淺談單片機調試方法

1. 利用I/O
1.1 利用LED進行可視化管理
這種方法需要有多余的I/O。（如果可能，也可以將實現次要功能的I/O暫時借來一用。）
其電路很簡單，一個LED通過限流電阻接到VCC電源。I/O設置為輸出方式。
我們可以用下面的宏來定義LED的操作。
#define LED_YELLOW_ON() PA6D=0
#define LED_YELLOW_OFF() PA6D=1
#define LED_YELLOW_FLASH() PA6D^=1
舉個例子說明它的用法。在低功耗的產品設計中，我們一般采用“睡眠?醒來工作?睡眠?醒來工作”的工作模式，其程序結構如下：
while(1)
{
HLT = 1; //進入睡眠
nop();
clear_WDT(); //清看門狗

//醒來，處理各種事務
}
如果我們在程序醒來時點亮LED，事務處理完畢時熄滅LED，那么我們就能“看見”程序的工作狀態，LED將周期性地閃爍。這就是我們稱之為可視化管理的原因。（不記得在哪本書上看到“可視化管理”這個概念，我借用一下）
其軟件結構是這樣：
while(1)
{
HLT = 1; //進入睡眠
nop();
clear_WDT(); //清看門狗

LED_YELLOW_ON(); // debug
//醒來，處理各種事務
LED_YELLOW_OFF(); // debug
}
其實有些仿真器已經提供了這種監視程序睡眠狀態的方法。如果沒有提供，就可以用以上方法自行實現。
它的使用很靈活。比如可以用來在雙時鐘系統中監視快時鐘的打開和關閉情況（慢時鐘一般總是打開，因為要用作實時時鐘的時鐘源，而且慢時鐘耗電很小）。你可以在打開快時鐘時點亮LED,關閉快時鐘時熄滅LED,這樣一來快時鐘的打開和關閉就一目了然了。
你也可以在某個中斷中將LED的狀態取反(使用LED_YELLOW_FLASH())，用來監視此中斷的產生是否正常。雖然設置斷點也可以知道中斷是否產生，但會中斷程序的執行，造成不便。
如果你想知道程序有沒有執行到某個地方，你也可以將LED_YELLOW_FLASH()放到該位置。
依次類推，你可以用這個方法觀察任何你想觀察的事件。
當然你必須互斥地觀察不同的事件。就是說，對于一個LED，在一次調試中，一般只能觀察一個事件，否則你自己也弄不清LED的變化到底是代表發生哪一事件。
另外，你還可以同時使用兩個或者更多不同顏色的LED來監視不同的事件，前提你有多余的I/O。
不中斷程序的執行，又能看到程序的執行情況，應該說是一種很有效的調試程序的方法。相比開發工具所提供的單步、斷點、觀察變量等調試手段，這可以算是一種有效的補充。
1.2 利用示波器測試時間
利用上面的方法，再加一個示波器，就可以測量程序執行的時間了。（你可以自己決定
接不接LED）。
比如，在初始化程序中，在打開總中斷之前，寫如下代碼：
LED_YELLOW_ON()；
nop();
LED_YELLOW_OFF();
使用示波器，在捕獲模式下，你應該能捕獲到一個脈沖，測試它的寬度，假如為30.5us。以OKI ML610Q431為例，一條nop指令包括1 cycles，1 cycles包括1 system clock。這里system clock等于振蕩周期。（注意，不同的單片機對cycles, system clock的定義是不同的，需要參考各自的用戶手冊）。
那么我們可以這樣計算振蕩器的頻率：1*1*(1/f)=30.5/1000000.
f=32786Hz
當然，如果示波器測量精度不夠，可以多放幾個nop指令，計算時再求平均。如果嫌示波器的捕獲模式太麻煩，還可以采用循環結構，輸出一串方波。比如：
while(1)
{
LED_YELLOW_ON()；
nop();
LED_YELLOW_OFF();
nop();
clear_WDT(); //清看門狗
}
這種方法的使用也很靈活。你可以用來測試主循環的執行時間，調用某個函數所花的時間，以及某個中斷處理的時間（不包括響應中斷和退出中斷的時間）等等。
當你發現某些時候主循環的執行時間特別長時，可以采用逐步縮小范圍的方法來找出到底是哪個函數花費時間長，有沒有可能將其優化。
下面是測試主循環執行時間的程序結構。
while(1)
{
HLT = 1; //進入睡眠
nop();
clear_WDT(); //清看門狗

LED_YELLOW_ON(); // debug
Fun1();
Fun2();
Fun3();
Fun4();
LED_YELLOW_OFF(); // debug
}
如果發現上面的執行時間異常（比如太長），你可以調整測試的位置，如下所示：
while(1)
{
HLT = 1; //進入睡眠
nop();
clear_WDT(); //清看門狗

Fun1();
LED_YELLOW_ON(); // debug
Fun2();
Fun3();
Fun4();
LED_YELLOW_OFF(); // debug
}
這樣，你就可以確定執行時間過長是不是因為Fun1()引起。如果不是，則繼續調整測試位置，逐個排除，直到找到真正費時的函數，對其進行分析，看看有沒有可能優化。
當然，我們還可以用兩個或更多I/O對多個事件進行邏輯分析，觀察他們的先后順序以及測試其時間間隔。這種方法也很有用，很靈活。在此不詳述。
2. 利用LCD進行可視化管理
如果你的產品帶LCD顯示，又沒有多余的IO可供調試，或者你只是想臨時的調試某個
功能，那么你可以臨時使用LCD上的某個圖標來指示某個事件。當某個事情發生時，顯示該圖標，否則清除該圖標。
如果想在程序運行中獲得更復雜、更豐富的信息，可以對不同的事件顯示不同的數值。
3. 小結
不中斷程序的執行，又能觀察程序的執行情況，應該說是一種很有效的調試程序的方法。
相比開發工具所提供的單步、斷點、觀察變量等調試手段，這可以算是一種有效的補充。
實際上，這些調試方法很像PC應用開發的printf調試手段。它可以在不打斷程序運行
的情況下，借助于I/O，LED，示波器，數碼管或LCD顯示，給出各種各樣的提示信息，幫助我們調試程序。