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HarbinHarbinInstituteInstituteofofTechnologyTechnology专业综合实践课程专业综合实践课程（论文（论文））设计题目：ProteusV8的特殊调试与诊断功能的开发1摘要—本文主要以Proteus8.0版本的功能及使用为基础，主要介绍工程的创建、编译器的配置、基本调试等一些基本问题，并探讨Proteus8.0的一些新特点新功能，最后与Proteus7.0做出对比得出结论。关键词—Proteus8.0，Proteus7.0；1.简介Proteus软件是英国LabCenterElectronics公司出版的EDA工具软件（该软件中国总代理为广州风标电子技术有限公司）。它不仅具有其它EDA工具软件的仿真功能，还能仿真单片机及外围器件。它是目前比较好的仿真单片机及外围器件的工具。虽然目前国内推广刚起步，但已受到单片机爱好者、从事单片机教学的教师、致力于单片机开发应用的科技工作者的青睐。同时，Proteus还是一个巨大的教学资源，可以用于模拟电路与数字电路的教学实验、单片机与嵌入式系统的教学实验、微控制器系统的综合实验、创新实验与毕业设计等。Proteus可以与广大学生相结合，打造成一个口袋实验室。在Proteus家族里，Proteus8.0是目前较新的版本（最新的是8.1版），Proteus8.0版本的出现具有重要的意义，它也与其他版本有着很明显的不同，再此进行详细介绍Proteus8.0版本的使用过程。2.使用过程2.1创建新工程假定此时已安装了Proteus8.0版本。选择并点开Proteus8Professional，首先需要新建一个工程，由于本教程是与PCB绘制教程相关联的，所以此时的工程是一个带有原理图、PCB和源代码编译部分的工程。点击File，如图，选择NewProject，将出现新建工程向导部分,在此可以设置文件名（Name）和保存路径（Path）点击Next，在下一页的顶部选项卡中，选择“从选中的模板中创建原理图”（CreateaSchematicfromtheselectedtemplate），在此可选择默认（DFAULT）。如果不需要绘制原理图，可直接选择Donotcreateaschematic。2继续点击Next，选择“从选择的模板中创建PCB设计”（CreateaPCBlayoutfromtheselectedtemplate），在此可继续选择默认（DFAULT）。如果不需要进行PCB设计，可直接选择DonotcreateaPCBlayout。由于本教程需要仿真，所以继续点击Next，在仿真页面选择CreateFirmwareProject，并设置Family（系列）-8051，Contoller（控制器）-AT89C51，Compiler（编译器）-ASEM-51，也就是在此设计外部代码编译器。如果不需要进行仿真，则可直接选择NoFirmwareProject即可。点击Next，新工程便创建完毕。此时的新工程包含原理图设计部分、PCB绘制部分和源代码部分。2.2在Proteus中进行汇编代码的调试Proteus8.0版本自身支持汇编语言，故先以汇编语言为例。由于前面已经设置过外部代码编译器，所以此时工程包含SourceCode（源代码），如果前面没设置或者不小心删除后，也可以在此新建，方法为点击Source，3选择CreateProject，再次设置Family（系列）-8051，Contoller（控制器）-AT89C51，Compiler（编译器）-ASEM-51即可。Proteus8.0或以上版本自带源代码编辑、编译器，所以不再需要外部文本编辑器。具体操作界面如图所示，在指定位置(Writeyourcodehere)进行编码。此时，编译器、原理图、源代码都已准备好，点击Build，选择Build下的BuildProject或者RebuildProject编译固件。如果代码错误，系统会自动提示哪行代码出现错误，比如下图：系统在下方IDE的底部面板上显示错误提示，即main.asm的汇编程序第41行出现错误，错误为“illegalstatementsyntax”，鼠标直接点击这句错误提示，系统将自动跳转到出错的代码处，这对于查错改错十分方便如果编译成功，系统不显示错误。其编译的输出也显示在下方IDE的底部面板上，最终编译成功后，能得到一个编译成功的信号。系统自动生成名为Debug.hex的文件，并自动拷入到前面的原理图中，点击按钮即可仿真运行。这也是Proteus8.0版本与以往版本的不同之处，该版本不再需要用Keil编程后生成.Hex文件再手动拷入到原理图中，一切都是自动完成的，节约了很多时间。同时，Proteus8.0或以上版本支持C51语言的编译和调试，这需要电脑本身已经安装Keil或者IAR等可以编译C51语言的软件。Proteus自带汇编语言的编译器，如果想编译C51，则需要找到电脑中安装的编译环境，也可以到网上Download，具体如图：4点击Config，在下拉菜单中选择CompilersConfiguration，自动弹出如下界面：这个对话列出了所有支持的编译器，并指示是否被安装和配置。按下对话框底部的检查全部按钮（Checkall），Proteus将扫描你的计算机，检查安装好的编译器。如果找到Proteus支持的编译器，Proteus将自动进行配置并在Proteus中调用这些编译器编译源代码。其余的编译器，Proteus自动给出下载（Download）或者下载链接（GotoWebsite），读者可根据自身要求选择下载。值得注意的是，其中有些编译器的下载是需要收费的。编译成功后，如果想观察代码的单步运行，则需要进行如下操作：首先要确定Proteus没有运行仿真，处于停止状态。通过“仿真控制面板”暂停按钮启动仿真或暂停。启动仿真后，源程序页面自动变为下图格式：5现在说明如何设置断点，对于上图，要在0111处设置断点，只需在需要设置断点的代码处双击鼠标左键即可，断点指示器（一个小红点）将出现在代码的左侧；如果误设了断点，只需在这行再次双击（或从代码窗口中点击鼠标右键选择取消）即可取消，效果如下图：如果现在点击运行程序，程序执行到断点代码处将自动停止。到达断点后，可以通过源代码窗口右上角或VSMStudio调试菜单中的常用命令单步执行代码。另外可以使用快捷键F10和F11分别进行单步跳过调试和单步进入函数内部调试。如图：此时，还可以观看该代码处的寄存器参数等，具体设置为：点击Debug，在下拉菜单中选择所需要观测的参数。可以观看8051CPURegisters、8051CPUSFRMemory、8051CPUSourcecode等等。其中寄存器的状态如下（8051CPURegisters）：62.3在Proteus中进行C代码的调试如果用C51编程，则代码的调试与汇编语言代码的调试十分相似,具体如下：首先，由于本人电脑没有安装有关C51编译的软件，故用Proteus8.0版本本身自带的一个例子为例。打开Proteus8.0之后，点击File，选择NewProject，这时弹出如下对话框如下图，选择FromDevelopmentBoard（从开发板），并选择PIC16系列下的F1Release开发板，点击Finish，调用完毕。此时的原理图如下图：7源程序如下：当Proteus没有进行仿真，处于停止状态时，才可以进行调试，这一点与汇编语言的调试完全一样。该案例包含很多源文件，所以需要在下拉菜单里选择具体的文件来进行调试，如下图：8此时选择main.c作为例子，点击后出现下面的C程序：现在设置断点，方法同上，只需在需要放置断点的代码处双击鼠标左键即可，此时会出现一个红点（断点指示器），如果断点设置错误，则再次双击鼠标左键，断点即可取消，假设在0980处设置断点，如下图所示：此时进行仿真，结果运行到断点处便会停止。如果需要查看程序执行的细节，具体到每一条指令的执行过程，则可以在反汇编代码中进行代码的汇编级单步调试。右键单击所设断点的代码，选择Dissassembly（反汇编）或者按Ctrl+D，如下：反汇编后会显示从当前断点到下一条指令之间所有的操作，对于上面的0980处设置的断点，将显示0980到09A2之间的所有单步程序：9值得注意的是，反汇编的应用是汇编语言和C51语言编程的一大区别。2.4Proteus8.0与Keil联接调试Keil是德国Keil公司（ARM公司收购）现已被开发的8051单片机软件开发平台，经过不断升级，现已经成为一个重要的单片机开发平台。Keil界面不复杂，操作也不困难，很多优秀程序都是在Keil的平台上编写出来的。Keil是一个重要的单片机语言开发软件平台，用户群极为庞大。（1）Keil的μVision3可进行纯粹的软件仿真(仿真软件程序，不接硬件电路)；也可以利用硬件仿真器，搭接上单片机硬件系统，在仿真器中载入项目程序后进行实时仿真；还可以使用μVision3的内嵌模块KeilMonitor-51，在不需要额外的硬件仿真器的条件下，搭接单片机硬件系统对项目程序进行实时仿真。（2）μVision3调试器具备所有常规源代码级调试，符号调试特性以及历史跟踪，代码覆盖，复杂断点等功能。KeilμVision3可以编辑、编译汇编语言、C51语言，连接定位目标文件和库文件，创建.hex文件，调试目标程序等。下面介绍使用KeilμVision3来开发项目、调试程序并生成*..hex文件来用于Proteus中单片机程序的开发和仿真。前面介绍了Proteus下完成原理图设计文件后，再在keilμVision3下编写C51程序，经过调试、编译最终生成.hex文件后，在Proteus下把.hex文件载入虚拟单片机中，然后进行系统联调。如果要修改程序，需再回到keilμVision3下修改，再经过调试、编译，新生成.hex文件，重复上述过程，直至系统正常运行为止。但是对于较为复杂的程序，如果没有达到预期效果，这时可能需要Proteus与KeilμVision3进行联合调试。联合调试之前需要安装vudgi.exe文件，文件可到Proteus的官方网站下载。vudgi.exe文件安装后，需对Proteus与μVision3中进行相应设置。2.4.1对Proteus8.0的设置首先打开Proteus需要联调的程序文件，但不要运行，然后选中“调试”菜单中的“使用远程调试监控”选项，如下图所示。使得KeilμVision3能与Proteus进行通信。102.4.2对KeilμVision3的设置完成上述设置后，在KeilμVision3中打开工程文件，然后单击菜单【Project】→“OptionsforTarget”选项（或单击工具栏上“OptionsforTarget”快捷按钮），打开如图所示的工程，即KeilμVision3中的设置选项对话框在Debug选项卡中选定右边的“Use”及其中的选项“ProteusVSMSimulator”，如果Proteus与KeilC安装在同一台计算机中，右边“Setting”中的Host与Port可保持默认值127.0.0.1与8000不变，如图所示。在跨计算机调试时则需要进行相应的修改。11完成上述设置后，在KeilμVision3中全速运行程序时，Proteus中的单片机系统也会自动运行，出现的联调界面如图4-4所示。左半部分为KeilμVision3的调试界面，右半部分是ProteusISIS的界面。如果希望观察运行过程中某些变量的值或者设备状态，需要在KeilμVision3中恰当使用各种StepIn/StepOver/StepOut/RunToCursorLine及Breakpoint进行跟踪，来观察右面的虚拟硬件系统运行的情况。总之，需要把KeilμVision3中的各种调试手段，如单步、跳出、运行到当前行、设置断点等恰当地配合来进行单片机系统运行的软硬件联调。需要说明的是，联调方式不支