroC Pro中，因此可以從那里進(jìn)行操作。我們將使用調(diào)試工具對加載到微控制器中的程序進(jìn)行單步調(diào)試，并觀察變量值。同時(shí)，隨著每條指令的執(zhí)行，其效果也可以在真實(shí)的硬件電路中觀察到。

mikroICD調(diào)試過程

首先，使用以下源代碼創(chuàng)建一個(gè)新項(xiàng)目，以讀取LM34DZ輸出并在LCD屏幕上顯示測得的溫度。如果您是首次使用mikroC編譯器，請閱讀在mikroC Pro for PIC中創(chuàng)建第一個(gè)項(xiàng)目，以了解如何在mikroC Pro for PIC中創(chuàng)建新項(xiàng)目。編譯之前，請轉(zhuǎn)到“編輯項(xiàng)目”窗口，然后將生成類型選擇為ICD Debug。該選項(xiàng)將使mikroICD將調(diào)試代碼與用戶應(yīng)用程序一起加載到微控制器中。

/*

* Project name：

Testing mikroICD debugging tool with PIC16F887

* Copyright：

（c） Rajendra Bhatt

* Test configuration：

MCU： PIC16F887

Oscillator： HS， 10.0000 MHz

*/

// LCD module connections

sbit LCD_RS at RC3_bit;

sbit LCD_EN at RC2_bit;

sbit LCD_D4 at RC4_bit;

sbit LCD_D5 at RC5_bit;

sbit LCD_D6 at RC6_bit;

sbit LCD_D7 at RC7_bit;

sbit LCD_RS_Direction at TRISC3_bit;

sbit LCD_EN_Direction at TRISC2_bit;

sbit LCD_D4_Direction at TRISC4_bit;

sbit LCD_D5_Direction at TRISC5_bit;

sbit LCD_D6_Direction at TRISC6_bit;

sbit LCD_D7_Direction at TRISC7_bit;

// End LCD module connections

char txt［］ = “Temp = F”;

char *temp = “000.0”;

sbit PressSwitch at RC0_bit;

unsigned int ADC_Value;

void main（） {

ANSEL = 0x01; // Configure RA0 as Analog input

ANSELH = 0x00;

TRISA = 0xff;

C1ON_bit = 0; // Disable comparators

C2ON_bit = 0;

TRISC = 0x01; // RC0 is input

TRISD = 0x00;

TRISB = 0xFF;

txt［11］ = 223; // ASCII value for degree symbol

Lcd_Init（）; // Initialize LCD

Lcd_Cmd（_LCD_CLEAR）; // Clear display

Lcd_Cmd（_LCD_CURSOR_OFF）; // Cursor off

Lcd_Out（1，1，txt）; // Write text in first row

do {

if （！PressSwitch） { // Detect logical 0

Delay_ms（300）;

ADC_Value = ADC_Read（0）;

ADC_Value = ADC_Value*4.88; // Convert to temperature in F

temp［0］ = adc_value/1000 + 48;

temp［1］ = （adc_value/100）%10 + 48;

temp［2］ = （adc_value/10）%10 + 48;

temp［4］ = adc_value%10 + 48;

Lcd_Out（1，7，temp）;

}

} while（1）; // Endless loop

}

下載mikroC項(xiàng)目文件

為構(gòu)建類型選擇ICD調(diào)試可進(jìn)行在線調(diào)試

您保存此方案，然后單擊 Build + Program （或按F4鍵）來編譯編程并將其加載到目標(biāo)微控制器中。 mikroICD必須連接到PC的USB端口以及目標(biāo)微控制器。它會自動啟動 PIC的mikroProg Suite ，這是PC上將HEX文件傳輸?shù)絤icrcontroller中所需的應(yīng)用程序軟件。現(xiàn)在已經(jīng)加載了應(yīng)用程序和調(diào)試代碼，是時(shí)候使用調(diào)試功能了，看看它如何工作。

要開始調(diào)試，請從菜單中選擇 Start Debugger 選項(xiàng)。 運(yùn)行下拉菜單或使用功能鍵［F9］。現(xiàn)在，您可以通過按［F8］鍵逐行執(zhí)行程序。在執(zhí)行過程中，默認(rèn)情況下將以藍(lán)色突出顯示下一步執(zhí)行的程序行（請參見下圖）。

要執(zhí)行的下一條指令將以藍(lán)色突出顯示

可以在監(jiān)視窗口上監(jiān)視程序的實(shí)時(shí)執(zhí)行。您可以選擇要監(jiān)視的任何寄存器和變量，并將它們添加到監(jiān)視窗口。轉(zhuǎn)到查看-》調(diào)試Windows-》監(jiān)視窗口選項(xiàng)以獲取“監(jiān)視”窗口。從變量列表中選擇要觀察的變量，然后通過單擊顯示的+號將它們添加到窗口中。在下圖中，我正在調(diào)試期間監(jiān)視四個(gè)變量。它們是 ADC_Value，PressSwitch，ADRESH 和 ADRESL 。 ADC_Value 是用戶定義的整數(shù)變量，用于存儲10位A/D結(jié)果。 PressSwitch 是輸入端口RC0，因?yàn)檩p觸開關(guān)處于打開狀態(tài)，所以它為高。 ADRESH 和 ADRESL 是8位內(nèi)部寄存器，用于存儲10位A/D轉(zhuǎn)換結(jié)果。最低有效8位存儲在 ADRESL 中，其余2個(gè)最高有效位存儲在 ADRESH 中。

將寄存器和變量添加到監(jiān)視窗口

正如我之前提到的，在在線調(diào)試中，只要執(zhí)行一條指令，在實(shí)際的硬件電路中也會觀察到其效果。例如，當(dāng)執(zhí)行 LCD_Init（）例程時(shí)，LCD屏幕上會出現(xiàn)一個(gè)閃爍的光標(biāo)。這表明您 LCD_Init（）例程和您的LCD硬件接口都正常工作。

當(dāng)LCD_Init例程處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，會出現(xiàn)一個(gè)閃爍的光標(biāo)。執(zhí)行

按住［F8］鍵，直到執(zhí)行 Lcd_Out（1，1，txt），您將看到顯示的“ txt”字符串在液晶顯示屏上。繼續(xù)按下［F8］功能鍵，單步執(zhí)行將繼續(xù)直到達(dá)到 if（！PressSwitch）條件。默認(rèn)情況下，讀取溫度開關(guān)處于打開狀態(tài)，而 PressSwitch 為“ 1”，因此不滿足 If條件。因此，如果再次按下［F8］鍵，執(zhí)行將跳至 while（1）語句。它將繼續(xù)在 if 和 while 語句之間來回移動，直到您按下電路板上的Read Temp開關(guān)。

等待直到按下Read Temp鍵

當(dāng) if（！PressSwitch）指令以藍(lán)色突出顯示時(shí)，按 Read Temp 切換并點(diǎn)擊［F8］，執(zhí)行將進(jìn)入if語句內(nèi)。按［F8］鍵將再次執(zhí)行單步執(zhí)行。當(dāng)執(zhí)行 ADC_Read（0）時(shí)， ADC_Value ， ADRESH 和 ADRESL 的值也會改變。 監(jiān)視窗口。

在if語句中的執(zhí)行從按下“讀取溫度”按鈕（PressSwitch = 0）開始執(zhí)行

監(jiān)視窗口中的ADC_Value顯示ADC結(jié)果

接下來，顯示 ADC_Value 和 temp Lcd_Out（1、7，temp）時(shí)，將更新em》變量并在LCD上以°F為單位顯示溫度。

運(yùn)行到光標(biāo) ［F4］和 breakpoint 功能，以加快調(diào)試過程。使用［F4］功能鍵，可以讓程序執(zhí)行直到到達(dá)光標(biāo)位置。類似地，使用斷點(diǎn)允許將故意停止放置在所需的程序行上。下表顯示了mikroICD中各種調(diào)試功能鍵的摘要。此外，在調(diào)試過程中，您還可以從監(jiān)視窗口修改程序變量的值。 用戶手冊中描述了mikroICD調(diào)試工具的更高級功能。

mikroICD調(diào)試工具中的主要功能鍵
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