MDK軟件不能模擬仿真STM32的問題解決方法
中山市中等專業學校，中山 528458
摘要: 學習和使用RealView MDK開發工具及STM32等芯片時，如果每個系列芯片都要購買、製作評估板或開發板的話，經濟條件不允許，也不現實。當然也可以在沒有硬件的條件下，通過MDK軟件的模擬仿真來學習STM32系列芯片的編程，但MDK軟件對模擬仿真的支持不是很全面，大部分芯片都不能模擬仿真，必須通過相應的設置和相關的操作，才能完成模擬仿真。
關鍵詞: 模擬仿真；MDK；STM32
中圖分類號: TP368.1文獻標識碼: A
Solution for MDK Software’s Inability to Simulate STM32
Liu Yongjun, Yang Xuancheng
Zhongshan Secondary Specialized School，Zhongshan 528458,China
Abstract： Learning and using STM32 and RealView MDK economic conditions do not permit each series chip to purchase and production evaluation or development board, not realistic. Of course, there can be no hardware, and to learn STM32 series chip through the
MDK software simulation program, but the MDK software's simulation support is not very comprehensive, supporting only part of the chips, simulation must be done through the corresponding configuration and associated operation.
Key words: simulation；MDK；STM32
引言
MDK軟件在模擬仿真時，不能很好地支持各種STM32系列芯片，目前對STM32F103系列芯片支持模擬仿真，但對於其他系列芯片不支持或只是部分支持。主要存在的問題是：PC和SP不能自動裝載，存儲器不能訪問，中斷服務程序不能執行或觸發，外設寄存器不能修改或觀察。要解決上述問題，必須通過相應的設置和相關的操作，才能完成模擬仿真。
1 模擬仿真的實現及PC和SP的自動裝載
在MDK軟件中，只有部分STM32芯片支持模擬仿真（如STM32F103），大部分芯片都不支持模擬仿真。主要的問題是，當進入調試界面後，R15 (PC)的值爲0x00000000，不能進行調試操作（如單步、全速等）。要能對STM32進行模擬仿真，必須使PC的值不能爲0。通過分析STM32芯片的存儲器結構可知，在存儲器地址0x00000000處保存的是堆棧指針SP的值，程序加載時自動把該值送給SP，在存儲器地址0x00000004處保存的是程序指針PC的值，程序加載時自動把該值送給PC，程序從該PC值取指令執行程序，而不是從地址0x00000000處執行程序。而STM32芯片的Flash程序存儲器地址是從0x08000000處開始的，當進入模擬仿真時，MDK軟件不能把Flash的地址送給PC和SP。可通過以下操作步驟完成PC和SP的自動裝載。
①打開MDK自帶的工程文件，如C:\\Keil\\ARM\\Boards\\ST\\STM3240GEVAL\\Blinky\\Blinky.uvproj。
②單擊“編譯”工具欄上面的下拉菜單，選擇“STM32F407 Flash”。
③單擊，打開“Options”對話框，切換到“Output”選項卡，勾選“Debug Information”和“Browse Information”，用以產生調試信息。再切換到“Debug”選項卡，單擊“Use Simulator”，選擇模擬仿真，確保勾選“Load Application at Startup”，其他爲默認設置。
④單擊，編譯程序，並保證編譯成功。
⑤單擊，開始調試，進入調試界面後，觀察“Registers”寄存器選項卡中的R15 (PC)的值，如果值爲0，則說明不能進行模擬仿真，“單步”調試等無效，須進行步驟⑥的操作，否則可不進行步驟⑥的操作。
⑥停止調試，再次單擊，打開“Options”對話框，切換到“Target”選項卡，將IROM1的值［0x08000000,0x100000］修改爲［0x0,0x100000］，以使Flash的起始地址從0x0開始。單擊重新編譯程序，再次單擊，開始調試，PC的值將不再爲0，即可進入模擬仿真，“單步”調試等有效。
2 存儲器的訪問
當進入模擬仿真界面後，按“全速”F5或“單步”F10調試鍵後，在“command”窗口中將會出現類似如下的錯誤提示：“*** error 65: access violation at 0x40023800 : no ′read′ permission”，意思是在地址0x40023800處訪問違例，沒有“讀”的權限。地址0x40023800是外設寄存器地址。要使外設寄存器地址具有相應的“讀”、“寫”、“執行”權限，可在命令窗口中輸入MAP命令(不區分大小寫）。命令格式爲：
MAP 起始地址，結束地址 READ WRITE EXEC其中，READ表示“讀”權限，WRITE表示“寫”權限，EXEC表示“執行”權限，結束地址與起始地址的空間尺寸不超過128 MB，即不超過0x08000000字節。外設寄存器的存儲空間分佈較廣，不可能在每次調試時都通過命令窗口輸入MAP指令，可通過如下的操作步驟進行。
①新建一個文本文件，打開該文件，執行文件菜單命令“另存爲”，在打開的“另存爲”對話框中，文件名輸入爲initmap.ini，保存類型選擇爲“所有文件”，並保存。在文件中輸入如下內容並保存：
map 0x40000000,0x47ffffffreadwrite
map 0x50000000,0x57ffffffreadwrite
map 0xa0000000,0xa7ffffffreadwrite
map 0xf0000000,0xf7f00000 readwrite
根據需要，可在該文件中輸入包含所有外設寄存器的MAP命令，使所有外設寄存器都具有“讀”、“寫”權限。但注意映射空間不要超過0x08000000，否則調試時會提示錯誤：“*** error 129: MapMemmap size truncated to 128MB”。
②單擊，打開“Options”對話框，切換到“Debug”，在“Initialization File”的右邊單擊，打開“選擇仿真初始化文件”對話框，選擇上一步保存的initmap.ini文件。單擊“Edit”按扭，可打開文件再次修改。
3 中斷服務程序的執行與觸發
當解決以上的兩個問題後，可以進行模擬仿真調試。但這時中斷服務程序不能執行，如系統定時中斷程序；或者不能觸發中斷，如不能自動觸發SPI中斷程序等。由於已經把Flash存儲器的起始地址調到了0x00000000處，所以也需要把中斷向量偏移量地址設爲0x00000000，即把SCB-﹥VTOR設爲0。可通過如下方法解決。
①對於通過訪問SCB-﹥VTOR寄存器來修改中斷向量的，可通過“Edit”菜單命令中的“Find in Files”命令查找SCB-﹥VTOR，查找並修改宏定義FLASH_BASE的值爲0X00000000。
②如果不能通過以上的方法修改SCB-﹥VTOR,可以在進入仿真界面後，執行中斷程序前，選擇“Peripherals”→“Core Peripherals”→“Nested Vectored Interrupt Controller”命令，打開中斷向量對話框，修改VTO的值爲0x00000000。當然也可以通過如下的方法完成對外設寄存器SCB-﹥VTOR的修改，使它的值爲0x00000000：當進入仿真後，在主函數main()前設置一個斷點，全速運行程序，程序在斷點處暫停執行，通過下節介紹的方法把外設寄存器SCB-﹥VTOR添加到觀察窗口1，修改SCB-﹥VTOR外設寄存器的值，使它的值爲0x00000000即可。
③對於SysTick定時器，可以自動觸發中斷，並執行中斷程序，但對於其他的中斷則不能自動觸發中斷。可按如下方法操作：在中斷程序中設一個斷點，並“全速”運行程序，通過選擇“Peripherals”→“Core Peripherals”→“Nested Vectored Interrupt Controller”命令，打開中斷向量對話框，單擊選擇相應的中斷，然後勾選Pending複選框，此時會自動執行相應的中斷服務程序，並在斷點處暫停執行程序。
4 外設寄存器的修改
在模擬仿真時，一般要對外設寄存器進行修改，有些外設寄存器可直接修改，有些外設寄存器不能直接修改，如只讀位不能直接修改。要實現對外設寄存器的修改，可通過如下的方法進行操作。
①對於要修改的寄存器，可通過鼠標選擇外設寄存器，如選擇RCC-﹥CR，然後再鼠標右鍵，彈出右鍵菜單，執行“Add‘RCC-﹥CR ’to…”→“Watch 1”菜單命令，把RCC-﹥CR外設寄存器添加到觀察窗口1中，如下所示。
此時可在編輯框中修改該外設寄存器的值。當然也可在觀察窗口中，直接輸入外設寄存器的名稱“RCC-﹥CR”，但此種方法對某些芯片會失效。
②用以上方法也不能完成外設寄存器的修改時，可通過如下方法完成修改。停止仿真，單擊，打開“Options”對話框，切換到“Target”選項卡，確保特殊功能寄存器（sfr）文件已被添加。然後單擊的下拉箭頭，選擇並添加所要觀察的外設，如RCC等，可添加觀察多個外設。單擊添加的外設寄存器，可在下方顯示該外設寄存器的存儲器地址，如RCC-﹥CR外設寄存器的地址爲0x40023800。最後再選擇“ View”→“Memory Windows”→“Memory 1”打開存儲器觀察窗口，在地址欄中輸入地址“0x40023800”，按回車鍵確認輸入，在數據區雙擊數據可直接修改。STM32的存儲器採用小端模式，即低地址存放數據的低位，高地址存放數據的高位。在存儲器窗口中，可通過右鍵修改顯示方式。
結語
目前最新的MDK版本也未能解決在模擬仿真時出現的上述問題，通過本文介紹的方法則可以解決，這對於學習STM32，以及使用MDK軟件都有一定的幫助。以上介紹的方法是一個全面的描述，不是所有的芯片都需要通過以上步驟來完成，有的只需要部分操作即可完成。
劉勇軍（講師），主要從事單片機與嵌入式系統方面的研究與教學；楊選成（講師），主要從事電路系統方面的研究與教學。
（責任編輯：高珍 收修改稿日期：2013-04-24）