單片機(jī)系統(tǒng)等的硬件調(diào)試方法

2、如果在調(diào)試按功能劃分的器件上出現(xiàn)問(wèn)題，可以按以下步驟進(jìn)行：
1）檢查原理圖連接是否正確
2）檢查原理圖與PCB圖是否一致
3）檢查原理圖與器件的DATASHEET上引腳是否一致
4）用萬(wàn)用表檢查是否有虛焊，引腳短路現(xiàn)象
5）查詢(xún)器件的DATASHEET，分析一下時(shí)序是否一致，同時(shí)分析一下命令字是否正確（注意，命令字的順序很重要，前些日子調(diào)試INTEL e28F640這款flash是的時(shí)候，在對(duì)其擦除和寫(xiě)操作的時(shí)候，就碰到了這樣的問(wèn)題）
6）有條件的可以用示波器。如我就是通過(guò)示波器對(duì)SRAM各個(gè)引腳進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)地址線都是有信號(hào)的，而數(shù)據(jù)線無(wú)信號(hào)出現(xiàn)，才找到問(wèn)題所在。
7）飛線。用別的的口線進(jìn)行控制，看看能不能對(duì)其進(jìn)行正常操作，多試驗(yàn)，才能找到問(wèn)題出現(xiàn)在什么地方。

3、多觀察，多思考。如我前些日子在調(diào)試320240點(diǎn)陣LCD的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)怎么也不能出現(xiàn)圖像，后來(lái)在偶然的機(jī)會(huì)下，發(fā)現(xiàn)LCD在MPU的CS2口線下，出現(xiàn)閃動(dòng)的情況，猜測(cè)這時(shí)候有數(shù)據(jù)寫(xiě)入到LCD中，仔細(xì)研究才發(fā)現(xiàn)，MPU的DATA0-7線與74LVC245的A0-7連接在一起，MPU的通過(guò)一個(gè)GAL16V8或是與非門(mén)等芯片進(jìn)行邏輯組合后與74LVC245的OE引腳相連，這樣MPU只有在某一地址范圍內(nèi)才可以進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作。所以在調(diào)試過(guò)程中，對(duì)于出現(xiàn)的任何現(xiàn)象都不要放過(guò)，問(wèn)題的解決就是從一些小的現(xiàn)象入手的。山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村。

4、有可能的情況下，最好焊兩塊板子以上，這樣才好有個(gè)比較，硬件上很小的問(wèn)題有很多時(shí)候是很難發(fā)現(xiàn)的。

5、軟件的調(diào)試要和硬件配合進(jìn)行，往往問(wèn)題可能不是硬件上的。

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單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)硬件調(diào)試技巧

在單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，從硬件設(shè)計(jì)到軟件設(shè)計(jì)幾乎是開(kāi)發(fā)者針對(duì)本系統(tǒng)特點(diǎn)親自完成的。這樣雖然可以降低系統(tǒng)成本，提高系統(tǒng)的適應(yīng)性，但是每個(gè)系統(tǒng)的調(diào)試占去了總開(kāi)發(fā)時(shí)間的2／3，可見(jiàn)調(diào)試的工作量比較大。單片機(jī)系統(tǒng)的硬件調(diào)試和軟件調(diào)試是不能分開(kāi)的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中被發(fā)現(xiàn)和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結(jié)合起來(lái)調(diào)試以進(jìn)一步排除故障。可見(jiàn)硬件的調(diào)試是基礎(chǔ)，如果硬件調(diào)試不通過(guò)，軟件設(shè)計(jì)則是無(wú)從做起。本文結(jié)合作者在單片機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程中體會(huì)，討論硬件調(diào)試的技巧。

當(dāng)硬件設(shè)計(jì)從布線到焊接安裝完成之后，就開(kāi)始進(jìn)入硬件調(diào)試階段，調(diào)試大體分為以下幾步。

1 硬件靜態(tài)的調(diào)試

1.1 排除邏輯故障

這類(lèi)故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過(guò)程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開(kāi)路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線（地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線）是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬(wàn)用表的短路測(cè)試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。

1.2 排除元器件失效

造成這類(lèi)錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買(mǎi)來(lái)時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞?？梢圆扇z查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無(wú)誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。

1.3 排除電源故障

在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～4.8V之間屬正常。若有高壓，聯(lián)機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。

2 聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試

聯(lián)機(jī)仿真必須借助仿真開(kāi)發(fā)裝置、示波器、萬(wàn)用表等工具。這些工具是單片機(jī)開(kāi)發(fā)的最基本工具。

信號(hào)線是聯(lián)絡(luò)8031和外部器件的紐帶，如果信號(hào)線連結(jié)錯(cuò)誤或時(shí)序不對(duì)，那么都會(huì)造成對(duì)外圍電路讀寫(xiě)錯(cuò)誤。51系列單片機(jī)的信號(hào)線大體分為讀、寫(xiě)信號(hào)線、片選信號(hào)線、時(shí)鐘信號(hào)線、外部程序存貯器讀選通信號(hào)（PSEN）、地址鎖存信號(hào)（ALE）、復(fù)位信號(hào)等幾大類(lèi)。這些信號(hào)大多屬于脈沖信號(hào)，對(duì)于脈沖信號(hào)借助示波器（這里指通用示波器）用常規(guī)方法很難觀測(cè)到，必須采取一定措施才能觀測(cè)到。應(yīng)該利用軟件編程的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如對(duì)片選信號(hào)，運(yùn)行下面的小程序就可以檢測(cè)出譯碼片選信號(hào)是否正常。

MAIN:MOV DPTR,#DPTR ;將地址送入DPTR

MOVX A,@DPTR ;將譯碼地址外RAM中的內(nèi)容送入ACC

NOP ;適當(dāng)延時(shí)

SJMP MAIN ;循環(huán)

執(zhí)行程序后，就可以利用示波器觀察芯片的片選信號(hào)引出腳（用示波器掃描時(shí)間為1μs／每格檔），這時(shí)應(yīng)看到周期為數(shù)微秒的負(fù)脈沖波形，若看不到則說(shuō)明譯碼信號(hào)有錯(cuò)誤。

對(duì)于電平類(lèi)信號(hào)，觀測(cè)起來(lái)就比較容易。例如對(duì)復(fù)位信號(hào)觀測(cè)就可以直接利用示波器，當(dāng)按下復(fù)位鍵時(shí)，可以看到8031的復(fù)位引腳將變?yōu)楦唠娖剑灰坏┧砷_(kāi)，電平將變低。

總而言之，對(duì)于脈沖觸發(fā)類(lèi)的信號(hào)我們要用軟件來(lái)配合，并要把程序編為死循環(huán)，再利用示波器觀察；對(duì)于電平類(lèi)觸發(fā)信號(hào)，可以直接用示波器觀察。

下面結(jié)合在自動(dòng)配料控制系統(tǒng)中鍵盤(pán)、顯示部分的調(diào)試過(guò)程來(lái)加以說(shuō)明。本系統(tǒng)中的鍵盤(pán)、顯示部分都是由并行口芯片8155擴(kuò)展而成的。8155屬于可編程器件，因而很難劃分硬件和軟件，往往在調(diào)試中即使電路安裝正確沒(méi)有一定的指令去指揮它工作，也是無(wú)法發(fā)現(xiàn)硬件的故障。因此要使用一些簡(jiǎn)單的調(diào)試程序來(lái)確定硬件的組裝是否正確、功能是否完整。在本系統(tǒng)中采取了先對(duì)顯示器調(diào)試，再對(duì)鍵盤(pán)調(diào)試。

（1）顯示器部分調(diào)試為了使調(diào)試順利進(jìn)行，首先將8155與LED顯示分離，這樣就可以用靜態(tài)方法先測(cè)試LED顯示，分別用規(guī)定的電平加至控制數(shù)碼管段和位顯示的引腳，看數(shù)碼管顯示是否與理論上一致。不一致，一般為L(zhǎng)ED顯示器接觸不良所致，必須找出故障，排除后再檢測(cè)8155電路工作是否正常。對(duì)8155應(yīng)進(jìn)行編程調(diào)試時(shí)，分為兩個(gè)步驟：第一，對(duì)其進(jìn)行初始化（即寫(xiě)入命令控制字，最好定義為輸出方式）后，分別向PA、PB、PC三個(gè)口送入#0FFH，這時(shí)可以利用萬(wàn)用表測(cè)試各口的位電壓為3.8 V左右，若送入#00H，這時(shí)各口的位電壓應(yīng)為0.03 V；第二，將8155與LED結(jié)合起來(lái)，借助開(kāi)發(fā)機(jī)，通過(guò)編制程序（最好采用“8”字循環(huán)程序）進(jìn)行調(diào)試。若調(diào)試通過(guò)后，就可以編制應(yīng)用程序了。

（2）鍵盤(pán)調(diào)試一般顯示器調(diào)試通過(guò)后，鍵盤(pán)調(diào)試就比較簡(jiǎn)單，完全可以借助于顯示器，利用程序進(jìn)行調(diào)試。利用開(kāi)發(fā)裝置對(duì)程序進(jìn)行設(shè)置斷點(diǎn)，通過(guò)斷點(diǎn)可以檢查程序在斷點(diǎn)前后的鍵值變化，這樣可知鍵盤(pán)工作是否正常。

以上討論了借助簡(jiǎn)單工具對(duì)單片機(jī)硬件調(diào)試的方法，這些方法如果利用得好，就可以大大縮短單片機(jī)的開(kāi)發(fā)周期。