KEIL5软件使用技巧·debug仿真功能解析

原创于 2025-07-22 05:00:00 发布 · 2.9k 阅读

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#单片机 #嵌入式硬件 #keil5 #嵌入式 #stm32 #物联网 #mcu

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1. 检查配置

1.1 硬件仿真配置

在开始使用仿真调试之前，先看下一下配置，按照如下步骤，找到魔术棒图标（①）点击，弹出界面后找到“debug”（②），而后找到自己所使用的下载器，这里我使用的是ST-Link，因此选择了“ST-Link Debugger”（③），然后找到“Settings”（④）：

将①的位置配置为“SW”，作用是使用 SWD（Serial Wire Debug） 协议进行调试和烧录。②的位置代表芯片链接上了：

二者的对比，不过我们正产正常使用的ST-Link的是两线制的，所以选择SW即可：

对比项	SWD	JTAG
引脚数量	2 线（SWDIO + SWCLK）	5 线（TMS, TCK, TDI, TDO, nTRST）
速度	与 JTAG 相当（通常 1~4 MHz）	与 SWD 相当
占用资源	更少引脚，适合小型封装芯片	需要更多引脚
兼容性	仅支持 ARM Cortex-M 内核	支持更广泛的芯片（如 ARM9）
常用场景	STM32 等 Cortex-M 芯片的主流选择	复杂调试（如多核芯片）

找了一张相关引脚的图片：

图中框住部分代表Core Clock（内核时钟） 的配置，根据芯片规格、外设需求和实际应用场景来选择，这边就只是验证一下debug的使用，就默认了：

其他就是芯片的一些下载配置：

1.2 软件仿真配置

软硬件任选其一，首先点击魔术棒，找到Target，将频率改为8Mhz：

然后找到debug，主要关注黑框部分，绿线部分可勾选可不勾：

首先对于USB Simulator（USB 模拟器） 是一个用于 调试和仿真 USB 设备功能 的工具，它允许开发者在没有实际硬件的情况下测试 USB 协议栈、USB 设备类（如 HID、CDC、MSC 等）以及与主机（PC）的通信行为。相当于我们此时没有硬件设备，靠软件先模拟仿真一下，

Limit Speed to Real-Time（限制速度为实时）是一个与 调试器执行速度控制 相关的选项，主要用于在调试过程中保持代码执行与实际硬件运行的一致性。

Dialog DLL 是指 调试器（Debugger）配置中的动态链接库（DLL），用于支持特定的调试接口或硬件仿真器。而系统自带的 DCM.DLL，是 Keil 提供的一个调试通信中间层，用于优化调试器（如 J-Link、ULINK、ST-Link 等）与目标设备（MCU）之间的数据传输，可以适配不同的调试接口（如 JTAG、SWD、cJTAG），并自动选择合适的通信方式，不过这个毕竟是通用的，我们这里使用纯原生的，我们使用ST-Link，这里使用 DARMSTM.DLL ，当时如果使用J-Link可以使用JLinkARM.dll 根据自己回头使用下载器进行选配。

Parameter（参数） 是 Dialog DLL 的附加选项，用于传递特定的调试或烧录参数给底层调试器（如 ST-Link、J-Link 等）。它的具体含义取决于所使用的 调试器类型 和 目标芯片。同样的，我们在下载完编译器，选配好芯片后，由于我们使用的是STM32F1系列单片机，是ARM3内核的，其给我们默认的是 -pCM3 ，它也是通用的，它仅声明内核，不提供芯片的 Flash 大小、外设信息等细节。因此我们想要具体使用哪款新品，就声明具体型号（-pSTM32Fxxx），这里使用的是STM32F103C8T6，因此声明-pSTM32F103C8。

2. 调试界面

首先找到“Start/Stop Debug Sestion”，也就是如下图标，起作用是开启和关闭仿真调试：

点击后，进入仿真调试界面：

2.1 界面介绍

对于①②③，由于里面的条数比较多，下面进行详细介绍：

④ 寄存器窗口：显示当前CPU寄存器的值，这些寄存器包含了执行状态、指针、地址和一些重要的硬件信息。

⑤ 汇编程序窗口：与⑥中源码相对应，代码左侧灰色部分代码已编译部分，可设置断点(此部分可以查看代码是否编译或者是否被编辑器优化)。

⑥ 代码窗口：源代码显示。

⑦ Command窗口：调试命令行，可通过设置命令执行所有调试操作，如断点设置、变量寄存器访问、数据转换、基本计算等功能。通常也显示编译器或调试器的输出信息，比如错误消息、警告和打印输出。

⑧ 调用站和局部变量窗口：从左到右分别表示函数的类型名、函数的首地址、函数的返回类型。

2.2 运行调试

我们来看看①所框住的都是什么功能：

复位：相当于硬件上的复位按钮或者电源重启。

执行到断点处：或者说是开始或继续执行程序按钮。如果程序已经停在一个断点上，点击这个按钮将继续执行程序直到遇到下一个断点或程序结束。也就是说如果没有断点，程序会一直运行。

举个例子，假如我们打了两个断点（断点的概念下面说），让你全速运行到第一个断点，他就会停下（两个小箭头，蓝色代表当前鼠标光标所在行，黄色当前运行行）：

此时在点击运行，就会到第二个断点停下：

停止执行：中止当前正在运行的程序。

执行进去：执行下一行代码，如果是调用函数就进入到该函数内部。

这句话什么意思呢，假如我们现在执行到如图位置：

此时在点击一下会发现，我们来到了延时函数内部：

执行过去：执行下一行代码，但是不进入函数内部。如果当前行调用了函数，IDE将执行整个函数，然后停在下一行。也就是说，如果在主函数中使用这个功能，会一直停留在主函数页面运行每一行代码，不会调转到其他函数中去。

还是距上面这个例子：

此时我们点击直行过去，会发现函数来到下一行，没有在进入到延时函数内：

执行出去：当运行在函数内部时，这个按钮将执行完当前函数的剩余代码，并停在返回点之后的下一行。

假设我们此时运行到延时函数内部，我们想要将之后的代码运行完，只需要点击直行出去，就会将剩余代码执行完，跳出当前执行函数：

执行到光标处：程序执行将继续进行，直到到达当前代码编辑器中光标所在的行。

2.3 断点

先看看断点相关（也就是③），断点是调试过程中的一个关键部分，允许你停止程序的执行以检查变量的值或程序的行为：

其功能：

这直接按照字面意思理解即可，我们可以通过鼠标左键，在代码旁边灰色部分直接点击，生成断点：

2.4 窗口功能

比较常用的几个，不过下面也都全介绍了一遍：

命令行：打开Commod窗口，显示与调试会话相关的信息，包括用户输入的调试命令和由调试器返回的消息。它允许用户直接输入命令，例如管理断点、控制程序执行等。

反汇编窗口：用来开启如下图，示当前执行的汇编代码，与源代码视图同步，有助于理解C/C++代码是如何转换为处理器指令的，以及在调试时实际执行的指令。

符号窗口：列出了所有编译后的符号，包括函数、变量和类型定义。这个窗口让你可以确认是否有符号未定义或检查变量的地址和值。

内核寄存器：显示处理器内核的寄存器值。有助于理解程序的当前状态和执行流程，尤其是在硬件层面的调试中。

回调部变量：当调试时停留在断点时，这里会显示函数的调用关系，以及压进的变量值，可以在这里看到函数的调用关系和传递给函数的参数值。这个一般和断点配合，反推异常调用以及查看局部变量，无需使用变量查看串口。

变量显示：用于查看单片机中某个变量的值，一般多用于查看全局变量以及外设寄存器数值、表达式显示变量，也可直接操作变量值。

内存窗口：显示内存地址以及地址处内存的数据，一般可查看变量以及寄存器数据、函数地址等

虚拟串口窗口：如果程序使用了串口（例如USART），此窗口将显示由模拟器重定向的串口输出。

系统分析窗口：提供高级的代码性能分析功能，例如代码覆盖率、执行时间分析等。软件逻辑分析仪功能也包含在这里。

TRACE窗口：如果硬件支持，此功能允许实时跟踪指令执行，以及程序的行为和性能分析。

外设寄存器窗口：显示和控制单片机外设寄存器的状态，可以在这里查看和修改外设寄存器的值，如定时器、串口等的配置和状态。

3. 使用样例

3.1 串口打印窗口（逻辑分析仪）

前期准备完了，我们进入仿真界面，找到仿真界面，如果觉得界面太小，可以拖拽放大界面：

也可以直接拽出来，看自己喜好：

简单做个了解，对于放大和缩小格，也可以使用鼠标滑轮完成：

3.1.1 方法一：查看GPIO口

找到 Setup 按钮，点击出现如下界面：

找到方块，点击，输入PORT+当前引脚通道+GPIO位置，例如我们此时想要测，PA0引脚，就需要输入 PORTA.0，如下图：

输入完后点击黄色部分，其会自动保存如图格式，当然你自己打成如图样式也一样：

点击刚刚生成的部分，将全部部分改为Bit，完事点击Close：

点击全速运行，可以发现按照500ms拉高和拉低一下电平（横线代表每格数据0.5s）：

3.1.2 方法二：查看参数

首先我们写一个简单的函数，记得编译运行一下，在进入仿真界面：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

char flag;

int main(void)
{			
	flag = 1;

	while (1)
	{		
		flag = 1;
		Delay_ms(500);	

		flag = 0;													
		Delay_ms(500);										      
								
	}
}

按照上面的方法，进行配置：

可以看到正常反应：

对于查看参数我们还有另一种方法，鼠标右键，找到图示位置，点击：

可以发现也能打开逻辑分析仪，然后右键图示位置，将数据调为bit：

点击也能正常运行：

3.2 观察窗口（数据读取）

还是先写一个简单的代码（记得运行一下再进入仿真）：

#include "stm32f10x.h"                  // Device header
#include "Delay.h"

char sum[3] = {0,0,0};

int main(void)
{			
	while (1)
	{		
		sum[0]++ ;
		sum[1] += 2;
		sum[2] += 3;
		Delay_ms(1000);										     								
	}
}

找到图示位置：