在單片機開發過程中，從硬件設計到軟件設計幾乎是開發者針對本系統特點親自完成的。這樣雖然可以降低系統成本，提高系統的適應性，但是每個系統的調試占去了總開發時間的2/3，可見調試的工作量比較大。單片機系統的硬件調試和軟件調試是不能分開的，許多硬件錯誤是在軟件調試中被發現和糾正的。但通常是先排除明顯的硬件故障以后，再和軟件結合起來調試以進一步排除故障。可見硬件的調試是基礎，如果硬件調試不通過，軟件設計則是無從做起。本文結合作者在單片機開發過程中體會，討論硬件調試的技巧。 當硬件設計從布線到焊接安裝完成之后，就開始進入硬件調試階段，調試大體分為以下幾步。 1 硬件靜態的調試 1.1排除邏輯故障 這類故障往往由于設計和加工制板過程中工藝性錯誤所造成的。主要包括錯線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認真對照原理圖，看兩者是否一致。應特別注意電源系統檢查，以防止電源短路和極性錯誤，并重點檢查系統總線(地址總線、數據總線和控制總線)是否存在相互之間短路或與其它信號線路短路。必要時利用數字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯時間。 1.2排除元器件失效 造成這類錯誤的原因有兩個：一個是元器件買來時就已壞了;另一個是由于安裝錯誤，造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設計要求的型號、規格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯誤。 1.3排除電源故障 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否則很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，若在5V～4.8V之間屬正常。若有高壓，聯機仿真器調試時，將會損壞仿真器等，有時會使應用系統中的集成塊發熱損壞。 2 聯機仿真調試 聯機仿真必須借助仿真開發裝置、示波器、萬用表等工具。這些工具是單片機開發的最基本工具。 信號線是聯絡8031和外部器件的紐帶，如果信號線連結錯誤或時序不對，那么都會造成對外圍電路讀寫錯誤。51系列單片機的信號線大體分為讀、寫信號線、片選信號線、時鐘信號線、外部程序存貯器讀選通信號(PSEN)、地址鎖存信號(ALE)、復位信號等幾大類。這些信號大多屬于脈沖信號，對于脈沖信號借助示波器(這里指通用示波器)用常規方法很難觀測到，必須采取一定措施才能觀測到。應該利用軟件編程的方法來實現。例如對片選信號，運行下面的小程序就可以檢測出譯碼片選信號是否正常。 ??MAIN：MOVDPTR，#DPTR ??;將地址送入DPTR ??MOVXA，@DPTR ??;將譯碼地址外RAM中的內容送入ACC ??NOP;適當延時 ??SJMPMAIN;循環 執行程序后，就可以利用示波器觀察芯片的片選信號引出腳(用示波器掃描時間為1μs/每格檔)，這時應看到周期為數微秒的負脈沖波形，若看不到則說明譯碼信號有錯誤。 對于電平類信號，觀測起來就比較容易。例如對復位信號觀測就可以直接利用示波器，當按下復位鍵時，可以看到8031的復位引腳將變為高電平;一旦松開，電平將變低。 總而言之，對于脈沖觸發類的信號我們要用軟件來配合，并要把程序編為死循環，再利用示波器觀察;對于電平類觸發信號，可以直接用示波器觀察。 下面結合在自動配料控制系統中鍵盤、顯示部分的調試過程來加以說明。本系統中的鍵盤、顯示部分都是由并行口芯片8155擴展而成的。8155屬于可編程器件，因而很難劃分硬件和軟件，往往在調試中即使電路安裝正確沒有一定的指令去指揮它工作，也是無法發現硬件的故障。因此要使用一些簡單的調試程序來確定硬件的組裝是否正確、功能是否完整。在本系統中采取了先對顯示器調試，再對鍵盤調試。 (1)顯示器部分調試為了使調試順利進行，首先將8155與LED顯示分離，這樣就可以用靜態方法先測試LED顯示，分別用規定的電平加至控制數碼管段和位顯示的引腳，看數碼管顯示是否與理論上一致。不一致，一般為LED顯示器接觸不良所致，必須找出故障，排除后再檢測8155電路工作是否正常。 對8155應進行編程調試時，分為兩個步驟： 第一，對其進行初始化(即寫入命令控制字，最好定義為輸出方式)后，分別向PA、PB、PC三個口送入#0FFH，這時可以利用萬用表測試各口的位電壓為3.8 V左右，若送入#00H，這時各口的位電壓應為0.03 V; 第二，將8155與LED結合起來，借助開發機，通過編制程序(最好采用“8”字循環程序)進行調試。若調試通過后，就可以編制應用程序了。 (2)鍵盤調試一般顯示器調試通過后，鍵盤調試就比較簡單，完全可以借助于顯示器，利用程序進行調試。利用開發裝置對程序進行設置斷點，通過斷點可以檢查程序在斷點前后的鍵值變化，這樣可知鍵盤工作是否正常。 以上討論了借助簡單工具對單片機硬件調試的方法，這些方法如果利用得好，就可以大大縮短單片機的開發周期。 轉自： (mbbeetchina)