溫艷艷

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試方法

溫艷艷

(天津現(xiàn)代職業(yè)技術(shù)學(xué)院 天津300350)

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是單片機(jī)研發(fā)和應(yīng)用中必不可少的重要環(huán)節(jié)。主要介紹了單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試方法。首先調(diào)試單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件組成部分，對(duì)硬件部分進(jìn)行逐一組裝及調(diào)試。其次，進(jìn)行單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的軟件調(diào)試。最后，對(duì)單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一調(diào)試。在不同工作環(huán)境下，系統(tǒng)調(diào)試又分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。不同的調(diào)試目的和作用也因所處不同階段有所差異。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試目的是排查出系統(tǒng)軟硬件設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題，從而達(dá)到控制要求。

單片機(jī) 硬件調(diào)試方法 軟件調(diào)試方法

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試是單片機(jī)研發(fā)和應(yīng)用中必不可少的重要環(huán)節(jié)。在不同工作環(huán)境下，系統(tǒng)調(diào)試又分為模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。不同的調(diào)試目的和作用也因所處不同階段有所差異。本文主要就單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的調(diào)試方法進(jìn)行闡述。

1 系統(tǒng)硬件的調(diào)試方法

1.1 硬件調(diào)試工具

硬件調(diào)試前要準(zhǔn)備以下調(diào)試工具：

①單片機(jī)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)。②萬(wàn)用表。萬(wàn)用表是硬件電路調(diào)試過(guò)程中最常用的工具，主要用于測(cè)量通斷、兩點(diǎn)間的阻值、測(cè)試點(diǎn)的電壓值等。萬(wàn)用表分指針式和數(shù)字式，兩者各有特點(diǎn)，具體用哪一種萬(wàn)用表視需要而定。③邏輯筆。邏輯筆是數(shù)字電路調(diào)試過(guò)程中的重要工具。運(yùn)行循環(huán)程序后，用邏輯筆測(cè)量譯碼器的輸出端，若邏輯筆上紅、綠發(fā)光管交替點(diǎn)亮，則說(shuō)明譯碼器工作正常；否則譯碼器工作不正常。這樣就可判斷譯碼器工作是否存在故障。④函數(shù)信號(hào)發(fā)生器。函數(shù)信號(hào)發(fā)生器能產(chǎn)生所需信號(hào)的幅度和頻率，產(chǎn)生模擬信號(hào)和脈沖信號(hào)。其作為電路的信號(hào)輸入源，是硬件電路調(diào)試過(guò)程的必要工具之一。⑤邏輯分析儀。邏輯分析儀是分析數(shù)字系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)軟、硬件最有利的工具，可以保存顯示各種觸發(fā)前后所獲取的信號(hào)，提供軟件和硬件分析的相關(guān)數(shù)據(jù)依據(jù)，以便快速找出軟、硬件的錯(cuò)誤。它主要在硬件的動(dòng)態(tài)調(diào)試過(guò)程中使用。⑥示波器。示波器是一種綜合性的信號(hào)特性測(cè)試儀及比較儀，既能測(cè)試信號(hào)的不同幅度，也能測(cè)試信號(hào)的周期、頻率、相位及多個(gè)信號(hào)的相位差，還能測(cè)試調(diào)制信號(hào)的參數(shù)，估計(jì)信號(hào)的非線性失真等。更重要的是，測(cè)試脈沖信號(hào)各參數(shù)時(shí)，示波器擁有不可替代的地位。

1.2 硬件調(diào)試過(guò)程

準(zhǔn)備好調(diào)試所用的儀器后，即可進(jìn)入硬件調(diào)試過(guò)程。

1.2.1 靜態(tài)調(diào)試

靜態(tài)調(diào)試是用戶系統(tǒng)未工作前的硬件檢查過(guò)程。靜態(tài)調(diào)試的步驟包括：

①硬件電路安裝完畢后，檢查焊接印制電路板連線。仔細(xì)核對(duì)印制電路板上的焊接元件，找出安裝連接錯(cuò)誤，并及時(shí)更正。②使用萬(wàn)用表檢查硬件的通斷狀態(tài)及電路值是否符合要求，重點(diǎn)檢查電源有無(wú)短路現(xiàn)象。③把系統(tǒng)電源加至給定電壓并連接到系統(tǒng)板上。打開(kāi)電源，檢查上電源端的額定電壓值。在斷電狀態(tài)下將每個(gè)芯片逐個(gè)插入印制板上相應(yīng)的座上，觀察各組芯片的插接方向。每放入1組芯片，加額定電壓，觀察電源是否有異常。電路中所需芯片安裝完畢后，如正常工作，可進(jìn)入下一步調(diào)試。④整體調(diào)試。開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與應(yīng)用系統(tǒng)板完成搭接后，檢查接線是否正確，如通過(guò)整體檢查并正常無(wú)誤，完成靜態(tài)調(diào)試工作，繼續(xù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試。

1.2.2 動(dòng)態(tài)調(diào)試

動(dòng)態(tài)調(diào)試即聯(lián)機(jī)仿真調(diào)試，指在調(diào)試中對(duì)系統(tǒng)樣機(jī)的各種硬件故障進(jìn)行排查。各元件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤只能通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)試找出。把應(yīng)用系統(tǒng)分成不同小組，進(jìn)行分組調(diào)試。編制小組測(cè)試程序，將程序下載到相應(yīng)小組中，運(yùn)行測(cè)試程序。各小組電路調(diào)試正常后加入系統(tǒng)，若出現(xiàn)故障，及時(shí)協(xié)調(diào)各個(gè)電路的通信問(wèn)題，使所有電路接入系統(tǒng)后各部分仍能正常運(yùn)行。

2 系統(tǒng)軟件的調(diào)試方法

軟件設(shè)計(jì)與調(diào)試的基本任務(wù)是通過(guò)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)軟件的匯編、連接、運(yùn)行來(lái)找出程序中的錯(cuò)誤，并及時(shí)改正。軟件調(diào)試的方法一般是：先獨(dú)立調(diào)試，后聯(lián)機(jī)調(diào)試；先單步調(diào)試，后運(yùn)行調(diào)試。

2.1 先獨(dú)立調(diào)試，后聯(lián)機(jī)調(diào)試

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中軟件與硬件應(yīng)相輔相成，完成工作要求。軟件依附于硬件，應(yīng)對(duì)各軟件分組調(diào)試，將無(wú)關(guān)硬件的程序模塊單獨(dú)調(diào)試運(yùn)行，相關(guān)硬件的程序模塊仿真調(diào)試運(yùn)行。各程序模塊都獨(dú)立調(diào)試完成后，可將應(yīng)用系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)系統(tǒng)與主機(jī)連接起來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。各程序在獨(dú)立調(diào)試中，可排除內(nèi)部的語(yǔ)法錯(cuò)誤和邏輯錯(cuò)誤，減少聯(lián)機(jī)調(diào)試時(shí)的錯(cuò)誤，提高聯(lián)機(jī)調(diào)試的工作效率。

2.2 先單步調(diào)試，后運(yùn)行調(diào)試

調(diào)試過(guò)程中，找出程序與硬件電路故障的有效方法是采用單步運(yùn)行方式調(diào)試。調(diào)試程序時(shí)，觀察指令是否正常運(yùn)算，硬件工作過(guò)程中的計(jì)算運(yùn)行指令是否正常工作，及時(shí)找出故障并排除。為了提高調(diào)試速度，一般采用全速判點(diǎn)運(yùn)行方式將錯(cuò)誤定位在一個(gè)較小的范圍內(nèi)，然后再對(duì)錯(cuò)誤的程序段采用單步運(yùn)行方式找出錯(cuò)誤位置，這樣就可以提高調(diào)試的效率。單步調(diào)試成功后，再進(jìn)行系統(tǒng)的連續(xù)不間斷運(yùn)行調(diào)試，從而找出單步運(yùn)行中未發(fā)現(xiàn)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。

3 系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)綜合調(diào)試

單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)經(jīng)硬件和軟件調(diào)試后，還應(yīng)在工作現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)展實(shí)時(shí)監(jiān)控運(yùn)行調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)軟件和硬件進(jìn)行檢查，測(cè)試其各項(xiàng)規(guī)定指標(biāo)，以保證系統(tǒng)達(dá)到相關(guān)的設(shè)計(jì)要求。但是，在某些特殊工作環(huán)境中，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的運(yùn)行會(huì)發(fā)生變化，在各種干擾較嚴(yán)重的情況下，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行之前無(wú)法預(yù)測(cè)將要出現(xiàn)的問(wèn)題，這時(shí)必須通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試找出問(wèn)題，并加以解決。

總之，應(yīng)用系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)綜合調(diào)試過(guò)程是最終檢查系統(tǒng)是否正常運(yùn)行的重要步驟，經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中的潛在錯(cuò)誤，解決系統(tǒng)存在的問(wèn)題，才能使系統(tǒng)安全可靠地工作。

［1］ 李全利. 單片機(jī)原理及應(yīng)用技術(shù)[M]. 北京：高等教育出版社，2002.

［2］ 王福瑞. 單片機(jī)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)大全[M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社，1998.

［3］ 李學(xué)海. PIC單片機(jī)原理[M]. 北京：航空航天大學(xué)出版社，2004.

On Debugging Method of MCU Application System

WEN Yanyan
(Tianjin Modern Vocational Technology College，Tianjin 300350，China)

The debugging of single chip microcomputer(MCU)application system plays an indispensable role in the development and application of MCUs.This paper mainly introduces debugging method of MCU application system.First debug hardware of MCU application system，and then debug and assemble the hardware part one by one.Secondly，proceed with the software debugging stage.Finally，carry out the unified debugging of the system.Under different working conditions，system debugging is divided into simulation debugging and commissioning.There are differences between debugging purposes and functions due to the differences in different periods.The debugging purpose of MCU application system is to screen out problems existing in the system hardware design and software design，so as to achieve control requirements.

MCU；hardware debugging method；software debugging method

TP36

：A

：1006-8945(2016)05-0063-02

2016-04-01