程序调试（除错）过程中的一些雕虫小技（更新：2010-04-09）

程序匠人 · 发表于 2009-8-13 23:08

一、前言

调试程序，是软件开发过程中的一个必不可少的环节。这篇帖子，匠人试着来整理一下一些调试的技巧。

说到“技巧”，这个词自从被所长批臭之后，匠人就吓得不敢再提，生怕一不小心就暴露了思想的浅薄和眼光的局限，呵呵。所以咱们不叫“技巧”，干脆低调点，就叫“雕虫小技”吧。

这里所讨论的“调试”技巧，有些是必须结合开发工具本身的功能来实现，而有些可以通过烧录芯片来验证。

各种开发工具，提供的功能多少强弱也不尽相同，这些方法也未必都能套用。仅供参考吧。

最后说明一下，这是没有草稿的帖子，匠人仍然以不定期连载的方式，边写边发边改。可能结构会比较混乱。欢迎大家一起参与讨论。

程序匠人 · 发表于 2009-8-13 23:29

二、磨刀不误砍柴功

在调试之前，需要掌握以下一些基本功：

1、熟悉当前的开发（调试）环境，比如：设置断点、单步运行、全速运行、终止运行，查看RAM、查看堆栈、查看IO口状态……总之，要熟练掌握基本操作的方法，并深刻了解其中意义。

2、了解芯片本身的资源和特性。

3、了解一点汇编语言的知识。（本来匠人是准备写“精通”的，但考虑到现状，还是“放低”这方面的要求罢了）。

4、掌握基本的电路知识和排错能力。（软件调试有时也会牵涉到硬件原因。总不能连三极管的好坏都不能识别吧？）

5、万用表、示波器、信号发生器……这些工具总该会用吧？

6、搜索、鉴别资料的能力。（内事问百度、外事问古狗、有事没事上21ic网）

7、与人沟通，描述问题的能力。（调试36计的最后一计——就是向他人讨教。当然，你得把话说明白才行）

差不多了，如果上述7把砍柴刀磨好了，就可以开始调试了。接下来，请调入你的程序……

——什么？你说你程序还没写？
——匠人倒塌……

（连载未完，敬请期待）

cauhorse · 发表于 2009-8-13 23:48

我还真打算明天再去写呢。。;P

欧阳青云 · 发表于 2009-8-13 23:59

早点写完分享哈。

程序匠人 · 发表于 2009-8-14 00:09

三、优先调试人机界面

面对程序中的一大堆模块，无从下手是吗？好吧，匠人告诉你，先调显示模块，然后是键盘。

为什么要先调显示模块？道理很简单，我们说“眼睛是心灵的窗户”，同样，“显示是程序的窗户”。一旦把显示模块调试好了，就可以通过这个窗口，偷窥（天呐，这两个居然是敏感字！）程序内部的数据和状态了。

然后紧接着，就是调试键盘模块。有了这个按键，我们就可以人工干预程序的运行了。

——什么，你的程序没有显示和按键？
——这位童鞋，你真不幸，请去检查一下自己的人品和星座运程先。谢谢。

实在是没显示？再看看系统有蜂鸣器吗？如果侥幸有的话，也能凑合着发发提示声音吧？

或者，有串口吗？可以考虑借助PC 端的串口调试软件来收发数据，这也是一个间接的人机交流方法。

总而言之，要尽快建立人机交流界面。

（未完待续）

程序匠人 · 发表于 2009-8-14 00:14

觉觉去啦。。。。

飞跃无线 · 发表于 2009-8-14 08:07

顶一个呗

jerkoh · 发表于 2009-8-14 08:13

我顶，等下集

mytempid · 发表于 2009-8-14 08:37

不错

hongjunzgt · 发表于 2009-8-14 09:36

不错，经验！

snow88 · 发表于 2009-8-14 09:53

匠人，继续呀！我没有仿真器，也是通过串口和LED点阵来调试的

thanksgiving · 发表于 2009-8-14 10:55

顶顶更健康

blitzero · 发表于 2009-8-14 11:07

顶一个，等着匠人继续

leaoking · 发表于 2009-8-14 11:39

看了，可是怎么建立人机交流呢？初学唉，现在什么都不懂呢！！寒自己一个，目前为止只学过C语言，电路基础没学，数电模电没学，现在是自学单片机。之前的时候只调试过用keil自带的软件调试，简单的输出型程序会调试，比如流水灯，我能够在keil上P0口的打钩与不打钩看出是哪个灯亮，但是复杂一点儿的调试，比如用锁存器控制的数码管我就不会调试了，虽然也是输出。键盘之类的输入的程序更不会调了。。。。。
有一块单片机开发板，一个仿真芯片，软件有keil，stc等软件，这些可以吗？

程序匠人 · 发表于 2009-8-14 21:54

14楼的初学者不要急。功到自然成。“技术源于积累，成功源于执着！”
你提到的“怎么建立人机交流呢？”，那匠人就顺着这个思路来讲。

四、慢镜头的威力

2009年春晚捧红了魔术师刘谦（这位老兄名“谦”，其实一点都不谦虚——长的帅不是错，出来拽就是罪过了！），也勾起了大家对魔术的浓厚兴趣，如何识破那些快速的眼花缭乱的魔术手法呢？很简单，用慢镜头回放即可。据说刘谦那个橡皮筋魔术的手法就是被人如此识破的。

回到我们单片机上来。我们知道，单片机的运行速度，一般都是在几M到几十M（当然，也有为了节能而采用几十K的低速）。不管怎么样，这个速度都远远超出了我们人眼能够分辨的速度。眼睛一眨，也许几M条指令已经执行过去了。

比如说数码管显示（假设有4位数码管）。平时我们看到数码管同时点亮着，但是实际上，这4个数码管是逐个扫描的。在任意一个时刻，只有一位数码管被点亮。在微观上，我们可以进一步把每位数码管的扫描动作细分为以下几个步骤：
1、关闭上一位数码管的位选信号；
2、输出当前位数码管的段选信号；
3、开启当前位数码管的位选信号；
4、启动1ms延时；
5、延时结束后，指针移动到下一位数码管，并重复上述4个步骤，如此周而复始。

你看，这样是不是就像用一个慢镜头在分解显示扫描的动作了？

那么如何实现这个慢镜头呢？方法很多：
1、单步运行（需要仿真器支持）；
2、在每一步分动作之后设立断点（需要仿真器支持）；
3、在每一步分动作之后插入足够的延时，让我们肉眼可以看清楚这些分动作（不需要仿真器，适合烧片测试）；

通过慢镜头的反复回放，我们就可以发现，到底是哪一个分动作出现了问题。

这个技巧，不仅仅适用于调试显示程序，也适用于按键扫描或其它模块。只要一个功能可以被细分为若干的动作，那么这一招“慢镜头分解法”都是可以使用的。

（未完待续，喜欢就顶）

new1988 · 发表于 2009-8-16 08:47

占个沙发听课

程序匠人 · 发表于 2009-8-17 23:47

五、给程序安装个黑匣子

某年某月的某一天，一架飞机以优美的抛物线形状，一头栽到海里去了……几天后，人们找到了飞机的黑匣子，里面记录了飞行员的最后一句话：“天呐，我看到火星人了！……”

以上空难情节我们经常会通过新闻看到吧（当然，最后一句是匠人版的科幻情节）。看看，飞机的黑匣子可以记录并再现现场，多么神奇！欧耶！

我们在调试程序时，也可以借鉴这个方法，给程序按装一个黑匣子。程序中的黑匣子其实就是一个在内存中开辟的队列。队列的原理我们很清楚，先进先出，后进后出（与飞机黑匣子的特性相同）。

比如说吧，假设我们的系统在工作中，某个输入量的采样值经常受到不明原因的扰动。我们要摸清这种扰动的规律，以便对症下药。但是这种扰动稍纵即逝。

我们的困扰是：程序正常运行时看不出规律，单步走又难以捕捉扰动。怎么办？

有没有办法，把扰动记录下来？

当然可以。

我们可以利用系统里剩余的RAM，开辟一块单元，做成队列。并写段测试程序，定时把新采样值压入队列。

然后我们让程序运行，在需要的（任意）时刻，让程序停下来。这时，队列里记录的就是最新一批采样数据。

只要队列的深度足够大，我们就可以找出扰动的规律来。

——什么，你问我什么叫队列？
——匠人曰“天呐，我看到火星人了！……”

（未完待续……）

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cauhorse · 发表于 2009-8-18 09:57

那么请问匠人：
如果俺用的芯片片内RAM太少，也不支持IAP啥的，然后呢，那个扰动又不一定啥时候出现，出现时又没法自动触发某个中断，全靠手动停下观察，是不是有点难。。:)

程序匠人 · 发表于 2009-8-18 10:14

那么请问匠人：
如果俺用的芯片片内RAM太少，也不支持IAP啥的，然后呢，那个扰动又不一定啥时候出现，出现时又没法自动触发某个中断，全靠手动停下观察，是不是有点难。。:) ...
cauhorse 发表于 2009-8-18 09:57

方法总是有的。
方法1：临时关闭其他不相关的功能模块，释放内存用作黑匣子队列。
方法2：用其它方式捕捉扰动。

mjei · 发表于 2009-8-18 10:17

有触动，不过汇编的功底还是扎实点好啊
1# 程序匠人

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