中央大學機械系微控制器(非正式教學平台)

[技巧] DEBUG

2008-10-24T13:57:00.004+08:00

在這裡我要教大家一個單字

" DEBUG "

它照字面上的意義是除蟲
也就是把你整個系統中的問題給抓出來!!

我們在微控制器這一堂課要學的東西很多
但我個人認人，最重要該學會的覺對不是如何使用8051
或是如何看懂電路圖跟了解各種元件的電路特性
最重要的是要學會的就是

" 除錯 "

除了天才跟運氣好的人，沒有人可以第一次上手就第一次把每個實驗做好
裡頭一定會暗藏一些小蟲，你要學會如何把這些小錯誤給它抓出來，解決掉
這才是你真正該學會的!!

世面上的IC千百種，就算過了我們這一堂微控制器的課，你一百分PASS了，還是只會使用這顆IC功能的一半不到，更何況其他形形色色的各種IC，我們不可能教會你們所有IC的使用方法。你也不可能一輩子遇到問題就有助教可以問。所以在我們這堂課裡，希望大家都可以學會如何分析系統中的錯誤，如何利用各種方法確認錯誤、找到錯誤之後如何去解決。只要學會了這三件事(其實是一件事嘛)，你以後就可以無往不利，無所不能，天下無敵!!!!

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那嘛，除錯要如何開始呢?
1、你會發現系統出了錯誤，你的輸出或現象不是你所期望的

2、當我們發現一個東西有錯時，不可能所有東西都是錯的，一定是其中某一小部分不對了
所以先把整個系統切成很多很多個小塊，分多小呢?
以你可以很方便的檢查它這一小塊是不是有問題為主。

3、你要很努力很努力的攪盡腦汁，分析並猜測錯誤最有可能發生在哪一小塊裡?

4、將你覺得最有可能有問題的那一小塊想一個辦法證明它是沒問題/有問題的，

5、若在步驟 4 之中確定那一小塊是沒問題的，則回到步驟 3 ，不然可以前進到步驟 6。

6、確認這一小塊有問題之後，仔細分析，看是否能知道問題的關鍵在哪裡，是否可以把問
題給修正? 若可以修正則到 8 ，若不行則到7

7、把它切成更細更細的小塊，然後從步驟 3 開始做，直到你可以很完整的確定問題在哪一
個元件、哪一行程式、哪一隻小蟲為止。

8、想一個確定沒問題的方法把問題給修正。

結束
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舉個範例
最近常有學弟來問說在實驗四裡面，它的LED燈不聽話。我們來依照這個題進行分析吧
實驗四是簡單的8051 INPUT、OUTPUT練習，有一個8pin的指播開關作為輸入，讓8051取得指翻開關的輸入後，轉換成輸出以控制8pin 的LED燈。

發生的問題: LED燈一直亮，不會變暗

解決:
1、把整個系統切成兩半，一半是指播開關電路讀取系統，另一半是LED電路輸出系統
2、我猜測是LED系統出了問題，則我先不管指播開關系統
3、寫程式命令LED全亮，再寫程式命令LED全暗，看是否會正常執行，若否則跳到下一步，
若可以正常執行，則就是指播開關讀取系統的問題(自已想辦法找出問題吧!)。
4、我把LED系統分成8051程式輸出部分及LED電路部分
5、我對各個部份進行測試
*8051程式輸出部分:
(1) 確認8051排線上40個PIN的各個腳位用途(這邊不再細述如何確認)
(2) 確認8051有確實執行我的程式 (以PORT0 作為範例)
->先命令PORT0 全部輸出高電位，拿三用電表量取輸出的值，確定它都輸出了高電位
->再命令PORT0 全部輸出低電位，拿三用電表量取輸出的值，確定全部都是低電位

*LED電路部分:
(1) 到網路上查LED是什麼東東，要如何正確的使用
(2) 利用正確的使用法，一邊接電阻再接5V，另一邊接GND
(3) 確認燈是否會亮，如果會它就沒問題，不會亮它就有問題

如果在其中有發現任何問題的話，那就解決問題吧!
但如果你發現你LED各細部可以正常運作，但組起來就是不照程式跑，那就要自已想其他的可能性囉!

☆☆☆☆☆ 另外教你們一個五顆星的大絕招，如果你實在想不出辦法確認說某一個元件到底
是不是壞掉的，就找同學借一個一樣的，如果他可以正常工作的話，就代表他的
那樣物品是好的，如果你換過來因此而使系統正常的話，恭喜你，你找到小蟲了!!

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DEBUG是一種訓練邏輯思考的過程，有了良好的習慣不止在工程上面適用，對解決一般生活中的小問題也有很大的幫助，花點時間分析嘗試，絕不吃虧。

最後，如果實在DEBUG不出來的話，可以來問助教，但是我會希望你過來時，可以把你已經想過的所有辦法及結果全部告訴我，這樣我才能幫上忙，而且我最多也只是告訴你你所沒想到的DEBUG方法，不可能幫你實際找出錯誤。

自已學會怎麼DEBUG
才是王道呀!!

[教學] 如何用程式對port作輸出入控制

2008-10-23T14:10:00.000+08:00

這一篇的教學文件主要可以告訴你，如何用程式控制8051之外的硬體
IO怎麼控制?

首先我要說明的方法是-
找參考書!!

在坊間有很多介紹8051如何與KEIL C一起工作的參考書，不止一家書商有出
在其內容除了介紹基本的C語言運算，8051各個暫存器的用途及使用方式，更有許多實作的範例，其中有許多的範例跟我們實驗的內容不謀而合，完全一樣! 只要照著書上一步一步的接，程式一步一步的寫，就可以完程實驗，可以減少很多錯誤的路徑。

可是，我們在驗收的時候，不只會要求你把實驗的內容給一模一模的完成，可能會要求你現場作一些簡單的變化，如果你沒有完全了解其內部的運作過程，並且有能力進行修改的話，也是過不了驗收的!! 所以儘管買參考書可以讓你實驗快速完成，但你還是要一步一步的學習每一個實驗應該要學會的東西，不能只按照書上寫的完全照抄。

另外，如果不想買書的話，我記得在圖書館有很多相關的書藉，大家可以去借來看，如果已經被借走的話，有很大的可能是自已同學借的，所以查一下是誰借走的，去敲他房門借來看唄!!

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方案二--看懂DATASHEET 從底層自已來
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1、邏輯相關的語法
基本上在KEIL C裡面對於邏輯的運算即是一般的C語言，所有的運算符號就是那幾個，在網路上可以找到很多C語言的相關資料，動動手試幾個關鍵字，例如「C語言教學」、「C語言語法」之類的，找英文網站會有更多的教學資訊，台灣的教學網站是很貧脊的!!

2、與port溝通的方式
在8051上面，具有很多個不同的port，每個port在8051內都各自代表了一個 "暫存器"，而每一個 "暫存器" 具有一個自已的 "地址(ADDRESS)" ，這個地址跟我們的門牌號碼一樣，是由許多16進位的數值在命名。

當你要對一個port進行寫入，讓它執行你想要的值時，你需要做的事就是，去寫入那個腳位所在位置的值。舉個例子，當你要寫入Port0，你需要做的事是寫入8051中 address為0x80(hex) (這個位置具有1個byte的內容) 這個位置裡的值。
當然要執行上述的過程很麻煩，使用keil c時它會有比較方便又好記的作法，我們在寫一個程式時，會在最上方加入
#include
加入之後我們就可以使用所有在reg52.h中的定義。在這個定義檔中有一行是這樣子寫的
sfr P0 = 0x80;
這一行的意思是，將"P0"定義成一個特殊的名字，它代表0x80這個位置，當你要對0x80這個位置的暫存器進行寫入時，就直接把值丟給P0作處理即可
例如 P0 = 254;
代表將數值254寫入P0也就是位置0x80裡面。

要讀出這個腳位的值時也一樣，直接讀出P0內的值即可
例如 tmp=P0;
這樣子就會把P0的值寫入到"tmp"這個暫存器裡面去了。

其他暫存器的名字與功能還有在keil c中對應的特殊名字，都可以在8051的datasheet以及REG52.H這個定義檔裡面找到。
8051的datasheet網址

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3、如何控制一個port中的某一個特定腳位
在這裡我提供兩個方法來控制單一的腳位
(1)第一個方法是運用邏輯的概念
先解釋名字 " | "這個符號是 or的意思，" & "是AND的意思
a |= b; 這一行的意義是先將a與b中每一個bit作 or 的運算後，將運算的結果填回a中
所以當我們要對P0中第5個腳位寫入1的話可以用這樣的式子
P0 |= 0x20;
這樣子就會把1寫入到Port
同樣的，如果要把0寫的P0中第0個腳位的話，可以用
P0 &= 0xfe;
來達成其效果。

(2) 用sbit 來定義每一個腳位，但在已預設的定義檔裡面沒有幫每個腳位作定義，所以你需要自行定義。方法很簡單，照下面作就ok了

sbit P0_0 = P0^0; //裡面P0_0是自定的名稱，可以更改，如改成ABC或XYZ也可以

當你要使用P0中第0個腳位時，只要使用P0_0這個名稱就可以了

例 P0_0 = 1; 這樣子就把P0第0個腳位寫入成HIGH
tmp = P0_0; 也同樣的可以把第0個腳位的值給讀回來。

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有了這麼方便的方法應該大家都改用這個了吧……
重點還是要學會看懂DATASHEET才是永久之道呀!

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以上是臨時打的教學文章
如果有發現任何錯誤或疑問的話，儘管下面留言!!

[開放提問] 實驗四

2008-10-23T13:48:00.000+08:00

關於實驗四有遇到自已解決不了
同學也無法回答的問題可以在下面的意見欄提問

[技巧] 畫流程圖的工具

2008-09-25T18:44:00.000+08:00

今天有學弟來問畫流程圖的方法
下面是以OFFICE WORD為範例
分為OFFICE 2003 與OFFICE 2007 兩種界面
如果不是使用這兩種界面的話，就自已找一找吧
或是用GOOGLE搜尋 "流程圖工具" 之類的關鍵字

OFFICE 2003

OFFICE 2007

另外，流程圖有一定的規範，各種不同的圖型代表著不用的意義
在使用前，請自行上網搜尋流程圖的使用方法。並按照正確的方法使用。

[公告] 微控實驗一的勘誤表

2008-09-25T17:50:00.000+08:00

微控實驗一的勘誤表已有更改
原本的勘誤表將乘法表改成月曆
現在已改回，直接寫乘法表即可

所以，9/23號的實驗課中
完成乘法表並簽名的同學
來驗實驗時，只要帶結報過來即可，不用再驗一次
當日沒有到場完成乘法表的同學要另外帶寫好的程式來操作