单片机开发从入门到实践最新章节_郭学提著

1.2　Keil 5集成开发环境

Keil 5是基于Windows操作系统的集成开发环境，包含对源程序的编辑、工程项目管理、编译、调试。它支持C语言、汇编语言、宏定义等的编译，能产生十六进制格式的机器代码HEX，还能加速嵌入式应用程序的开发。本节将全面介绍Keil 5的软件界面和操作方法，并通过实例讲述如何使用Keil 5开发应用程序。

1.2.1　Keil 5简介

开发人员可以用Keil 5编辑器或其他编辑器编译C语言或汇编语言源程序文件，然后分别由C51语言和A51语言编译生成目标文件（.obj）。目标文件可由LIB51创建生成库文件（.lib），也可与库文件一起经L51链接定位生成绝对目标文件（.abs）。绝对目标文件由OH51置换成标准的HEX文件，以供调试器进行源代码级调试，也可由仿真器直接对目标板进行调试，或直接写入程序存储器，如可擦可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM）、Flash中进行验证。

Keil 5支持命令模式和工具条操作。一个工具条内有多个命令按钮，源文件以窗口的形式进行编辑。Keil 5有对话框、信息显示等，人机界面友好、操作方便、易学易用。

一、Keil 5的特点

（1）全功能原始代码编辑。

（2）开发工具配置及可选择相应芯片的数据库。

（3）通过工程管理可以很方便地创建和管理工程。

（4）集成源程序的编译、连接、生成机器代码等，用户可以很方便地得到HEX文件。

（5）所有开发工具的配置都是基于窗口或对话框的图形界面。

（6）集成高速CPU及对单片机外围器件的模拟，另外还有信号发生及信号分析等功能。

（7）高级的图形设备接口（Graphics Device Interface，GDI）在目标硬件的软件调试和与Keil ULINK的连接方面，都可用于硬件仿真。

（8）支持对Flash的程序下载。

（9）可通过网站下载最新的工具、芯片的数据库和用户操作手册。

二、Keil 5的工作模式

Keil 5提供了许多功能，能让人加快开发速度并成功开发嵌入式应用程序。由于这些功能（工具）易于使用，因而能实现对设计目标的保证。Keil 5集成开发环境有两种操作模式：编译模式和调试模式。

（1）编译模式。

在编译模式下，可以编辑源程序和项目中的源文件并产生应用程序。图1.13所示为Keil 5的编译模式界面。

（2）调试模式。

调试模式用来验证程序的结果并能与外部Keil ULINK USB-JTAG适配器进行连接，构成硬件仿真系统，还可以下载应用程序到目标系统的Flash 只读存储器（Read-Only Memory，ROM）中。图1.14所示为Keil 5的调试模式界面。

图1.13　Keil 5的编译模式界面

图1.14　Keil 5的调试模式界面

三、停靠窗口

窗口可以停靠到另一个窗口、多文档界面（Multiple Document Interface，MDI），甚至可以浮动到另一个屏幕上。只要拖动一个窗口，就会显示几个停靠符号，图1.15所示为窗口拖动操作。这适用于从菜单视图和所谓的项目窗口中选择的大多数窗口，但是，源代码文件必须留在文本编辑器窗口中。

图1.15　窗口拖动操作

移动窗口到另外一个位置的步骤如下。

（1）单击窗口的标题栏或页面/目标名。

（2）拖动窗口到停靠标记处。

（3）松开鼠标。

1.2.2　创建应用程序

创建应用程序是通过窗口及菜单进行操作的，通过工程管理可以很容易地设计基于单片机的应用程序。创建应用程序主要包括创建项目文件并选择CPU、创建新的源程序、添加源程序到项目中、创建文件组、设置硬件调试操作工具、配置CPU启动代码、编译项目并生成应用程序代码、生成HEX文件或可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，PROM）程序。下面依次进行讲解。

一、创建项目文件并选择CPU

1．选择“Project>New µVision Project...”，打开Create New Project对话框，输入新项目名及保存路径，如图1.16所示。用户可以根据项目特点对项目进行命名，还可以使用新建文件夹图标创建新的文件夹并用于保存新建的项目。

图1.16　Create New Project对话框

2．完成第1步操作后单击“保存”，会弹出选择CPU的对话框，如图1.17所示。展开“Atmel”，选择“AT89S51”。

图1.17　选择CPU的对话框

3．完成第2步操作后单击“OK”，会弹出复制并添加CPU启动代码的对话框，如图1.18所示。选择“是”就会自动生成CPU启动代码。

图1.18　复制并添加CPU启动代码的对话框

二、创建新的源程序

通过新建命令图标或“File>New”命令创建一个新的源程序文件，这将打开一个空的编辑窗口，这个窗口可用来输入程序的源代码。使用保存文件对话框的“File>Save As...”，并将其保存为.c文件（如果是汇编源程序应保存为.asm文件）。以下示例的文件名为main.c。

【例1-1】 创建源程序文件。

#include "stdio.h"
#include "reg51.h"   //引用51单片机reg51.h头文件
/******************************************************************************
* Function:       main
* author:         gxt
* date:           2018.03.06
* Description:
*                 Test工程的主函数  
* Parameters:    
*                 NONE
* Return:  
*                 NONE
******************************************************************************/
void main(void)
{
      unsigned int delay;
       //以下代码的作用是初始化串行口，为printf接口输出做好准备
       SCON = 0x50;                    //8位数据，可变波特率
       TMOD &= 0x0F;                   //清除定时器1模式位
       TMOD |= 0x20;                   //设定定时器1为8位自动重装方式
       TL1 = 0xFD;                     //设定定时初值
       TH1 = 0xFD;                     //设定定时器重装值
       ET1 = 0;                        //禁止定时器1中断
       TR1 = 1;                        //启动定时器1  
       TI = 1;                         //发送中断标志位置1
       //串行口初始化代码结束
        while(1)
        { 
         printf("Test By Gxt\n");     //调用标准输出接口输出字符串"Test By Gxt\n"
         while(1);                     //无限循环
    }    
}

三、添加源程序到项目中

将创建的源文件添加到新建的项目。Keil 5提供了多种方法将源代码文件添加到项目。例如，可以选择项目（Project）工作区中的Source Group 1，单击鼠标右键，在弹出的图1.19所示的快捷菜单中选择“Add Existing Files to Group‘Source Group 1’...”，会弹出图1.20所示的对话框，在该对话框中选择main.c文件，然后单击Add就可以把main.c文件添加到项目中。也可以使用“Project>Manage>Project Items”打开管理项目项对话框进行添加（详见“四、创建文件组”）。

四、创建文件组

用户可以创建文件组，并以代码文件结构为逻辑块，简化代码的维护。通过鼠标右键单击目标名称并选择Add Group，也可以将文件拖放到组名上来重新排列顺序或添加文件。使用“Project>Manage>Project Items”打开Manage Project Items对话框，创建文件组如图1.21所示。

图1.19　快捷菜单

图1.20　添加文件对话框

图1.21　创建文件组

在Files栏中可以单击“Add Files...”增加文件到选中的组中，也可以用按住鼠标左键拖动的方式来重新排列该组中的源文件顺序。

项目工作区显示项目名称、活动目标名称以及所有的组和文件、图标标识项目类型和权限。在项目工作区双击某个文件，可以打开该文件进行编辑。例如，打开main.c文件内的reg51.h文件，只需在图1.22所示的界面双击“reg51.h”即可。

图1.22　创建文件组后的项目界面

五、设置工具选项

Keil 5允许配置开发环境。通过工具栏图标或通过“Project>Options for Target ‘Target 1’...”命令，在目标选项对话框中指定硬件所有相关参数和所选设备的芯片组件，如图1.23所示。

图1.23　目标选项对话框

（1）Device（设备）：为项目选择单片机。

（2）Target（目标）：指定目标硬件参数。

（3）Output（输出）：配置可执行文件、库文件输出和十六进制文件输出。

（4）Listing（清单）：配置清单文件。

（5）User（用户）：配置预构建和后构建活动。

（6）C51（或CX51）：配置编译器选项。

（7）A51（或AX51）（在设备下启用时）：配置汇编器选项。

（8）BL51 Locate（或LX51定位）（在设备下启用时）：指定链接器/定位器内存位置指令。

（9）BL51 Misc（或LX51 Misc）（在设备下启用时）：输入其他链接器/定位器指令。

（10）Debug（调试）：配置µVision调试器/模拟器。

（11）Utilities（实用程序）：配置Flash下载实用程序。

六、编译项目

通过编译工具对源程序进行编译，编译工具如图1.24所示。

图1.24　编译工具

七、生成HEX文件

打开“Options for Target ‘Target 1’...”后，选择“Output”，生成HEX文件设置对话框如图1.25所示。可以通过“Select Folder for Objects...”选择生成的HEX文件保存路径。“Name of Executable:”右边为生成的HEX文件的名称。需要生成HEX文件，还必须将“Create HEX File”前面的复选框选中。选中“Create Library：.\Objects\Test.LIB”可以生成Test.LIB库文件，而选中“Create Batch File”前面的复选框可创建批处理文件。

图1.25　生成HEX文件设置对话框

八、查找和浏览源程序

用户在编辑或调试源代码时，可单击工具栏中的图标，在多个文件中使用查找命令，以便快速定位代码。在多个文件中使用查找命令查找“In”的对话框如图1.26所示，单击“Find All”后的查找结果如图1.27所示。

图1.26　查找“In”

图1.27　查找结果

源代码浏览器可显示用户代码中的符号信息。首先需要在图1.25所示的对话框中配置输出浏览器信息（选择“Target>Output>Browser information”），然后使用“View>Source Browser Window”命令打开浏览界面。浏览界面如图1.28所示。

图1.28　浏览界面

1.2.3　调试工程

一、进入调试模式

单击调试工具图标或通过命令“Debug>Start/Stop Debug Session”（或按Ctrl+F5快捷键）可进入调试模式。在调试模式下仍可对程序源文件进行编辑。调试工具如图1.29所示。

图1.29　调试工具

调试工具从左至右，依次为CPU复位、全速执行、停止执行、单步进被调模块内执行、单步不进被调模块内执行、单步跳出被调模块内部执行、执行到光标所在行。

二、汇编窗口

通过汇编窗口可以看出用C51语言编写的代码被翻译成汇编语句及相关寄存器的值。打开汇编窗口的方法是：单击图标或使用“View>Disassembly window”命令。汇编窗口如图1.30所示。

图1.30　汇编窗口

三、逻辑分析窗口

单击图标或使用“View>Analysis Window>Logic Analyzer”命令打开逻辑分析窗口，如图1.31所示。

图1.31　逻辑分析窗口

1.2.4　创建“Hello World”项目

可在Keil 5安装目录\Examples\Hello中打开Hello实例进行学习，也可使用下述步骤建立一个新的项目进行学习。

1．新建源程序文件

使用“file>New...”命令、单击图标或按Ctrl+N快捷键，新建一个源程序文件，并保存为D:\Keil51\test\Hello.c。输入下列程序后再次保存。

#include <REG52.H>                  /*特殊功能寄存器头文件*/
#include <stdio.h>                  /*标准输入/输出头文件*/
void main(void)
{  
     SCON  = 0x50;                  /*模式1，8位数据，允许数据接收*/
     TMOD |= 0x20;                  /*定时器1，模式2，8位自动重装初值模式*/
     TH1   = 0xE6;                  /*设置，12MHz晶振，1200波特率，TH1初值*/
     TR1   = 1;                     /*TR1：运行定时器1*/
     TI    = 1;                     /*TI：设置发送标志为1*/
     while （1）
     {
          P1 ^= 0x01;                /*每输出一行字符串，P1.0取反1次*/
          printf ("Hello World\n");  /*输出 "Hello World"*/
     }
}

2．新建项目

使用“Project>New µVision Project...”命令，新建一个项目，保存为D:\Keil51\test\Simulator，并将新建的源程序文件添加到项目中。

3．项目设置

使用“Project>Options for Target 'Simulator'”命令或单击快捷图标，打开Target 'Simulator' 配置窗口，选择Device选项卡并选择好芯片组件数据库，如图1.23所示。参照1.2.2小节配置好其他相关参数。

4．项目编译调试

参照1.2.3小节相关内容编译好项目，并进入调试界面，全速执行；使用“View>Serial Windows>UART #1”命令，打开串行口1观察其运行结果，如图1.32所示。

图1.32　Hello World 运行结果

1.2 Keil 5集成开发环境

1.2.1 Keil 5简介