KeilC51使用詳解 (一)

第一節(jié) 系統(tǒng)概述

Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。用過匯編語言后再使用C來開發(fā)，體會更加深刻。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會到Keil C51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開發(fā)大型軟件時更能體現(xiàn)高級語言的優(yōu)勢。下面詳細(xì)介紹Keil C51開發(fā)系統(tǒng)各部分功能和使用。

第二節(jié) Keil C51單片機(jī)軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)

C51工具包的整體結(jié)構(gòu)，如圖(1)所示，其中uVision與Ishell分別是C51 for Windows和for Dos的集成開發(fā)環(huán)境(IDE)，可以完成編輯、編譯、連接、調(diào)試、仿真等整個開發(fā)流程。開發(fā)人員可用IDE本身或其它編輯器編輯C或匯編源文件。然后分別由C51及A51編譯器編譯生成目標(biāo)文件(.OBJ)。目標(biāo)文件可由LIB51創(chuàng)建生成庫文件，也可以與庫文件一起經(jīng)L51連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)。ABS文件由OH51轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的Hex文件，以供調(diào)試器dScope51或tScope51使用進(jìn)行源代碼級調(diào)試，也可由仿真器使用直接對目標(biāo)板進(jìn)行調(diào)試，也可以直接寫入程序存貯器如EPROM中。

第三節(jié) Keil C51工具包的安裝

1. C51 for Dos

在Windows下直接運(yùn)行軟件包中DOS/C51DOS.exe然后選擇安裝目錄即可。完畢后欲使系統(tǒng)正常工作須進(jìn)行以下操作(設(shè)C:/C51為安裝目錄)：修改Autoexec.bat，加入path=C:/C51/BinSet C51LIB=C:/C51/LIBSet C51INC=C:/C51/INC然后運(yùn)行Autoexec.bat

2. C51 for Windows的安裝及注意事項(xiàng)：

在Windows下運(yùn)行軟件包中WIN/Setup.exe，最好選擇安裝目錄與C51 for Dos相同，這樣設(shè)置最簡單(設(shè)安裝于C:/C51目錄下)。然后將軟件包中crack目錄中的文件拷入C:/C51/Bin目錄下。

第四節(jié) Keil C51工具包各部分功能及使用簡介

1. C51與A51

(1) C51

C51是C語言編譯器，其使用方法為：C51 sourcefile[編譯控制指令]或者C51 @ commandfile其中sourcefile為C源文件(.C)。大量的編譯控制指令完成C51編譯器的全部功能。包控C51輸出文件C.LST，.OBJ，.I和.SRC文件的控制。源文件(.C)的控制等，詳見第五部分的具體介紹。而Commandfile為一個連接控制文件其內(nèi)容包括：.C源文件及各編譯控制指令，它沒有固定的名字，開發(fā)人員可根據(jù)自己的習(xí)慣指定，它適于用控制指令較多的場合。

(2) A51

A51是匯編語言編譯器，使用方法為：A51 sourcefile[編譯控制指令]或A51 @ commandfile其中sourcefile為匯編源文件(.asm或.a51)，而編譯控制指令的使用與其它匯編如ASM語言類似，可參考其他匯編語言材料。Commandfile同C51中的Commandfile類似，它使A51使用和修改方便。

2. L51和BL51

(1) L51

L51是Keil C51軟件包提供的連接/定位器，其功能是將編譯生成的OBJ文件與庫文件連接定位生成絕對目標(biāo)文件(.ABS)，其使用方法為： L51 目標(biāo)文件列表[庫文件列表] [to outputfile] [連接控制指令]或 L51 @Commandfile源程序的多個模塊分別經(jīng)C51與A51編譯后生成多個OBJ文件，連接時，這些文件全列于目標(biāo)文件列表中，作為輸入文件，如果還需與庫文件(.LiB)相連接，則庫文件也必須列在其后。outputfile為輸文件名，缺少時為第一模塊名，后綴為.ABS。連接控制指令提供了連接定位時的所有控制功能。Commandfile為連接控制文件，其具體內(nèi)容是包括了目標(biāo)文件列表，庫文件列表及輸出文件、連接控制命令，以取代第一種繁瑣的格式，由于目標(biāo)模塊庫文件大多不止1個，因而第2種方法較多見，這個文件名字也可由使用者隨意指定。

(2) Bl51

BL51也是C51軟件包的連接/定位器，其具有L51的所有功能，此外它還具有以下3點(diǎn)特別之處： a. 可以連接定位大于64kBytes的程序。 b. 具有代碼域及域切換功能(CodeBanking & Bank Switching) c. 可用于RTX51操作系統(tǒng)RTX51是一個實(shí)時多任務(wù)操作系統(tǒng)，它改變了傳統(tǒng)的編程模式，甚至不必用main( )函數(shù)，單片機(jī)系統(tǒng)軟件向RTOS發(fā)展是一種趨勢，這種趨勢對于186和386及68K系列CPU更為明顯和必須，對8051因CPU較為簡單，程序結(jié)構(gòu)等都不太復(fù)雜，RTX51作用顯得不太突出，其專業(yè)版軟件PK51軟件包甚至不包括RTX51Full，而只有一個RTX51TINY版本的RTOS。RTX51 TINY適用于無外部RAM的單片機(jī)系統(tǒng)，因而可用面很窄，在本文中不作介紹。Bank switching技術(shù)因使用很少也不作介紹。

3. DScope51，Tscope51及Monitor51

(1) dScope51

dScope51是一個源級調(diào)試器和模擬器，它可以調(diào)試由C51編譯器、A51匯編器、PL/M-51編譯器及ASM－51匯編器產(chǎn)生的程序。它不需目標(biāo)板（for windows也可通過mon51接目標(biāo)板），只能進(jìn)行軟件模擬，但其功能強(qiáng)大，可模擬CPU及其外圍器件，如內(nèi)部串口，外部I/O及定時器等，能對嵌入式軟件功能進(jìn)行有效測試。其使用方法為： DS51[debugfile][INIT(initfile)]其中debugfile是一個Hex格式的8051文件，即待調(diào)試的文件其為可選的，可在進(jìn)入dScope51后用load命令裝入。Initfile為一個初使化文件，它在啟動dScope51后，在debugfile裝入前裝入，裝有一些dScope的初使化參數(shù)及常用調(diào)試函數(shù)等。下面是一個dScope.ini文件(for dos)的內(nèi)容： Load ../../ds51/8051.iof Map 0,0xffffdScope51 for Windows則直接用鼠標(biāo)進(jìn)入，然后用load裝入待調(diào)文件。

(2) tScope51

與dScope51不同的是Scope51必須帶目標(biāo)板，目前它可以通過兩種方式訪問目標(biāo)板。(1) 通過EMul51在線仿真器，tScope51為該仿真器準(zhǔn)備了一個動態(tài)連接文件EMUL51.IOT，但該方法必須配合該仿真器。(2) 通過Monitov51監(jiān)控程序，這種方法是可行的，tScope51為訪問Monitor51專門帶有MON51.IOT連接程序，使用時可通過串口及監(jiān)控程序來調(diào)試目標(biāo)板。其使用方法為： TS51[INIT(file_name.ini)]其中file_name.ini為一個初使化文件。進(jìn)入TS51后，必須裝入IOT文件，可用的有MON51.IOT及EMUL51.IOT兩種，如裝入MON51.IOT：Load.C:/C51/TS51/MON51.IOT CPUTYPE(80517)可惜的是tScope51只有for Dos的版本。

(3) Monitor 51

Monitor51是一個監(jiān)控程序通過PC機(jī)的串口與目標(biāo)板進(jìn)行通信，Monitor操作需要MON51或dScope51 for Windows,后面部分將對Monitor51做較為詳細(xì)的介紹。

4. Ishell及uVision

(1) Ishell for Dos

這是一個for Dos的IDE，直接在命令行鍵入Ishell，則進(jìn)入該環(huán)境，它使用簡單方便。其命令行與DOS命令行具有同樣的功能，對單模塊的Project直接由菜單進(jìn)行編譯連接，對多模塊的project。則通過批處理，BAT文件進(jìn)行編譯連接，然后通過菜單控制由dScope51或tScope51對程序進(jìn)行調(diào)試，因?yàn)槭莊or dos的，不做太詳細(xì)介紹。

(2) uVision for Windows

uVision for Windows是一個標(biāo)準(zhǔn)的Windows應(yīng)用程序，它是C51的一個集成軟件開發(fā)平臺，具有源代碼編輯、project管理、集成的make等功能，它的人機(jī)界面友好，操作方便，是開發(fā)者的首選，具體配置及使用見第五部分。

第二章 Keil C51軟件使用詳解

第一節(jié) Keil C51編譯器的控制指令

C51編譯器的控制指令分為三類：源文件控制類，目標(biāo)文件控制類及列表控制類。

1. 源文件控制類

NOEXTEND：C51源文件不允許使用ANSI C擴(kuò)展功能。DEFINE(DF)：定義預(yù)處理(在C51命令行)。

2. 目標(biāo)文件(Object)控制類：

COMPACT LARGE SMALL 選編譯模式 DEBUG(DB) 包含調(diào)試信息，以供仿真器或dSCope51使用。 NOAMAKE(NOAM) 禁止AutoMake信息記錄 NOREGPARMS 禁止用寄存器傳遞參數(shù) OBJECTEXTEND(OE) Object文件包含附加變量類型信息 OPTIMIZE(OT) 指定優(yōu)化級別 REGFILE(RF) 指定一個寄存器使用的文件以供整體優(yōu)化用 REGISTERBANK(RB) 指定一個供絕對寄存器訪問的寄存器區(qū)名 SRC 不生成目標(biāo)文件只生成匯編源文件 其它控件不常用。

3. 列表文件(listing)控制類：

CODE(CD)：向列表文件加入?yún)R編列表 LISTINCLUDE(LC)：顯示indude文件 SYMBOLS(SB)：列表文件包括模塊內(nèi)所有符號的列表 WARNINGLEVEL(WL)：選擇“警告”級別

第二節(jié) dScope51的使用

1. dScope51 for Dos

總的來說dScope51具有以下特性：l 高級語言顯示模式l 集成硬件環(huán)境模擬l 單步或“GO”執(zhí)行模式l 存儲器、寄存器及變量訪問l Watch表達(dá)式之值l 函數(shù)與信號功能下面，具體說明在進(jìn)入dScope51 for Dos之后，如何實(shí)現(xiàn)上述功能，dScope51采用下拉菜單格式和窗口顯示控制，共有l(wèi)anguage、serial、exe、register四個窗口，其中exe為命令行窗口，language為程序窗口，serial為串口窗，register為寄存器窗。

(1) 高級語言顯示模式

單擊主菜單中的“View”，第一欄中的三條命令“Highlevel”、“Mixed”、“Assembly”分別對所裝入的程序按照“高級”、“混合級”及“匯編級”三種方式顯示，以方便調(diào)試使用。

(2) 集成硬件環(huán)境模擬顯示

主菜單中“Peripheral”各條能顯示模擬硬件環(huán)境的狀態(tài)，其中：i/o Port：顯示各I/O口之值，對8031而言SFR中的P1、P2、P3、P0與引腳之值分別列出：Interrupt：顯示5個中斷源的入口模式是否允許，優(yōu)先級等中斷狀態(tài)。Timer：顯示各定時/計(jì)數(shù)器的模式，初始值狀態(tài)等。int Message：中斷信息允許，如為允許(“>>”出現(xiàn))，則當(dāng)中斷申請時，顯示中斷源信息。比如當(dāng)中斷發(fā)生時會顯示： “interrupt Timer 0 occured”等 A/D converter： 顯示A/D轉(zhuǎn)換器狀態(tài)無時，則提示“無”。 Serial：串口信息顯示，包括串口模式、波特產(chǎn)等 Other：其它器件，如為8031則顯示“ 無”

(3) 單步或“Go”執(zhí)行

“F8”單步執(zhí)行，“F5”全速執(zhí)行到斷點(diǎn)?；蜻x主菜單中Trace單步執(zhí)行CPU中的Go全速執(zhí)行。

(4) 存儲器寄存器及變量訪問

外部存儲器管理MAP菜單：設(shè)置(set)、取消(reset)、顯示(Display)處理可用存儲空間。修改Code代碼：ASM命令存儲器顯示命令：D 類別為(X、D、I、B、C)修改存儲器命令：E 有以下幾種命令EB、EC、EI、EL、EF、EP復(fù)雜數(shù)據(jù)類型顯示：Object命令；用以顯示結(jié)構(gòu)或數(shù)組的內(nèi)容。欲使此命令有效，C51編譯器必須有DB及OBJECTEXTEND兩條。反匯編命令：U

(5) “Watch”表達(dá)式之值

在View菜單的“Watch”一欄中有四項(xiàng)：其中包括定義Watch Point(Define)、刪除Watch Point(remove,kill all)，及自動更新選項(xiàng)。也可用WS、WK等命令代替，下面具體看“表達(dá)式”類型：dScope51一次最多可設(shè)16個WtchPoint表達(dá)式，顯示于Watch Window之中，表達(dá)式可以是簡單變量，也可是復(fù)雜數(shù)據(jù)類型如結(jié)構(gòu)、數(shù)組和指向結(jié)構(gòu)的指針等，例如：>WS *ptime>WS ptime→hour>WS some_record[o]，analog等等

(6) 關(guān)于.IOF文件

啟動DS51后必須裝入.IOF文件才能使CPU及Peripheral各項(xiàng)起作用，這個函數(shù)的使用是依據(jù)8051系列CPU的不同特點(diǎn)，裝入8051各CPU硬件設(shè)備模擬驅(qū)動文件，比如8031CPU就必須load DS51目錄下的8051.IOF。

2. dScope for Windows

dScope for windows具有dScope for dos的全部功能，此外，它還具有以下明顯的優(yōu)點(diǎn)： (1) 標(biāo)準(zhǔn)的Windows界面，操作更容易更簡單； (2) 常用操作多用對話框，而非Dos的行命令方式； (3) 窗口資源更加豐富：存儲器窗口、覆蓋率分析、運(yùn)行狀態(tài)分析窗口，加強(qiáng)了調(diào)試功能；因?yàn)閐Scope for Windows功能強(qiáng)大，具體操作在第八章詳細(xì)介紹。

第三節(jié) Monitor51及其使用

1. Monitor51對硬件的要求

(1) 硬件系統(tǒng)為51系列CPU； (2) 帶5K外部程序存儲器(從O地址開始)，存放Monitor51程序； (3) 256Bytes的外部數(shù)據(jù)存儲器以及5K的跟蹤緩沖區(qū)，此外，外部數(shù)據(jù)存儲器必須足夠容納所有應(yīng)用程序代碼及數(shù)據(jù)，且所有外部數(shù)據(jù)存儲器必須為馮·諾伊曼存儲器，即能一致訪問XDATA與Code空間。 (4) 一個定時器作為波特率發(fā)生器供串口使用； (5) 6 Bytes的空余堆棧。

2. Mon51的使用

Mon51的使用途徑有三種方式： (1) Dos行命令方式 即先用install對MON51進(jìn)行配置，然后用MON51進(jìn)入Monitor狀態(tài)，啟用各種命令對Monitor51進(jìn)行調(diào)試。 (2) tScope51方式 啟動tScope51裝入TS51目錄下的MON51.IOT驅(qū)動文件，與目標(biāo)板通信。 (3) dScope51 for Windows方式 在選CPU驅(qū)動文件時，選“MON51.dll”，則檢查目標(biāo)板并進(jìn)入MON51狀態(tài)。

3. MON51的配置

(1) MON51 for Dos的配置 運(yùn)行install文件(在MON51目錄下)，不同的參數(shù)可以配置不同的硬件環(huán)境。INSTALL Serialtype [xdstastart[codestart[bank][PROMCHECK]]]，具體說明見MON51幫助文件或使用手冊。 (2) MON51 for Windows的配置 在啟用MON51.dll時，會使得系統(tǒng)自動檢查目標(biāo)板連接，如配置不對，則彈出“Configuration”對話框，設(shè)置PC串口，波特率等，完畢單擊“apply”有效。

4. 串口連接圖：

收發(fā)交叉互連，RTS、CTS直連，DSR、DTR直連，具體引腳排列參考串口資料。

5. MON51命令及使用

詳細(xì)的MON51命令可參閱幫助。

第四節(jié) 集成開發(fā)環(huán)境(IDE)的使用

1. Ishell for Dos的使用

進(jìn)入Ishell之后看到兩個窗口：一個是文件窗口，一個是Dos命令行窗口，窗口上方是下拉式的命令菜單，其中的Files控制文件窗口的顯隱。使用Ishell，第一步就是配置系統(tǒng)，即要學(xué)習(xí)兩個文件的修改與創(chuàng)建：

(1) Ishell.CFG文件

每一個project都有一個Ishell.CFG，其中存放有“Option菜單和Setup菜單下的部分信息；Bell enabled、Monochrome enabled、Editor Selected、CRT Lines、target enviroment、name of user edit、Automatic load for configuration enabled、file window enabled、file specification for file window、translate command line controls、project name等。對每個project都必須設(shè)置以上信息，然后存盤“setup”的的“save”，這樣才可正式開始下面工作。

(2) IShell.col文件

對IDE顏色設(shè)置，如不改動，可以缺省為主。

(3) CDF文件

該文件位于BIN目錄下，每一文件定義一組外部函數(shù)工具包，即定義外部環(huán)境如8051.CDF，USER.CDF等，開發(fā)者可修改CDF文件，供自己使用，至于CDF文件內(nèi)容可查看一下8051.CDF即可知道。注意.CDF文件是Ishell系統(tǒng)的核心所在，不同的CDF文件可使本IDE適用于不同的編譯、連接系統(tǒng)，即本IDE并不僅適于C51。下面談一談Automake工具：C51的Automake是一個project管理器，在8051工具包中以O(shè)BJECT文件形式保留了一個project的信息，AutoMake用這些信息來進(jìn)行project管理，一旦手工建立一個project，Automake可生成一個新的OBJECT，AutoMake利用此文件來編譯那些修改過的文件。Automake支持C51、A51、L51/BL51、C166、A166、L166等編譯連接器。點(diǎn)中主菜單中的Automake即運(yùn)行本工具。Ishell for Dos使用比較繁瑣，推薦使用uVision for windows。

2. uVision for windows的使用

uVision是一個標(biāo)準(zhǔn)的windows應(yīng)用程序，其編譯功能、文件處理功能、project處理功能、窗口功能以及工具引用功能(如A51、C51、PL/M41、BL51 dScope等)等都較Ishell for Dos要強(qiáng)得多。uVision采用BL51作連接器，因?yàn)锽L51兼容L51，所以一切能在Dos下工作的project都可以到uVision中進(jìn)行連接調(diào)試。uVision采用dScope for windows作調(diào)試器，該調(diào)試器支持MON51及系統(tǒng)模擬兩種方式，功能較for DOS要強(qiáng)大好用，調(diào)試功能強(qiáng)大。注意：(1) Option菜單下的各項(xiàng)要會使用，其中A51、C51、PL/M51、BL51定義各文件所使用的編譯、連接控制指令，dScope定義一個dScope初始化文件。Make則是定義一個make文件。(2) 進(jìn)入調(diào)試是在RUN菜單下運(yùn)行dScope。(3) project中包括新建、打開、修改、更新、編譯、連接等poject處理，具體使用可參考后面的例子。