1.4 單片機應用系統的軟件開發步驟

1.工程建立

1）啟動Keil Vision3軟件

假設Keil μVision3軟件已正確安裝，啟動Keil μVision3軟件與啟動其他軟件的方法完全相同：選擇【開始】→【程序】→【Keil μVision3】選項，或者直接雙擊桌面上Keil μVision3的快捷方式圖標，均可啟動Keil μVision3。啟動過程中，屏幕出現如圖1-6所示的啟動界面。啟動界面消失后，Keil μVision3 就進入了如圖1-7所示的編輯界面，此時Keil μVision3軟件已成功啟動。

圖1-4 軟件開發流程

圖1-5 細化的軟件開發流程

圖1-6 Keil μVision3啟動界面

圖1-7 Keil μVision3啟動成功后的編輯界面

2）新建工程

Keil與現在眾多的軟件開發環境一樣，均采用工程或者項目的管理方式來管理文件。一個應用開發任務就是一個工程或項目。一般來說，以開發任務的名稱作為新建的文件夾名，所有與該開發任務有關的文件都存放在該文件夾中，不同開發任務的文件夾名一般不相同。

下面首先新建工程。選擇Keil μVision3 編輯界面中的【Project】菜單，在展開的下拉菜單中選擇【New Project】選項，如圖1-8所示。在隨后打開的保存新建工程對話框中，選擇新建工程的保存路徑，并為新建的工程命名，最后單擊【保存】按鈕，保存該新建的工程。注意，工程的擴展名不用輸入，系統會默認選擇為“.uv2”，如圖1-9所示。此處將工程暫且命名為“LED1”，并保存在F盤的文件夾LED下。

3）選擇單片機型號

當單擊圖1-9所示保存新建工程對話框中的【保存】按鈕之后，Keil μVision3會彈出單片機型號選擇對話框，如圖1-10所示。在該對話窗口中，要求用戶選擇該工程準備使用的單片機芯片的型號。此處選擇Atmel公司生產、使用最普及的AT89C51 芯片。具體操作是：在圖1-10 左側欄所列眾多廠家中找見“Atmel”，單擊“Atmel”名稱前面的加號“+”，展開Atmel公司生產的單片機系列產品，如圖1-11所示；接著，在展開的Atmel公司生產的單片機系列產品中，選中“AT89C51”，如圖1-12所示；最后，單擊【確定】按鈕，芯片型號的選擇完成。此時，Keil μVision3 會彈出如圖1-13所示的對話框，詢問是否復制并添加標準8051啟動代碼到當前工程，一般單擊【是】按鈕即可。

圖1-8 新建工程

圖1-9 保存工程

圖1-10 選擇51單片機的生產廠家

圖1-11 展開Atmel公司生產的單片機產品

圖1-12 選中Atmel公司生產的單片機AT89C51

圖1-13 是否添加8051啟動代碼到當前工程對話框

完成以上步驟之后，屏幕重新回到如圖1-14所示的編輯界面，圖1-14與圖1-7基本相同，不同之處是左側“工程管理工作臺”中的內容。圖1-7 中，“工程管理工作臺”中什么也沒有；而圖1-14 中，“工程管理工作臺”中有名為“Target 1”的對象，單擊其名稱前面的加號，還可以看到該對象內所包含的文件。

2.源程序編寫

新建工程完成之后，下面該進入源程序的編寫環節了。

1）新建并保存源程序文件

選擇【File】→【New】選項，或者直接單擊工具欄中“創建一個新文件”快捷圖標，都可以新建一個默認名字為“Text 1”的文件。新建之后，“I”形光標就在“Text 1”文件的編輯窗口中閃爍，如圖1-15所示。需要說明的是，默認的文件名也許由于多次新建文件而出現“Text x”的字樣，其中x是一整數，因為馬上要將該文件進行保存或另存為其他名稱的文件，所以原來的文件名是什么都無關緊要。

圖1-14 已含有“Target 1”對象的編輯界面

圖1-15 新建源程序文件界面

接下來將源文件進行重新命令后保存。選擇【File】菜單中的【Save】或者【Save As】，也可直接單擊工具欄中的“存盤”快捷圖標，都可打開如圖1-16（a）所示的“文件另存為”對話框。將其中的原始默認文件名“Text 1”更換為“led1.c”。此處特別要提起注意的是，因為我們使用C語言來編寫源程序，所以源程序文件名的擴展名必須是“.c”，正如前面提到的，單片機的編程語言除C語言外，還有匯編語言，如果使用匯編語言編寫源程序，則源程序文件名的擴展名就必須是“.asm”。此處，源文件更名為“led1.c”，其中的擴展名“.c”表明這是用C語言編寫的源程序，如圖1-16（b）所示。最后單擊【保存】按鈕。

圖1-16 源程序文件更名前后界面

單擊【保存】按鈕后，源程序文件的名字已經更換，且源程序編輯窗口的標題欄顯示為“F:\LED\led1.c”字樣，如圖1-17所示。

圖1-17 更名保存后的源程序文件界面

2）加載源程序到工程中

加載源程序到項目工程是非常重要的一個步驟。未加載源程序之前，該項目工程管理工作臺如圖1-18（a）所示，加載源程序文件之后如圖1-18（b）所示?？梢?，加載源程序之后，源程序文件led1.c被添加進入了工程管理工作臺中。

圖1-18 加載源程序

加載源程序的具體過程如下。

在工程管理工作臺中，單擊對象“Target 1”前面的加號“+”將其展開，右擊文件夾“Source Group 1”圖標，在彈出如圖1-19所示的快捷菜單中，選擇“Add Files to Group‘Source Group 1’ ”菜單項。隨后，彈出“選擇源程序文件”對話框，如圖1-20所示。雙擊圖1-20 中文件“led1.c”之后再單擊【Close】按鈕，或者單擊圖1-20 中文件“led1.c”之后再單擊【Add】按鈕，都可將源程序文件“led1.c”加載到工程項目中，結果如圖1-18（b）所示。

圖1-19 添加源程序到工程的快捷菜單

此過程之所以重要，原因是如果沒有添加源程序文件，則該工程項目如同一個軀殼或者空的框架，因為沒有包含源程序文件，該工程自然不具有任何功能，即使后續的編譯鏈接等環節順利通過，預期的功能也一定不會實現。

另一方面，如果給工程項目添加了錯誤的或者多余的源程序文件，在工程的編譯調試環節可能就會報錯，即使編譯通過，也不能保證其功能是正確的。如果出現這樣的情況，也不必驚慌，只需將這些錯誤的或者多余的文件從工程項目中移除即可。具體做法是：在工程管理工作臺中，在準備移除的文件上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“Remove File xxx.c”（xxx代表被移除文件的名字）即可。

圖1-20 “選擇源程序文件”對話框

3）編譯選項設置

工程編譯的目的，是將源程序文件經編譯、鏈接，最終生成可以用于下載燒片的XXX.hex文件，其中，hex是十六進制文件的擴展名，XXX是該文件的主名，文件主名一般與工程名相同。

在進行工程的編譯、鏈接之前，首先要對編譯環境進行必要的設置，設置完成后才可以進行編譯。

打開【Project】下拉菜單，在展開的下拉菜單項目中，選擇【Options for Target‘Target 1’】，或者直接單擊工具欄中Options for Target快捷方式圖標，都可以打開編譯選項設置對話框，如圖1-21所示。可以看到，盡管此窗口包含多個用于編譯選項設置的選項卡，但在一般使用中，只有兩個選項卡中的部分選項需要設置，其余選項卡則保持原始默認值即可。這兩個選項卡就是Output和Debug選項卡，如圖1-21所示。

圖1-21 編譯選項設置窗口

單擊【Output】選項卡，即可打開Output（輸出）選項設置對話框，如圖1-22（a）所示。在此窗口中，只需選中“創建.hex文件選項”：在如圖1-22（a）中選中標注指示的復選框，表明工程編譯之后，輸出或者生成用于下載燒片的.hex文件。相反，如果此選項沒有被選中，即使工程完全正確，且編譯通過，但不會生成用于下載燒片的.hex文件。因此，如果需要進行程序的下載燒片或仿真調試，則此選項必須要選中。此選項選中后如圖1-22（b）所示。

接下來就該設置Debug選項了。單擊如圖1-21所示的【Debug】選項卡，即可打開Debug（調試）選項設置對話框，如圖1-23所示。

圖1-22 Output選項設置

此選項卡默認的調試工具是Simulator。如果使用默認的調試工具，具體調試時，可以從Keil μVision3軟件的部分調試窗口中觀察部分數據的變化情況，不用外接實際的硬件電路，自然也看不到硬件電路中元器件的實際動作和運作現象。在沒有仿真器的條件下，一般選默認調試工具。另外，在調試時，為了讓程序能直接跳轉到主函數main后再開始繼續運行，一般都將圖1-23所示的“Go till main()”復選框選中。

圖1-23 默認調試工具選項設置

如果有仿真器或使用仿真軟件來調試，可不使用默認的調試工具，可以選定自己熟悉的、手頭上可用的調試工具。選中Debug選項卡右邊的“Use”單選按鈕（默認調試工具“Simulator”與此處的“Use”二者只能選擇其一），并從其右側的下拉列表欄中選中自己使用的調試工具，如圖1-24所示。例如，作者一般使用“偉福V系列仿真器”驅動、“Proteus VSM Simulator”、“Keil Monitor-51 Driver”等調試工具。同樣，在調試時，為了讓程序直接運行到主函數main后再開始繼續運行，則需選中“Go till main()”復選項。

圖1-24 自定義調試工具選項設置

當以上兩項設置結束之后，單擊【確定】按鈕，保存此選項設置。需要說明的是，對于一個工程，此編譯調試選項設置只需做一次；新建了新的工程后，此編譯調試選項需重新設置一次，并且每次設置幾乎完全相同。

4）編輯源程序

接下來就該編寫源程序文件了，源程序文件在源程序編輯窗口中編輯輸入。假定源程序文件如下：

#include <reg52.h>
sbit LED0=P2^0;
main()
{
    LED0=0;
}

在編輯輸入或修改源程序期間，編輯窗口標題欄顯示為“F:\LED\led1.c*”，其中，文件名后面緊跟一個星號“*”，星號表明此源文件正處于編輯未保存狀態。無論在任何時候，都可通過單擊工具欄中的“保存”快捷圖標（打開【File】菜單后選擇“保存”選項也一樣）保存源程序文件，此時，標題欄中文件名后的星號就會消失，表明文件已保存。

在編輯輸入上述源程序并保存之后，源程序的編輯即已完成。注意，在編輯或者修改完源程序之后，一定要保存源程序，這樣做的意義是，能保證編譯及生成的.hex文件是編輯或修改后的源程序生成的，而非編輯或修改前源程序編譯生成的。另外，此處不用急于弄清楚這個源程序的具體功能，讀者只需按照原樣編輯輸入即可，因為現在的重點是掌握使用Keil μVision3軟件來生成單片機下載（燒片）所需文件的具體流程，重點不在于源程序的具體功能。相反，在后續章節中，結合多個具體的實例，分析源程序的功能，甚至每一條語句的功能，自然成為了重點。

3.編譯調試

接下來該對工程進行編譯和調試了，編譯和調試的目標就是生成可用于下載燒片的.hex文件。對于軟件程序開發而言，編譯調試與源程序的編輯修改是一個循環往復的過程，一般是經歷編輯—編譯—再編譯—再修改這樣一個循環往復的過程，直至編譯成功、預期的功能完全實現為止。

在Keil μVision3的工具欄中，有三個編譯快捷方式圖標和一個調試快捷方式圖標，如圖1-25所示。

圖1-25 編譯和調試快捷圖標

從字面理解，編譯當前就是對當前正在操作的文件進行編譯；全部編譯就是將該工程中所有文件全部重新編譯；而編譯則是僅將本次修改過的文件進行編譯，沒有修改或變動的文件不編譯。實際使用中，為了防止疏漏，一般選擇全部編譯者居多。

對于調試，單擊如圖1-25所示的“調試”快捷方式圖標，可使工程進入調試狀態。此時，Keil μVision3的工具欄出現如圖1-26所示的調試工具欄。運用這些調試工具，可以監控和調試程序的每一條語句及其執行結果的每一個細節。

圖1-26 調試工具欄

介紹了編譯和調試工具之后，下面僅就如何編譯做具體說明，有關調試的相關細節，請讀者參閱第2章部分內容，也可參閱其他書籍或資料，還可自己通過實踐去掌握。

現在，源程序已經編輯完成，并且已被加載到工程中，相關的編譯調試選項也已設置完畢，下面就開始工程的編譯了。單擊如圖1-25所示的“全部編譯”快捷圖標，工程開始編譯。編譯結束后，編譯信息就出現在信息輸出窗口中，如圖1-27所示。此處的編譯信息表明，該工程編譯是成功的，生成了.hex文件（led1.hex），編譯時沒有出現錯誤，也沒有出現警告（“0 Error(s), 0 Warning(s). ”）。此時，若查驗存放該工程的文件夾，就會發現，與該工程同名、擴展名為.hex的文件在該文件夾中存在，該文件就是本工程編譯生成的、用于下載燒片的文件led1.hex。

圖1-27 信息輸出窗口中的編譯信息

如果源程序文件有錯誤，在工程編譯時，就會在信息輸出窗口中顯示錯誤的位置所在和錯誤、警告的個數。在信息輸出窗口中，通過在提示出現錯誤的信息行文字上雙擊，鼠標的光標就會定位在源程序中出現錯誤的位置附近，依據錯誤提示信息，找出錯誤所在并修改，修改完成后要注意保存源程序。保存修改后的源程序之后，再進行編譯，直到工程沒有錯誤（警告可以忽略），并且生成正確的.hex文件為止。

至此，軟件開發過程結束。通過軟件開發，最終生成了下載燒片所需要的.hex文件。后續的工作就是通過編程器或者下載器，將.hex文件下載或者燒片到單片機的程序存儲器中，然后給硬件電路上電，讓單片機與其外部的硬件設備一起工作，完成預定的各項任務功能。下載和燒片的相關內容可參閱附錄B。