歡迎大家來到C語言單片機(jī)編程課堂。前面一課我們了解了單片機(jī)編程與嵌入式開發(fā)內(nèi)容，這節(jié)課我們來學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)環(huán)境Keil，并使用keil完成單片機(jī)編程第一個實驗任務(wù)。

Keil是由美國Keil Software公司研發(fā)的嵌入式開發(fā)工具，它支持使用匯編語言和C語言開發(fā)單片機(jī)嵌入式程序。Keil提供了不同的工具包用于支持不同指令架構(gòu)的單片機(jī)，在課程中我們主要學(xué)習(xí)51單片機(jī)和ARM指令架構(gòu)的單片機(jī)嵌入式開發(fā)，Keil完全支持51和ARM指令架構(gòu)的單片機(jī)開發(fā)。

Keil開發(fā)工具沒有發(fā)布中文版，但絕大多數(shù)嵌入式開發(fā)工程師都在使用Keil開發(fā)工具，它內(nèi)置了CC++編譯器、匯編編譯器、軟件仿真和硬件仿真。軟件仿真在程序運(yùn)行調(diào)試狀態(tài)下，可以查看模擬單片機(jī)的寄存器、存儲器、I/O口狀態(tài)，也可以查看程序在單片機(jī)內(nèi)部執(zhí)行過程中內(nèi)存的狀態(tài)。有了軟件仿真調(diào)試功能，開發(fā)者在沒有單片機(jī)的情況下，也可以開發(fā)單片機(jī)程序，并查看程序運(yùn)行結(jié)果。硬件仿真可以接入外部仿真器仿真實際運(yùn)行的單片機(jī)。

搭建Keil開發(fā)環(huán)境

安裝Keil開發(fā)工具

搜索Keil官網(wǎng)，進(jìn)入Keil官網(wǎng)網(wǎng)站，在Keil官網(wǎng)我們主要下載MDK-Arm和C51兩個安裝包，C51用于51系列單片機(jī)開發(fā)，MDK-Arm用于ARM指令架構(gòu)的系列單片機(jī)開發(fā)。

分別下載C51和MDK-Arm到本地，先安裝C51開發(fā)工具，C51安裝完成后，再安裝MDK-Arm（安裝路徑選擇C51的安裝路徑）。

安裝STC51系列單片機(jī)仿真包

Keil安裝完成后，并不支持STC51系列單片機(jī)的仿真調(diào)試，需要單獨安裝STC51系列單片機(jī)仿真包。進(jìn)入STC（宏晶科技）官網(wǎng)，下載STC-ISP安裝包，STC-ISP是宏晶公司提供的單片機(jī)下載燒錄軟件，是針對STC系列單片機(jī)而設(shè)計的，可下載程序到STC89、12C2052和12C5410等系列的STC單片機(jī)ROM內(nèi)。

下載后解壓縮包，運(yùn)行stc-isp程序，選擇“Keil仿真設(shè)置”標(biāo)簽頁，單擊“添加STC仿真器驅(qū)動到Keil中”按鈕，在彈出的目錄選擇對話框選擇keil的安裝目錄，單擊確定即可完成STC仿真器驅(qū)動。

第一個單片機(jī)實驗

實驗?zāi)康?/strong>

使用keil創(chuàng)建單片機(jī)開發(fā)項目，添加C文件到項目，編寫C代碼控制單片機(jī)I/O口輸出低電平，掌握代碼的仿真調(diào)試，查看單片機(jī)I/O電平變化。

實驗相關(guān)知識

TTL電平

實驗用單片機(jī)為STC89C52RC，實驗涉及到單片機(jī)I/O口的TTL電平檢測。TTL電平信號規(guī)定+5V等價于邏輯“1”，0V等價于邏輯“0”，使用Keil進(jìn)行仿真調(diào)試時，若I/O口某位輸出“0”，則為低電平，輸出“1”則為高電平。

單片機(jī)I/O口

單片機(jī)I/O口用于單片機(jī)與外部設(shè)備的連接并控制外部設(shè)備。STC89C52RC有4個8位的雙向I/O口，即可用于外部設(shè)備輸入數(shù)據(jù)到單片機(jī)，也可以用于單片機(jī)向外部設(shè)備輸出數(shù)據(jù)或控制指令。

上圖的P0、P1、P2、P3為單片機(jī)的I/O口，每個I/O可以進(jìn)行位控制，按位進(jìn)行操作，每個位的初始邏輯狀態(tài)為1（高電平），使用程序可以改變每個I/O為的邏輯狀態(tài)，從而控制對應(yīng)的外部設(shè)備。例如通過程序?qū)1.0位置為0（低電平）。

實驗過程

創(chuàng)建單片機(jī)開發(fā)項目

啟動keil開發(fā)工具，展開“Project”菜單，選擇“New μVision Project ……”命令，在彈出的“Create New Project”對話框內(nèi)，選擇項目保存位置，輸入項目名稱。

在彈出的“Select Device for target”對話框內(nèi)，選擇列表框內(nèi)的“STC MCU Database”項，在單片機(jī)類型列表框內(nèi)選擇“STC89C52RC”單片機(jī)，然后單擊“OK”按鈕。

添加C文件到項目

單片機(jī)項目創(chuàng)建成功后，需要添加C文件到項目，項目工作窗口如下圖所示。

選擇項目文件窗口“Source Group 1”節(jié)點，單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇“ADD New Item to Group ‘Source Group 1’……”命令，如下圖所示。

在彈出的“Add New Item to Group ‘Source Group 1’”對話框內(nèi)，在文件類型列表框選擇C文件類型，在Name輸入域輸入C文件名稱，這里輸入的是“controllio.c”，輸入完成后，單擊“Add”按鈕。如下圖所示。

C文件“controllio.c”已添加到項目節(jié)點“Source Group 1”節(jié)。

在“controllio.c”編輯窗口，輸入下面的C代碼：

#include
sbit led1 = P1^0;
void main()
{
       led1=0;
}

reg51.h是通用80C51和80C31單片機(jī)的頭文件。頭文件有兩個keil定義的關(guān)鍵字sbit和sfr，sbit用來定義位變量，sfr用來定義地址變量。

sbit的用法：

sbit X = A^n

其中X是位變量，A是一個可進(jìn)行位尋址的變量，n表示變量A的第n位，注意這里的^不是C語言的異或操作符，是keil定義的一個特殊符號，用于確定可進(jìn)行位尋址變量的第幾位。例如代碼：

sbit led1 = P1^0;

sbit定義了led1變量，該變量指向P1口的第0位，若執(zhí)行語句led1=0; 則P1口的第0位被置為低電平。

sfr的用法：

sfr X = 0x80

其中X是地址變量，0x80是一個地址。例如代碼：

sfr P0 = 0x80;

sfr定義了P0變量，該變量指向0x80地址，該地址為單片機(jī)P0口的地址。

C程序仿真調(diào)試

Keil提供了仿真調(diào)試功能，即使在沒有單片機(jī)硬件的情況下，我們也可以判斷C程序在單片機(jī)內(nèi)是否運(yùn)行正常，并跟蹤和調(diào)試C程序完整的執(zhí)行過程。

設(shè)置仿真

在進(jìn)行仿真調(diào)試之前，需要查看Keil是否已設(shè)置了仿真調(diào)試，展開Project菜單，選擇“Options for Targets”命令，在彈出的對話框中，選擇“Debug”標(biāo)簽頁，確定“Use Simulator”被選中。

仿真調(diào)試過程

展開“Debug”菜單，選擇“Insert/Remove Breakpoint”命令，或者用鼠標(biāo)雙擊語句左側(cè)的灰色區(qū)域設(shè)置斷點，如下圖所示。

展開“Debug”菜單，選擇“Start/Stop Debug Session”命令，或按下Ctrl+F5鍵，或單擊工具條上的啟動調(diào)試圖標(biāo)，都可以啟動程序的仿真調(diào)試。

程序啟動后，執(zhí)行到斷點后暫停運(yùn)行，仿真調(diào)試窗口如下圖所示。

通過寄存器窗口可以查看程序執(zhí)行過程中寄存器狀態(tài)的變化，關(guān)于單片機(jī)的寄存器，在后面的實驗中會陸續(xù)講解。匯編指令窗口顯示了程序編譯后的匯編指令，通過該窗口可以查看匯編指令。在代碼窗口可以查看代碼，也可以繼續(xù)執(zhí)行程序，或單步執(zhí)行，或執(zhí)行代碼行，或執(zhí)行到光標(biāo)所在行。

本實驗重點查看仿真單片機(jī)的I/O口狀態(tài)，展開“peripherals”菜單，選擇“I/O-Ports”菜單項，再彈出的子菜單中選擇“Port 1”項。

Keil彈出P1口狀態(tài)對話框，如下圖所示。

從圖中可以看到，當(dāng)前P1口0~7位邏輯狀態(tài)都為1，繼續(xù)執(zhí)行程序，再次查看P1口狀態(tài)。

P1口第0位的邏輯狀態(tài)已經(jīng)發(fā)生了變化，其邏輯狀態(tài)為0。

實驗小結(jié)

通過這次實驗，掌握了Keil編寫單片機(jī)程序的過程，以及如何仿真調(diào)試單片機(jī)程序。實際上，在沒有硬件單片機(jī)的情況下，應(yīng)用Keil仿真調(diào)試工具，完全可以監(jiān)控程序在仿真單片機(jī)中的運(yùn)行狀態(tài)。

本次實驗主要完成單片機(jī)I/O口單個位的控制。下次實驗應(yīng)用EDA仿真工具proteus，設(shè)計單片機(jī)第一個應(yīng)用，使用單片機(jī)I/O口控制發(fā)光二極管。