实验3
EXPERIMENT 3


C语言实验





3．1实验目的
 熟悉在Keil 工具中编写C语言程序； 
 熟悉C语言程序的调试。
3．2实验设备
1． 硬件
PC一台。
2． 软件
(1) Windows 7/8/10系统； 
(2) Keil μVision5集成开发环境。
3．3实验内容
在Keil 工具中通过C语言完成sum=1+2+…+10的程序编写，并在仿真模式下进行调试。
3．4实验预习
 复习C语言编程； 
 学习在Keil 工具下如何建立工程及配置。
3．5实验原理
在调试该C语言程序时，配置本实验教材所使用的开发板，或以仿真模式运行。
3．6实验步骤
3．6．1创建工程
在Keil工具中创建一个新工程，在实验2创建工程的基础上在USR中添加main函数。
3．6．2修改配置 




单击如图3．1所示方框中的按钮，打开配置界面。


图3．1打开配置界面按钮


切换到Debug选项卡，如图3．2所示。


图3．2Debug选项卡






将选项卡中的内容改为如图3．3所示，注意粗黑框标注的内容，具体修改见下文。


图3．3需要修改Debug选项卡的内容


其中： 
Use Simulator代表要使用软件模拟仿真。
Dialog DLL的内容是DARMSTM．DLL，表示使用STM系列。
Parameter的内容是“pSTM32F429IGT6”，这里匹配的是当前开发板的型号。
Initialization File，该选项可以配置映射一些地址，从而实现对STM32开发板不同功能的模拟仿真。一个典型的Initialization File内容如下： 


map 0x40000000,0x4000ffff read write

map 0x40010000,0x4001ffff read write

map 0x40020000,0x4002ffff read write

map 0x48000000,0x4800ffff read write


在工程文件夹下新建init．ini文件，将上述4行内容添加到这个文件中，在Debug选项卡的Initialization File选项下添加该文件。
在该文件中，我们设置了4段地址映射，使得可以实现模拟某些功能。一个大致的地址功能映射表如图3．4所示。


图3．4部分存储器的映射


上面只是截取了部分存储器的映射情况，这是AHB1的地址。例如，如果需要使用RCC功能，那么可以看到0x40021000至0x400213FF这部分地址需要有读写属性，可以在Initialization File中添加相应映射地址的字段来启用读写。注意： 该地址对于不同型号的开发板会有变化。
Debug选项卡中的内容修改完毕后，单击OK按钮完成配置。
3．6．3跟踪变量
配置完成后，就可以通过Debug进行仿真了。本次实验中，我们通过一个简单的累加来仿真，验证程序的正确性。main．c文件内容如下： 


#include "stm32f4xx.h"



static int x=0;   //需要跟踪的变量x，设置为全局变量，局部变量无法用分析器跟踪

int main(void)

{

while(1){

int i;

x=0;

for(i=0; i < 10; ++i){

x ++;   //每次加1直至加到10

}

}

}


在编写好程序后，单击Keil左上角的Build或Rebuild按钮进行编译，如图3．5所示。


图3．5重新编译


在如图3．6所示的Output框中看到无错误(0 Error(s))提示后即编译成功。


图3．6重新编译成功的Output框


编译完成后，单击Debug按钮，然后单击分析器按钮，如图3．7所示。


图3．7打开Debug窗口并启用分析器


单击分析器左上角的Setup按钮，如图3．8所示。


图3．8单击Setup按钮


在如图3．9所示界面中单击右上角标识处添加变量x(如果已经有则不用添加，关闭此框即可)，添加完毕后单击Close按钮。


图3．9添加变量


在分析器中左侧看到变量x，即添加成功，如图3．10所示。请注意，需要在分析器中跟踪的变量必须为全局变量，若设置为局部变量，则可能无法添加到分析器中。


图3．10添加变量成功




图3．11设置仿真变量的最大/最小值

因为分析器展示的默认范围非常广(和变量类型上下限有关)，因此需要设置自动调整范围以更好地展现值的变化。在分析器窗口中空白位置右击，选中Adaptive Min/Max选项，如图3．11所示。
单击Keil左上角的Run按钮，可以看到分析器中出现波形，如图3．12所示。


图3．12观察变量的波形


可以看到，波形从0~10以阶梯形式上升，符合程序设定，每次加1直到10的结果是一致的。
请注意，如果Initialization File没有被加载或者没有正确配置地址，那么在Command窗口会出现如图3．13所示的错误信息。此时需要重新配置Initialization File。


图3．13初始文件配置错误信息


此外，还有一种在设置变量时失败的情况，是在最新版Keil μVision5中，默认的ARM编译器会使用版本6的编译器，在该版本的编译器进行编译后，在Debug选项卡的Setup里无法设置变量，提示Unknown Signal。解决方案是在Target选项卡中将ARM Compiler切换到版本5或以下的版本，如图3．14所示。


图3．14切换ARM编译器版本


3．7实验参考程序



#include "stm32f4xx.h"



static int x=0;   //需要跟踪的变量x，设置为全局变量，局部变量无法用分析器跟踪

int main(void)

{

while(1){

int i;

x=0;

for(i=0; i < 10; ++i){

x ++;   //每次加1直至加到10

}

}

}


3．8实验总结
本实验给出了如何使用Keil软件进行仿真的例子： 从Keil软件仿真器中模拟运行一个简单的累加计算。初学者经过本节的实验理解和体验STM32的仿真过程，熟练掌握Keil软件的STM32系列开发板的仿真器使用方法。
3．9思考题
(1) 尝试通过配置其他映射地址，启用GPIO引脚，观察GPIO引脚高低电平变化。
(2) 使用Debug模式下的Watch功能观察变量的变化，并比较和仿真分析器的相同和不同点。
(3) 查阅资料了解不同型号的STM32的地址映射配置。