摆脱仿真器的AVR单片机程序开发设计 - 全文

在开发单片机程序时，有许多人依赖于仿真机，一旦离开了仿真机开发程序时就感觉无从下手。其实对FLASH存贮器单片机，不要仿真机也能方便快速地开发程序。具体可以从以下几方面入手：

一、尽量使用高级语言开发系统程序

您有没有在写汇编程序时，标错一个标号而浪费您大把时间找错或跳转偏移量过大而不得不改动程序结构的经历。其实您如果使用高级语言开发程序，就不会有这样的痛苦。在开发程序时，除了建立一个良好的开发文档外，使用语言的选择也很重要。有许多人认为使用汇编写程序比较精简，而用高级语言开发会浪费很多程序空间，其实这是一种误解。对一个有经验的，而且非常熟悉某种单片机的汇编高手而言，他是能写出比高级语言更精简的代码。而对汇编不是很熟的开发者、或突然更换了一种新的单片机，您能保证一定可以写出比高级语言更简练的代码吗？

高级语言的优越性是汇编语言不能比的：

1、程序移植方便

2、程序的坚固性

3、对数学运算的支持

4、条理清晰的结构化编程，程序的可维护性

5、开发周期短

现在的高级语言编译器（如C编译器）已可以产生代码效率很高的机器代码，因此建议大家能用高级语言实现的程序尽可能使用高级语言写，在对速度和时序要求特严的场合可以采用混合编程的方法来解决。

二、更多的使用软件模拟仿真环境

现在许多单片机都提供软件模拟仿真环境，如AVR单片机

“ style=”color：blue；text-decoration：none；font-weight：normal；“》

AVR单片机就可以在ATMEL公司提供的AVR STUDIO开发平台的模拟仿真环境中进行软件的模拟调试。BASCOM-AVR还提供了更加人性化和配合外部图形界面（键盘、标准LCD显示器等）的软件模拟调试环境。ATMEL的AVR STUDIO是一个开发AVR单片机的集成开发环境，其支持高级语言和汇编语言的源代码级软件模拟调试。

在模拟仿真条件下调试算法、程序流程等可以说和硬件仿真机是没有区别的；而调试延时程序、计算一段程序运行所花的时间等方面，可以说比硬件仿真器更方便，因为许多仿真机（如JTAG ICE）是无法提供程序运行时间等调试参数的。另外，对I/O端口、定时器、UART、中断响应等，在AVR STUDIO中均可实现模拟仿真，用户也可以采用软件的单步运行、设置断点等手段，分析内存和查看AVR中所有的硬件资源的数据以及使用情况。学会使用和以软件模拟仿真为主、已硬件仿真配合的系统开发调试手段可以大大提高项目的开发效率，缩短开发周期。因为，一旦系统整体设计完成，硬件PCB板的设计和制作同软件系统的开发可同时进行。当硬件系统板完成后，软件总体的架构也已经调试完成，既可进行实际的调试阶段。

三、善用目标板上的硬件资源

在许多系统目标板上均有LED、数码管、RS232等附件和接口，其实利用好这些附件接口，也能实现和完成程序的调试开发。我们使用仿真器的目的是要观察单片机内部的状态和数据，利用这些附件和FLASH存贮器多次可擦写的特点，完全可以观察到单片机内部的状态。

AVR单片机是支持ISP的FLASH单片机，开发时可以通过下载电缆将其和PC连成一个整体，在程序编译完后立刻下载到目标MCU中运行。在需要观察单片机内部状态时，可以程序的适当位置加入少部分代码，把MCU的内部状态和数据通过LED、数码管等显示出来。在有RS232通信接口的应用中，可以直接将需要观察的MCU内部状态送到PC机，在PC机上用串口调试器等一些超级终端来显示数据。现在大部分的开发环境本身就提供了超级终端，如ICC、CVAVR、BASC0M-AVR等。由于单片机采用了支持ISP的Flash技术，因此采用高级语言开发系统程序，更多的以软件模拟仿真技术，加上使用串口输出调试数据的开发手段已成为开发单片机和嵌入式系统（如32位ARM的COMMAND调试手段等）的流行和高效的方法。

四、举例

在开发AVR的I2C应用例程时，使用串口输出调试数据的方法介绍。

首先初始化UART.可以看出初始化UART只需要很少的几行代码，在完成程序调试后将可以将其删除。如果你的系统程序本身就需要使用串口，那么初始化UART就没有一行多余的代码了。

void uart_init（void）

UCSRB=（1《

然后我们可以写一个putchar函数，或直接使用标准输入输出库中的putchar函数。

void putchar（unsigned char c）

{

while （！（UCSRA&（1《

接下来只要在需要调试的程序部分调用putchar函数就可以将一些需要查看的MCU中硬件资源的数据和状态送PC机显示了。如要观察I2C中断程序中TWSR寄存器的值，只要在I2C中断程序中插入两行代码就可以了：

#pragma interrupt_handler TWI_ISR:iv_TWI

void TWI_ISR（void）

{

unsigned char temp = TestAck（）；

putchar（temp）；

switch （temp）；//调试完后，本行改为switch（TestAck（）），

//删除上面两行就可以了。

{

case SR_SLA_ACK：

{

fill_rece（）；

TWI_STATE=TWI_RD；

Twi_ACK（）；

Break；

}

。 . 。

}

}

在PC机的超级终端软件中，设置波特率、数据格式后打开串口就可以观察TWSR寄存器的状态值了。