PIC单片机的在线调试说明

在线调试器（ICD）是一种非常强大且有效的工具，可以在硬件级别对基于微控制器的系统进行实时调试，它允许您在目标微控制器运行，停止和单步执行程序被嵌入到实际电路中。暂停后，可以实时检查和修改程序变量，特殊功能寄存器（SFR），RAM和EEPROM的位置，从而帮助设计人员一起调试固件和硬件。在本文中，我将描述PIC单片机中的在线调试技术，并通过使用PIC16F887单片机的测试项目演示调试过程。尽管大多数ICD的操作是相似的，但在这里我将结合使用mikroICD器件的mikroElektronika的PICFlash以及用于PIC编译器的mikroC Pro进行说明。

ICD在调试PIC编程中

理论

ICD是硬件连接在PC和目标微控制器之间的设备，可以快速，轻松地调试实时应用程序。 ICD由PC上运行的调试应用程序工具控制。调试工具允许设计人员通过将断点插入到程序0r中来单步执行程序，从而减慢微控制器的运行速度。在执行了一条指令或一组指令之后，可以检查程序变量和内部寄存器的值，并在需要时进行修改。这有助于快速识别源代码中的错误和错误，从而加快项目的开发过程。

PICMicro中的ICD

在PIC单片机中，可通过与在线串行编程（ICSP）相同的引脚（即ICSPDAT（或PGD），ICSPCLK（或PGC），V PP）来实现在线调试。 sub》/MCLR（编程模式电压），V DD （电源电压）和V SS （地）。这使制造商可以将ISCP编程和在线调试功能集成到单个设备中。在调试过程中，ICD设备会向目标微控制器的程序存储器中添加额外的代码块（以及用户应用程序），该代码块与调试应用程序进行交互。并通过同一条编程电缆将变量值，内部寄存器值和其他详细信息发送到PC。

例如，Microchip的MPLAB ICD2和ICD3既是选定PIC MCU和dsPIC DSC的编程器又是实时调试器。 ICD的功能由PC上运行的MPLAB集成开发环境（IDE）应用软件控制。在调试期间，可通过MPLAB IDE界面以交互方式访问目标微控制器的所有可用功能。这些功能使您能够以单步模式运行程序，将断点插入程序，检查寄存器和变量，并根据需要修改它们。

尽管ICD是一种非常有价值的调试工具，但它并不是不惜一切代价。 ICD的两个主要缺点是：1）它使用目标微控制器的一些内存，并且2）它占用目标微控制器的一些I/O引脚以与PC通信。因此，在调试时，目标微控制器的PGD，PGC和MCLR引脚不能用于任何其他目的。

带有mikroICD的PICFlash

带有mikroICD的PICFlash是用于PIC12，PIC16和PIC18系列微控制器的编程器和在线调试器。它由mikroElektronika制造，并受其所有PIC编译器（mikroC，mikroBasic和mikroPascal）支持。设备通过USB接口与PC通信，该接口还为ICD提供必要的电源。它通过PGC，PGD，V PP /MCLR和电源引脚连接到目标PIC微控制器。当该器件用作独立编程器时，在将HEX文件加载到目标PIC微控制器之后，释放前三个引脚。但是，如果将其用于在线调试，则这三个引脚用于与PC进行通信，因此不能用于任何其他目的。

带有mikroICD的PICFlash ：程序员+在线调试器

使用mikroICD安装PICFlash的软件

您可以找到详细信息有关此信息，请参见mikroICD手册。设置该器件的最简单方法是首先下载PIC编译器。请注意，此设备无法与任何其他方的编译器一起使用，因此您需要使用mikroElektronika编译器之一才能使其正常工作。以下步骤介绍了用于mikroC Pro for PIC编译器的带有mikroICD的PICFlash的软件安装和设置。

首先，从HERE下载适用于PIC编译器的mikroC Pro并将其安装在PC上。/span》

安装完成后，它将询问您是否要安装mikroProg Suite for PIC。同意，然后安装。

下一步，它将询问您是否要安装驱动程序formikroProgprogrammer。说是，然后选择适合您的操作系统的驱动程序文件，然后安装它。您完成了！

使用带有mikroICD的PICFlash进行调试

第一步使用mikroICD正在用所选的编译器编写应用程序，例如mikroC Pro for PIC。编译器的IDE提供了调试功能，例如逐步运行程序，使用断点暂停程序执行，检查内部寄存器的状态，跟踪程序中变量的值等。请阅读mikroICD手册以获取更多详细信息。我将在我们的测试项目中说明调试过程，该项目使用PIC16F887微控制器和LM34DZ传感器测量环境温度并将其显示在LCD上。该项目的电路图如下所示，这是不言自明的。每次读取温度时，它的工作方式都是如此。按下开关，微控制器从LM34DZ读取温度样本并将其显示在LCD上。您可以看到，在默认情况下，开关输出为高，按下开关时输出为低。我正在为此实验设置使用mikroElektronika的PIC Ready 1板。它是用于28和40引脚PIC微控制器的快速原型板。该开发板配有PIC16F887微控制器，预装了串行引导加载程序，但实际上不适用于我们的情况。但是，该开发板也确实包含带有mikroICD的PICFlash连接器。 PIC Ready 1板上的用户手册描述了有关板上连接的更多信息。

用于调试PIC16F887单片机系统的电路图

实验设置：带有mikroICD的PIC-Ready1板和PICFlash

所以让我再次简要描述整个场景，以便更清楚地了解我们正在尝试在这里做。我们有一个PIC16F887微控制器电路，该电路可以读取LM34DZ传感器的模拟输出，将其转换为温度（°F），并在LCD上显示。该微控制器通过ICSP引脚连接到mikroICD（PIC编程器+ ICD）。 mikroICD也通过USB端口连接到PC。 mikroICD调试工具已嵌入PIC编译器的mikroC Pro中，因此可以从那里进行操作。我们将使用调试工具对加载到微控制器中的程序进行单步调试，并观察变量值。同时，随着每条指令的执行，其效果也可以在真实的硬件电路中观察到。

mikroICD调试过程

首先，使用以下源代码创建一个新项目，以读取LM34DZ输出并在LCD屏幕上显示测得的温度。如果您是首次使用mikroC编译器，请阅读在mikroC Pro for PIC中创建第一个项目，以了解如何在mikroC Pro for PIC中创建新项目。编译之前，请转到“编辑项目”窗口，然后将生成类型选择为ICD Debug。该选项将使mikroICD将调试代码与用户应用程序一起加载到微控制器中。

/*

* 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

}

下载mikroC项目文件

为构建类型选择ICD调试可进行在线调试

您保存此方案，然后单击 Build + Program （或按F4键）来编译编程并将其加载到目标微控制器中。 mikroICD必须连接到PC的USB端口以及目标微控制器。它会自动启动 PIC的mikroProg Suite ，这是PC上将HEX文件传输到micrcontroller中所需的应用程序软件。现在已经加载了应用程序和调试代码，是时候使用调试功能了，看看它如何工作。

要开始调试，请从菜单中选择 Start Debugger 选项。 运行下拉菜单或使用功能键［F9］。现在，您可以通过按［F8］键逐行执行程序。在执行过程中，默认情况下将以蓝色突出显示下一步执行的程序行（请参见下图）。

要执行的下一条指令将以蓝色突出显示

可以在监视窗口上监视程序的实时执行。您可以选择要监视的任何寄存器和变量，并将它们添加到监视窗口。转到查看-》调试Windows-》监视窗口选项以获取“监视”窗口。从变量列表中选择要观察的变量，然后通过单击显示的+号将它们添加到窗口中。在下图中，我正在调试期间监视四个变量。它们是 ADC_Value，PressSwitch，ADRESH 和 ADRESL 。 ADC_Value 是用户定义的整数变量，用于存储10位A/D结果。 PressSwitch 是输入端口RC0，因为轻触开关处于打开状态，所以它为高。 ADRESH 和 ADRESL 是8位内部寄存器，用于存储10位A/D转换结果。最低有效8位存储在 ADRESL 中，其余2个最高有效位存储在 ADRESH 中。

将寄存器和变量添加到监视窗口

正如我之前提到的，在在线调试中，只要执行一条指令，在实际的硬件电路中也会观察到其效果。例如，当执行 LCD_Init（）例程时，LCD屏幕上会出现一个闪烁的光标。这表明您 LCD_Init（）例程和您的LCD硬件接口都正常工作。

当LCD_Init例程处于运行状态时，会出现一个闪烁的光标。执行

按住［F8］键，直到执行 Lcd_Out（1，1，txt），您将看到显示的“ txt”字符串在液晶显示屏上。继续按下［F8］功能键，单步执行将继续直到达到 if（！PressSwitch）条件。默认情况下，读取温度开关处于打开状态，而 PressSwitch 为“ 1”，因此不满足 If条件。因此，如果再次按下［F8］键，执行将跳至 while（1）语句。它将继续在 if 和 while 语句之间来回移动，直到您按下电路板上的Read Temp开关。

等待直到按下Read Temp键

当 if（！PressSwitch）指令以蓝色突出显示时，按 Read Temp 切换并点击［F8］，执行将进入if语句内。按［F8］键将再次执行单步执行。当执行 ADC_Read（0）时， ADC_Value ， ADRESH 和 ADRESL 的值也会改变。 监视窗口。

在if语句中的执行从按下“读取温度”按钮（PressSwitch = 0）开始执行

监视窗口中的ADC_Value显示ADC结果

接下来，显示 ADC_Value 和 temp Lcd_Out（1、7，temp）时，将更新em》变量并在LCD上以°F为单位显示温度。

运行到光标 ［F4］和 breakpoint 功能，以加快调试过程。使用［F4］功能键，可以让程序执行直到到达光标位置。类似地，使用断点允许将故意停止放置在所需的程序行上。下表显示了mikroICD中各种调试功能键的摘要。此外，在调试过程中，您还可以从监视窗口修改程序变量的值。 用户手册中描述了mikroICD调试工具的更高级功能。

mikroICD调试工具中的主要功能键
       责任编辑：wv