單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試方法

4單片機(jī)控制系統(tǒng)的調(diào)試

(1)硬件調(diào)試 根據(jù)設(shè)計(jì)的原理電路做好實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，便進(jìn)入硬件調(diào)試階段。調(diào)試工作的主要任務(wù)是排除樣機(jī)故障，其中包括設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和工藝性故障。

① 脫機(jī)檢查：用萬(wàn)能表或邏輯測(cè)試筆逐步按照邏輯圖檢查機(jī)中各器件的電源及各引腳的連接是否正確，檢查數(shù)據(jù)總線(xiàn)、地址總線(xiàn)和控制總線(xiàn)是否有短路等故障。有時(shí)為保護(hù)芯片，先對(duì)各管座的電位（或電源）進(jìn)行檢查，確定其無(wú)誤后再插入芯片檢查。

② 仿真調(diào)試：暫時(shí)排除目標(biāo)板的CPU和EPROM，將樣機(jī)接上仿真機(jī)的40芯仿真插頭進(jìn)行調(diào)試，調(diào)試各部分接口電路是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。這部分工作是一種經(jīng)驗(yàn)性很強(qiáng)的工作，一般來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)制作的樣機(jī)不可能一次性完好，總是需要調(diào)試的。通常的方法是，先編調(diào)試軟件，逐一檢查調(diào)試硬件電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。其次是調(diào)試MONITOR程序，只有MONITOER程序正常工作才可以進(jìn)行下面的應(yīng)用軟件調(diào)試。

硬件電路調(diào)試的一般順序是：

① 檢查CPU的時(shí)鐘電路。通過(guò)測(cè)試ALE信號(hào)，如沒(méi)有ALE信號(hào)，則判斷是晶體或CPU故障，這稱(chēng)之為“心臟”檢查。

② 檢查ABUS/DBUS的分時(shí)復(fù)用功能的地址鎖存是否正常。

③ 檢查I/O地址分配器。一般是由部分譯碼或全譯碼電路構(gòu)成，如是部分譯碼設(shè)計(jì)，則排除地址重疊故障。

④ 對(duì)擴(kuò)展的RAM、ROM進(jìn)行檢查調(diào)試。一般先后寫(xiě)入55H、AAH，再讀出比較，以此判斷是否正常。因?yàn)檫@樣RAM、ROM的各位均寫(xiě)入過(guò)‘0’、‘1’代碼。

⑤ 用戶(hù)級(jí)I/O設(shè)備調(diào)試。如面板、顯示、打印、報(bào)警等等。

(2）軟件調(diào)試 軟件調(diào)試根據(jù)開(kāi)發(fā)的設(shè)備情況可以有以下方法：

① 交叉匯編：用IBM PC/XT機(jī)對(duì)MCS—51系列單片機(jī)程序進(jìn)行交叉匯編時(shí)，可借助IBM PC/XT機(jī)的行編輯和屏幕編輯功能，將源程序按規(guī)定的格式輸入到PC機(jī)，生成MCS—51 HEX目標(biāo)代碼和LIST文件。

② 用匯編語(yǔ)言：現(xiàn)在有些單片STD工業(yè)控制機(jī)或者開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，可直接使用匯編語(yǔ)言，借助CRT進(jìn)行匯編語(yǔ)言調(diào)試。

③ 手工匯編：這種方法是最原始，但又是一種最簡(jiǎn)捷的調(diào)試方法，且不必增加調(diào)試設(shè)備。這種方法的實(shí)質(zhì)就是對(duì)照MCS—51指令編碼表，將源程序指令逐條地譯成機(jī)器碼，然后輸入到RAM重新進(jìn)行調(diào)試。在進(jìn)行手工匯編時(shí)，要特別注意轉(zhuǎn)移指令、調(diào)用指令、查表指令。必須準(zhǔn)確無(wú)誤地計(jì)算出操作碼、轉(zhuǎn)移地址和相對(duì)偏移量，以免出錯(cuò)。

以上3種方法調(diào)試完成以后，即可通過(guò)EPROM寫(xiě)入器，將目標(biāo)代碼寫(xiě)入EPROM中，并將其插至機(jī)器的相應(yīng)插座上，系統(tǒng)便可投入運(yùn)行。

(3）硬件、軟件仿真調(diào)試 經(jīng)過(guò)硬件、軟件單獨(dú)調(diào)試后，即可進(jìn)入硬件、軟件聯(lián)合仿真調(diào)試階段，找出硬件、軟件之間不相匹配的地方，反復(fù)修改和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)室調(diào)試工作完成以后，即可組裝成機(jī)器，移至現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行運(yùn)行和進(jìn)一步調(diào)試，并根據(jù)運(yùn)行及調(diào)試中的問(wèn)題反復(fù)進(jìn)行修改。

5結(jié)論

單片機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用越來(lái)越廣泛，其核心技術(shù)是單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。對(duì)工程技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，抓住系統(tǒng)的原理構(gòu)成、軟件設(shè)計(jì)、硬件設(shè)計(jì)以及系統(tǒng)調(diào)試方法的要點(diǎn)是十分必要的。根據(jù)工作經(jīng)驗(yàn)，前面敘述的系統(tǒng)調(diào)試方法將會(huì)有助于從事這方面工作的技術(shù)人員及本專(zhuān)業(yè)的學(xué)習(xí)者。

參考文獻(xiàn)
1陳粵初.單片及應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐. 北京： 北京航空航天大學(xué)出版社,1992
2何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京：北京航空航天大學(xué)出版社,1998