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3.2 开发调试软件AVR Studio
AVR Studio是Atmel公司为AVR单片机开发的集成开发环境（IDE），包括AVR Assembler编译器、AVR Studio调试功能、AVR Prog串行、并行下载功能和JTAG ICE仿真等功能，而且该软件完全免费，非常实用。AVR Studio以前的版本（5.0以前）集成的是汇编编译器，因此大家喜欢安装一款我们前面介绍的C语言编译器来配合使用，不过现在Atmel公司推出了最新的5.0版，据说该版本是基于微软的VisualStudio 2010开发环境开发的，所以界面比较美观，用Atmel公司的话说，该软件直观、易用和高效。也有网友介绍，如果我们的计算机安装了VisualStudio 2010中文版，还能看到中文的界面，不过我本人认为只要安装对应的.net Framework和对应的简体中文语言包就可以了，不需要完全安装几GB大小的VS2010，我没有去验证，只是从技术理论上推断。另外，AVR Studio 5更大的优点是集成了GCC的C语言编译器，这样我们就可以直接在里面编写C语言代码、编译C语言程序了。所以推荐大家对AVR的开发流程熟悉之后使用AVR Studio集成开发环境，只是其缺点是安装文件比较大，现在发布版本的大小是602MB。
我这里选择的是AVR Studio 4.19版，这是Atmel公司发布的4.0版中的最新版，该版本集成了4.18及其补丁SP1、SP2和SP3，而且还集成了USB驱动程序。选择该版本是因为其文件比较小，只有124MB，我们仅仅用它来做调试、仿真，大家可以先熟悉一下4.19版，然后再换到5.0版。可以到Atmel公司的官网www.atmel.com下载，我下载到的版本是2011年9月发布的。
Atmel公司曾经有一段时间是提供中文版官方网页的，但后来不知道什么原因老是打不开，现在我们只能使用英文版了。在其主页上就有Atmel AVR Studio 5的介绍，如果下载5.0版，可直接单击“Download Now”或AVR Studio 5的图片进入详细介绍页面。如果想下载AVR Studio 4.19就麻烦点，需要先通过主页菜单行前面的搜索框根据关键字搜索一下。
在Atmel的官网首页选择“Go to Keyword Search”（如图3-17所示），进入产品搜索界面，在关键字Keyword(s)栏中输入“studio”，后面的选项只选择Resources下的Tools项，如图3-18所示。
图3-17 Atmel官网首页
选择完成后，单击“Submit”按钮进入搜索结果显示界面，如图3-19所示。
这里的第3行就是AVR Studio 4，单击“AVR Studio 4”，进入其详细介绍页面，在其中找到AVR Studio 4.19的下载位置，如图3-20所示。
在图3-20所示界面中，单击带“Register”字样的光盘图标
，进入一个Atmel公司要求填写一些注册信息的页面，在该页面可以根据自己的情况填写信息，其中最为重要的一项是自己的邮箱。提交填写信息后，系统会根据所提供的邮箱自动发送电子邮件，其中就有AVR Studio 4.19的下载链接。
图3-18 根据关键字搜索studio
图3-19 搜索结果
图3-20 AVR Studio 4.19
下载完成后，双击AVR Studio 4.19的安装包
进入安装程序流程，安装首页如图3-21所示。
图3-21 AVR Studio安装首页
在安装首页单击“Next”按钮，进入协议选择界面，安装包默认是“I do not accept theterms of the license agreement”，我们选择“I accept the terms of the license agreement”项，然后单击“Next”按钮进入下一步：安装路径选择界面。
在安装路径选择界面，默认是“C:\Program Files\Atmel\AVR Tools”，我的C盘资源比较紧张，因此修改了安装路径，如图3-22所示。读者可以根据自己的需要修改安装路径。
图3-22 修改安装路径
安装路径修改完成后，单击“Next”按钮，进入安装提示界面，如图3-23所示。
图3-23 安装提示界面
在安装提示界面，单击“Install”按钮，进入开发环境的安装流程，在安装到最后时会提示安装USB-drivers，如图3-24所示。
图3-24 提示安装USB-drivers
这时会弹出安装USB驱动的界面（其实USB驱动我们可以选择不安装，因为在仿真时并不会用到USB驱动），如图3-25所示。
图3-25 安装USB-drivers
安装USB驱动的过程和前面安装Studio的过程基本类似，先选择接受安装协议“I acceptthe terms of the license agreement”，然后单击“Next”按钮进入下一步。下一步是安装路径选择界面，因为是驱动程序，所以直接按默认路径安装，单击“Next”按钮进入下一步。
下一步是安装提示界面，直接单击“Install”按钮，进入安装USB驱动的过程。在安装的过程中会弹出一个DOS对话框，如图3-26所示。
图3-26 安装USB驱动到Windows目录
安装完成后，该DOS界面会自动消失，接下来USB驱动安装界面会提示USB驱动已经安装完成，如图3-27所示。
图3-27 USB驱动安装完成
在USB驱动安装完成界面单击“Finish”按钮，回到AVR Studio安装界面，稍等片刻，系统提示Studio安装完成，如图3-28所示。
图3-28 AVR Studio 4.19安装完成
完成上面一系列的安装过程，下面就来使用AVR Studio集成开发环境。可以通过菜单“开始”→“所有程序”→“Atmel AVR Tools”→“AVR Studio 4”来运行Studio集成开发环境，如图3-29所示。
图3-29 Studio“开始”菜单
运行AVR Studio时会有一个启动界面，如图3-30所示。
图3-30 运行AVR Studio 4.19启动界面
第一次运行AVR Studio会有一个欢迎界面，这是用来让我们做工程选择的，在该界面可以新建一个工程，也可以打开一个原有的工程。这里将“Show dialog at startup”前面的“√”去掉，如图3-31所示，单击“Cancel”按钮进入主界面，如图3-32所示。
图3-31 AVR Studio 4.19欢迎界面
图3-32 AVR Studio 4.19主界面
第一次运行AVR Studio，界面上的列表都是空的，我们就先打开一个前面编译的文件来看看。执行菜单命令“File”→“Open File”打开选择文件对话框，如图3-33所示。
图3-33 Studio打开文件对话框
找到ICC AVR的安装目录，然后进入该目录，找到examples.avr文件夹，选择进入，再找到上一节用ICC AVR编译的LED工程所在的文件夹，进入后选择“LED.cof”，如图3-34所示。
图3-34 选择“LED.cof”文件
选择“LED.cof”文件，然后单击“打开”按钮打开该文件，AVR Studio会提示保存Studio的工程文件LED_cof.aps，按默认提示，单击“保存”按钮，进入AVR Studio的仿真器选择界面，如图3-35所示。
图3-35 仿真器选择界面
在仿真器选择界面，在“Debug platform”列表中选择“AVR Simulator”，进行软件仿真，在右侧的“Device”列表中选择ICC AVR例程使用的设备AT90S8515。最后单击“Finish”按钮，回到AVR Studio仿真主界面，如图3-36所示。
图3-36 AVR Studio仿真主界面
可以看到，仿真界面的左侧是“Processor”窗口，也就是CPU信息列表；右侧是“I/OView”窗口，也就是I/O端口信息，该窗口分上、下两部分；中间是代码显示窗口，我们看到程序仿真已经开始，目前是暂停状态，停在main函数的DDRB = 0xFF; 一行；下侧显示的是工程信息。
我们的示例程序重点修改的是PORTB的端口信息，因此这里重点要看的是PORTB的端口信息。在右侧的“I/O View”窗口选择“PORTB”，如图3-37所示。
图3-37 选择显示端口
然后在工具栏找到
这几个最常用的按钮，单击Step Into（F11）按钮
（也可以通过菜单命令“Debug”→“Step Into”完成此操作），进行单步调试。这时重点观察程序行运行了一行，而右侧的PB口信息也有所改变，如图3-38所示。
图3-38 DDRB信息修改
我们看到，PORTB有三个寄存器：DDRB、PINB、PORTB。而DDRB=0xFF语句运行之后，就改变了寄存器DDRB的值，可以在右侧的图表中清晰地看到。
再次单击Step Into按钮，执行下一条语句，可以看到执行过PORTB=0xFF语句之后，PINB、PORTB寄存器的值都被修改了，如图3-39所示。
图3-39 修改PINB、PORTB寄存器的值
接下来用工具栏上的Toggle Breakpoint按钮
在第一个“LED_On(i)”行添加一个断点。添加的方法是，先用鼠标将光标转移到该行（在该行行首单击鼠标），然后单击“Toggle Breakpoint”按钮。接着让程序运行到断点处，可以用run（F5）按钮
来完成，如图3-40所示。
图3-40 运行程序到断点处
然后再次使用Step Into按钮跟踪调试，看看LED_On函数内部的操作。进入LED_On函数之后，再按一次Step Into按钮，将光标停留在“PORTB=~BIT(i)”一行。这时我们要看看i的值，可以将鼠标停留在i上一会儿，会有一个浮动窗口显示i的值；也可以通过窗口来显示该值，执行菜单命令“View”→“Watch”打开“Watch”窗口，在“Watch”窗口的“name”列表中输入“i”并回车，就可以看到变量i的值了，如图3-41所示。
图3-41 使用“Watch”窗口
接下来看看“PORTB=~BIT(i)”这行语句执行的结果，使用工具栏上的Step Over（F10）按钮
来完成该操作。执行完该操作会发现，光标停留在“Delay()”一行，而且PORTB的值发生了变化，如图3-42所示。
图3-42 观察PORTB寄存器的变化
接下来通过工具栏上的Step Out（Shift+F11）按钮
跳出LED_On函数，程序会跳转回main函数。我们使用工具栏上的Remove all Program Breakpoints按钮
将刚才添加的断点去掉，然后将光标设定在main函数的第二个LED_On语句上（在该行单击鼠标），再使用工具栏上的Run to Cursor按钮
将程序直接运行到第二个LED_On语句处，此时变量i的值是8，DDRB、PINB、PORTB的状态如图3-43所示。
最后，可以单击Reset（Shift+F5）按钮
让程序重新运行，也可以单击StopDebugging（Ctrl+Shift+F5）按钮
结束程序的仿真。
OK，有关AVR Studio集成开发环境就先了解这么多，其实还有一个功能我们还没有介绍，那就是将AVR Studio和Proteus结合起来做仿真调试。
图3-43 程序运行到第二个LED_On语句处
上面介绍的是在AVR Studio中进行软件仿真，只能通过寄存器的状态来看仿真结果，而通过Proteus可以更加直观地看到程序运行的结果，就像在电路板上做实验一样。由于篇幅的限制，本章有关工具的介绍就先讲到这里，关于AVR Studio和Proteus的结合仿真，我们会在下一章讲解单片机入门时演示。