摘 要：对单片机的调试理由进行分析研究，需要我们在对计算机单片机以及仿真机进行了解的基础上进行。本文简单介绍了单片机的软件仿真系统，以及在测试单片机的应用板故障时经常要面对的理由，并给出了完善单片机调试需要注意的方面。
关键词：单片机；调试；应用板；故障
中图分类号：TP368.1
单片机在目前的人们生活中有着广泛的应用，除了应用于采集制约过程的数据外，在机电一体化和各种网络技术甚至是家用电器方面也发挥着一定的作用。另外，单片机具有高集成度，快运算，小体积，低以及能够可靠运转的优势。至于单片机的调试阶段，其实就是在成功设计出目标机的硬软件后，再对目标机硬件及软件的故障或错误进行排除纠正的过程。也就是说，单片机的调试过程其实就是解决单片机硬软件不协调性的过程。
1 关于单片机软件的仿真系统
目前，各种软件仿真系统已经随着计算机网络的快速发展而大量出现，由于计算机的硬件和软件功能都在不断提高，所以现在开发一些实际的软件系统的时候，软件的仿真系统也能够为其提供安全保障。另外，软件的仿真系统还能够节约软件开发过程中需要的大量人力物力。单片机作为电子信息技术里面重要的一部分，自然也不例外?目前已有的仿真工具非常的多，例如用于电子设计自动化的EDA工具，通过模数混合进行仿真的OrCAD?Multisim以及Protel工具，MaxplusII?Expert等对数字系统设计进行仿真的工具，或者是系统性的仿真软件Systemview?不过，虽然单片机的软件仿真系统非常之多，但经常在实验室里装备的Multisim?MaxplusII?Systemview等各式软件，即使是与配套硬件进行合作，也无法完成单片机的仿真工作?那么就需要建设单片机的实验室了?如果在单片机实验室中引入硬件的仿真系统，就需要同时引入多套同类型的硬件仿真系统来保证工作的顺利进行，这就会产生相当高的投资成本。所以，如果经费比较紧张的话，只要引入单片机的软件仿真系统就行了，这么一来不仅能够缩小采购硬件设备的数量，节约硬件投资成本，还可以减少维护硬件设备的资金及工作量。
2 测试单片机的应用板故障时经常要面对的理由
2.1 测试单片机芯片的功能
应用电路板通常具有很多小的器件，单片机应用板也不例外。总体来说，单片机应用板上的小器件可大致分为两部分，即总线与非总线两种。但是，测试非总线应用板器件所需的系统硬件和测试总线应用板器件的硬件是相同的。I/O的激励RAM传送出所需的测试向量到应用板器件负责输入的一端，然后在I/O的响应RAM中输入器件采集到的数据信息。最后计算机对得到的数据进行系统地分析，并和最初预订的数据进行对比处理。如果根据数据判断单片机应用板的运转状态与起初预订的状态并不一致的话，则表明该单片机中被测的芯片是有故障存在的。不过，对于单片机应用板上大规模的数字器件来说，在进行功能测试的时候，却无法完全测试其性能。要知道，无论是大规模器件还是超大规模器件，其内部都有十分复杂的结构，而且随着规模的增大，结构也就越加复杂。所以，在对此类器件进行测试的时候，可以采用分别测试的策略，也就是只对器件本身各个模块进行测试，并对多个模块进行连接的数据通道进行检测。这种测试的策略并不需要多大的测试向量，且有着很高的测试效率。
2.2 测试芯片引脚的连线
单片机应用板出现短、断路理由的理由就在于引脚连线出现故障，下面来对非总线器件的引脚连线测试理由进行了探讨。对单片机非总线器件的引脚连线进行测试时，也可以利用对总线器件进行测试时的策略。不过，有一点需要注意的是，在测试非总线器件的引脚连线时，为了完成其与其他各器件的电器隔离，需要利用反向驱动的策略，甚至是直接断开该应用板和电源的连接。因为该测试策略更加安全，如今已被广泛采用。
2.3 将被测器件和别的器件进行隔离
前面已经提过，将应用板上的器件进行分开测试是非常有效的测试办法，那么，为了实现器件的分别测试，就需要将被测的器件和别的器件进行隔离。隔离的一个重要办法就是反向驱动，这也是目前单片机应用板的故障测试中经常用到的策略。不过在采用此策略时还有一些需要我们注意的地方，例如反向驱动的应用时间不能太长，在减小驱动电流时动作一定要快速，以此避开IC器件因驱动电流而被损坏。反向驱动的应用时间通常不超过100ms。通过对该策略的长久研究和实践，不难发现该策略是比较安全的，对TTL及ECL都有比较好的保护。可如果是CMOS电路，却需要慎重进行选择了，毕竟CMOS电路的工作电压还是很高的。
3 对单片机的调试
3.1 静电调试
在对单片机进行加电的时候，首先要确定单片机的各个线路是否正确，并依据万用电和单片机硬件的逻辑设计图等，对单片机元件型号和规格进行检查，确保其安装符合说明上的要求。尤其是对于单片机的电源系统，一定要进行重点的检查，避开出现电源短路与极性错误这样的理由。在加电之后，要注意检查单片机每个插件的引脚，对其电位和各点的电平进行彻底检查，看其是否正常。
3.2 联机仿真调试
3.2.1 首先是对扩展RAM存贮器的测试和调试。利用仿真机外部的数据存贮器来对操作命令进行读写，并将得到的数据信息输入到单片机的外部RAM存贮器中。这个时候，如果光标开始闪动，但单元也能够被修改，则表明存储器没有什么故障，但如果光标发生闪动，但单元并不可以被修改，就表明存储器出现了故障，不是写不进去就是读不出来。这时就需要进一步进行检查了。
3.2.2 如果程序能够通过仿真模式2运转通过，那么就可以在EPROM里得到固化，然后在样机中的EPROM插座上把已固化的EPROM插入，之后再选择仿真模式3，CPU会面向用户系统指出指制约信号和读写制约信号，最后再进行调试运转，这样便可以进行验证固化的程序是否正确?
3.2.3 仿真机在与上位计算机通过RS-232接口连机时，应该选择仿真模式2，如果是对目标文件装载，最好是之前就设置好断点?在选择DBUG中的调试运转命令RUNANDDEBUG这种模式下，仿真机DBUG内部会被CPU的取指制约信号指向，读写制约信号便会向用户系统发送命令?在仿真时候，仿真机DBUG的RAM内会存入用户的程序，在这种模式下可以使用所有的DBUG的所有调试排错命令，而且在这种模式下一般通过的程序都可以能脱机自行运转?
4 结束语
单片机具有高集成度、快运算，小体积的特点，以及低和能够可靠运转的优势，所以在目前的人们生活中有着广泛的应用。本文简单介绍了单片机的软件仿真系统，以及在测试单片机的应用板故障时经常要面对的理由，并给出了发展单片机调试需要注意的方面，就是希望单片机的调试过程能够被尽早完善，实现单片机的高效调试。
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作者单位：国网甘肃省电力公司信息通信公司，兰州 730000
有关于基于计算机单片机仿真机完善对单片机调试
更新时间：2024-03-01
作者：用户投稿
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