1.4 AVR Studio集成开发软件的使用

AVR Studio是Atmel AVR系列的软件仿真器，它由Atmel公司开发并免费提供给用户，用户可以在Atmel公司的官方网络（http://www.atmel.Com）上自由下载。下面以CodeVisionAVR中已经创建的“新建项目”为例，讲述源程序在AVR Studio中的调试与仿真等内容。

1.AVR Studio软件的安装

AVR Studio软件的安装可按以下步骤进行。

（1）双击安装文件setup.exe文件，将弹出如图1-42所示的欢迎信息框，单击“Next”按钮继续。

（2）在弹出的软件授权许可界面中选择“I accept the terms of the license agreement”（我接收许可协议的条款），然后再单击“Next”按钮，如图1-43所示。

（3）在弹出的对话框中（如图1-44所示），单击“Change”按钮以更改安装路径或直接单击“Next”按钮按照默认路径进行安装，直到安装结束为止。

2.将CodeVisionAVR中的源程序导入AVR Studio中

在CodeVisionAVR中将源程序编译好后，若想将源程序导入AVR Studio中，需要按以下步骤进行相关操作。

（1）在CodeVisionAVR IDE中，执行菜单命令“Tools”→“Debugger”或单击工具栏上的图标，将出现如图1-45所示的欢迎对话框。

在图1-45中，若单击“New Project”按钮，将创建Atmel AVR Assembler（汇编语言）或AVR GCC（C/C++语言）项目。单击“Open”按钮，则可打开已存在的项目。

（2）在图1-45中单击“Open”按钮，将弹出“Open Project or Object File”对话框，在此对话框的查找范围栏中找到在CodeVisionAVR中已创建并需要打开的项目，如图1-46所示。

（3）找到项目后，在图1-46中单击“打开”按钮，将弹出“Save AVR Studio Project File”对话框，询问用户在AVR Studio中保存项目的名称。用户可以更改项目名，也可直接单击“保存”按钮以使用默认的项目名。

（4）在“Save AVR Studio Project File”对话框，单击“保存”按钮后，将弹出如图1-47所示的对话框。在此对话框中选择AVR Simulator和ATmega16。这一步主要是为调试程序用的，也可以暂时不选，等到调试程序时，再通过Debug菜单下的AVR Simulator Options命令来选择。选择完毕后，单击“Finish”按钮，将进入AVR Studio集成工作环境界面。

3.AVR Studio编辑环境及仿真参数的设置

1）AVR Studio的编辑环境 AVR Studio集成工作环境界面如图1-48所示，它包括菜单栏、工具栏、工作台窗口、源程序编辑窗口、I/O观察窗口、信息窗口和系统状态条等部分。

AVR Studio的菜单栏与标准的Windows程序中的菜单栏基本相同，包括File（文件）、Project（项目）、Build（编译）、Edit（编辑）、View（视图）、Tools（工具）、Debug（调试）、Window（窗口）和Help（帮助）这几个部分。

AVR Studio的工具栏存储了一些常用命令，如新建、打开、断点设置等。

AVR Studio的工作台窗口用于显示项目文件信息。

AVR Studio的源程序编辑窗口用于编辑源代码，对于某些编程高手而言，在此也可以嵌入汇编源代码。

AVR Studio的I/O观察窗口用于查看各个I/O寄存器的值、I/O状态信息等。

AVR Studio的信息窗口用于显示一些状态信息。

AVR Studio的系统状态条用于显示AVR Studio软件工作的模式，如选用了ATmega16芯片在仿真模式下工作，这些信息就会在系统状态中显示出来。

2）AVR Studio仿真参数的设置在进行仿真前，有可能还需要进行相关参数的设置，如更改AVR单片机型号、更改单片机的晶振频率等。在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“AVR Simulator Options”，将弹出“Simulator Options”对话框。

“Simulator Options”对话框中有两个选项卡：Device selection和Stimuli and logging。

Device selection选项卡如图1-49所示，在Device下拉列表中，用户可选择所需的单片机型号，在此选择ATmega16；在Frequency下拉列表中可选择AVR单片机使用的晶振频率，在此选择8MHz；在Boot loader中可引导加载程序的设置，选中Enable Boot reset复选框时表示允许启动复位，在其下拉列表中可选择启动复位地址。

Stimuli and logging选项卡如图1-50所示，在此可设置外部激励或者记录端口的相关信息。在Port下拉列表中可选择外部激励端口或记录端口；在Function中可选择外部激励端口（Stimuli）或选择记录端口（Logging）。

设置为外部激励（Stimuli）时，必须是该端口为输入状态时有效，且还需指出激励文件位置，即在File中打开激励文件。激励文件中的值将在指定的周期被放在指定端口的PIN寄存器中，激励文件的格式与端口记录格式相同。

设置为记录端口（Logging）时，必须是该端口为输出状态时有效，且还需在File中选择一个文件用于放置记录数据。文件中的内容是端口寄存器的内容。如果一个周期中端口寄存器的内容没有改变，就没有输出产生。记录文件在每次程序复位时被删除，在每次程序装入AVR Studio时，记录都将被人工激活。

4.使用AVR Studio进行程序的调试及软件的仿真

在AVR Studio中进行模拟仿真时，其调试算法、程序流程等方面与硬件仿真机没有多大区别。对于I/O端口、定时器、UART、中断响应等，在AVR Studio中也可进行模块仿真。但是由于硬件仿真机没有提供程序运行时间等方面的参数调试，所以AVR Studio在调试程序、计算一段程序运行所花的时间等方面比硬件仿真更加方便。

1）程序的调试在AVR Studio的Debug调试菜单栏中可选择开始调试、停止调试、运行、暂停、复位、设置断点、单步执行等操作。

（1）开始调试（Start Debugging）：若源程序在CodeVisionAVR IDE中，通过执行菜单命令“Tools”→“Debugger”将其导入到AVR Studio，那么在AVR Studio中的程序将处于开始调试状态。

如果源程序是在AVR Studio中直接编写的，那么在AVR Studio中先执行菜单命令“Build”将其编译，若编译程序没有错误，再执行菜单命令“Debug”→“Start Debugging”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键Ctrl+Shift+Alt+F5，此时源程序进入开始调试状态。

在开始调试状态下，将连接调试平台，装载目标文件并执行复位操作，而所有的调试控制命令处于有效状态。通常，在调试模式下不能编辑程序。

（2）停止调试（Stop Debugging）：如果源程序进入了调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Stop Debugging”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键Ctrl+Shift+F5，将停止调试过程，并断开与调试平台的连接，进入源程序的编辑模式。

（3）运行（RUN）：如果源程序进入了调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“RUN”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键F5，将启动（或重新启动）程序，使源程序一直运行到被用户停止或遇到一个断点为止。

（4）暂停（Break）：如果源程序进入了调试运行状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Break”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键Ctrl+F5，将停止程序的运行。当源程序停止时，所有窗口中的信息都将更新。

（5）复位（Reset）：如果源程序进入了调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Reset”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键Shift+F5，将使源程序复位。当程序正在运行时，执行此命令则程序停止运行。

（6）设置断点（Toggle Breakpoint）：如果源程序进入了调试状态时，在代码前可以设置断点。首先在需要设置断点的代码前单击鼠标，然后执行菜单命令“Debug”→“Toggle Breakpoint”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键F9，由此就可将该行源代码设置为断点。

（7）单步执行（Step Into）：单步执行仅执行一条指令。如果源程序进入了调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Step Into”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键F11，源程序的一条指令会被执行。

（8）单步运行到断点（Step Over）：单步运行到断点仅执行一条指令，但是如果这条指令包含或调用了一个函数/子程序时，则该函数/子程序也会同时执行。如果在过程中遇到用户设置的断点，则程序运行将被挂起。如果源程序进入调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Step Over”或在工具栏中单击图标，还可以按快捷键F10，源程序的一条指令会被执行。

（9）跳出（Step Out）：跳出命令会使程序一直运行，直到当前函数结束为止。如果遇到用户设置的断点，程序运行将被挂起。当程序处在最外层（如主函数），执行菜单命令“Debug”→“Step Out”或在工具栏中单击图标，或按快捷键Shift+F11时，程序将继续运行，直到遇到一个断点或被用户停止为止。

（10）运行到光标处（Run To Cursor）：如果源程序进入了调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Run To Cursor”或在工具栏中单击图标，或按下快捷键Ctrl+F10时，将使程序运行到源代码编辑窗口中光标处停止。此时如果遇到用户的断点，程序的运行将不会被挂起。如果程序运行永远达不到光标指示处的语句，程序将一直继续运行，直到被用户停止为止。当此命令结束后，所有窗口中的信息将更新。由于这种方式依赖于光标放置的位置，所以它只能在C语言窗口方式时才能使用。

（11）自动运行（Auto Step）：自动运行能够重复执行指令。如果源程序进入调试状态时，在AVR Studio中执行菜单命令“Debug”→“Auto Step”或在工具栏中单击图标，或按下快捷键Ctrl+F10时，程序的运行将一直持续单步运行，直到遇到一个用户设置的断点或被用户停止为止。

2）软件仿真源程序在调试运行过程中，通过相应的窗口，可以观察各个寄存器的值，从而分析程序是否达到设计要求。

若需观察已导入AVR Studio的“新建项目”源程序的运行状况，可首先在I/O观察窗口中单击“PORTC”（因为源程序使用了PORTC端口），然后执行自动运行命令，由此可以看到Processor窗口中的Cycle Counter和Stop Watch中的数据不断更新，而I/O观察窗口中PORTC端口的状态值（Value）将每隔1s发生一次变化，其运行仿真如图1-51所示。若想终止运行，执行菜单命令“Debug”→“Reset”即可。