基于PICC編譯環(huán)境的PIC程序編寫(xiě)

1、基于picc編譯環(huán)境的pic程序編寫(xiě)本文主要以hitech c為基礎(chǔ)，介紹pic的的基本特點(diǎn)。1 hitech picc語(yǔ)言的特點(diǎn)picc基本上符合ansi標(biāo)準(zhǔn)，但是不支持函數(shù)的遞歸調(diào)用，其主要緣由是pic特別的堆棧結(jié)構(gòu)。pic單片機(jī)中的堆棧是硬件實(shí)現(xiàn)的，其深度已隨芯片固定，無(wú)法實(shí)現(xiàn)需要大量堆棧操作的遞歸算法;另外在pic單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)軟件堆棧的效率也不是很高。為此，picc編譯器采納一種“靜態(tài)籠罩”技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)c語(yǔ)言函數(shù)中的局部變量分配固定的地址空間。經(jīng)這樣處理后產(chǎn)生出的機(jī)器代碼效率很高。當(dāng)代碼量超過(guò)4kb后，c語(yǔ)言編譯出的代碼長(zhǎng)度與所有用匯編代碼實(shí)現(xiàn)的差別已經(jīng)不是很大(10%)，固然前提是

2、在囫圇c代碼編寫(xiě)過(guò)程中需時(shí)時(shí)注重所編寫(xiě)語(yǔ)句的效率。2 picc中的變量picc中的變量類(lèi)型和標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言一樣，這里不再重復(fù)。為了使編譯器產(chǎn)生最高效的機(jī)器碼，picc把單片機(jī)中數(shù)據(jù)寄存器的bank交由編程員自己管理，因此在定義用戶變量時(shí)必需自己打算這些變量詳細(xì)放在哪一個(gè)bank中。假如沒(méi)有特殊指明，所定義的變量將被定位在bank0。定義在其他bank內(nèi)的變量前面必需加上相應(yīng)的bank序號(hào)，例如：bank1 unsigned char temp;/變量定位在bank1中中檔系列pic單片機(jī)數(shù)據(jù)寄存器的一個(gè)bank大小為128b，除前面若干字節(jié)的特別功能寄存器區(qū)域，在c語(yǔ)言中某一bank內(nèi)定義的變量字

3、節(jié)總數(shù)不能超過(guò)可用ram字節(jié)數(shù)。假如超過(guò)bank容量，在最后銜接時(shí)會(huì)報(bào)錯(cuò)，大致信息如下：error000:cant find 0x12c words for psect rbss_1 in segmentbank1鏈接器提醒，總共有0x12c(300)字節(jié)預(yù)備放到bank1中，但bank1容量不夠。雖然變量所在的bank定位必需由編程員自己打算，但編寫(xiě)源程序時(shí)在舉行變量存取操作前無(wú)需再特意編寫(xiě)設(shè)定bank的命令。c編譯器會(huì)按照所操作的對(duì)象自動(dòng)生成對(duì)應(yīng)bank設(shè)定的匯編命令。為避開(kāi)常見(jiàn)的bank切換以提高代碼效率，盡量把實(shí)現(xiàn)同一任務(wù)的變量定位在同一個(gè)bank內(nèi);對(duì)不同bank內(nèi)的變量舉行讀寫(xiě)操作

4、時(shí)也盡量把位于相同bank內(nèi)的變量歸并在一起舉行延續(xù)操作。bit型位變量只能是全局的或靜態(tài)的。picc將把定位在同一bank內(nèi)的8個(gè)位變量合并成一個(gè)字節(jié)存放于一個(gè)固定地址。picc對(duì)囫圇數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間采取位編址，0x000單元第0位位地址是0x0000，以此類(lèi)推，每個(gè)字節(jié)有8個(gè)位地址。假如一個(gè)位變量flag1被編址為0x123，那么實(shí)際的存儲(chǔ)空間位于：字節(jié)地址=0x123/8 = 0x24位偏移=0x123%8 = 3即flag1位變量位于地址為0x24字節(jié)的第3位。在程序調(diào)試時(shí)假如要觀看flag1的變幻，必需觀看地址為0x24的字節(jié)而不是0x123。picc在編譯原代碼時(shí)只要有可能，對(duì)一般變量

5、的操作也將以最容易的位操作命令來(lái)實(shí)現(xiàn)。假設(shè)一個(gè)字節(jié)變量tmp最后被定位在地址0x20,那么tmp | =0x80=bsf 0x20.7另外，函數(shù)可以返回一個(gè)位變量，返回的位變量將存放于單片機(jī)的進(jìn)位位中返回。3 picc中的指針3.1 指向ram的指針picc在編譯c源程序時(shí)，將指向ram的指針操作終于用fsr來(lái)實(shí)現(xiàn)間接尋址。fsr能夠挺直延續(xù)尋址的范圍是256b，所以一個(gè)指針可以同時(shí)籠罩2個(gè)bank的存儲(chǔ)區(qū)域(bank0/1或bank2/3，一個(gè)bank區(qū)域是128 b)。要籠罩最大512b的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，在定義指針時(shí)必需明確指定該指針適用的尋址區(qū)域。例如：unsigned char *p

6、ointer0; /定義籠罩bank0/1的指針bank2 char *pointer1;/定義籠罩bank2/3的指針既然定義的指針有明確的bank適用區(qū)域，在對(duì)指針變量賦值時(shí)就必需實(shí)現(xiàn)類(lèi)型匹配，否則將產(chǎn)生錯(cuò)誤，例如：unsigned char *pointer0; /定義指向bank0/1的指針bank2 unsigned char buff;/定義bank2/3中的一個(gè)緩沖區(qū)程序語(yǔ)句：pointer() =buff;/錯(cuò)誤!試圖將bank2內(nèi)的變量地址賦給指向bank0/1的指針若浮現(xiàn)此類(lèi)錯(cuò)誤的指針操作，picc在最后鏈接時(shí)會(huì)告訴類(lèi)似于下面的信息：fixup overflow in ex

7、pression ()3.2 指向rom常數(shù)的指針假如一組變量是已經(jīng)被定義在rom區(qū)的常數(shù)，那么指向其的指針可以這樣定義：const unsigned char company=software3.3 指向函數(shù)的指針由于在pic單片機(jī)這一特定的架構(gòu)上實(shí)現(xiàn)函數(shù)指針調(diào)用的效率不高，因此，除非特別算法的需要，建議大家盡量不要用法函數(shù)指針。4 picc中的子程序和函數(shù)中檔系列的pic單片機(jī)程序空間有分頁(yè)的概念，但用c語(yǔ)言編程時(shí)基本不用過(guò)多關(guān)懷代碼的分頁(yè)問(wèn)題。由于全部函數(shù)或子程序調(diào)用時(shí)的頁(yè)面設(shè)定(假如代碼超過(guò)一個(gè)頁(yè)面)都由編譯器自動(dòng)生成的命令實(shí)現(xiàn)。4.1 函數(shù)的代碼長(zhǎng)度限制picc打算了c源程序中的一個(gè)

8、函數(shù)經(jīng)編譯后生成的機(jī)器碼一定會(huì)放在同一個(gè)程序頁(yè)面內(nèi)。中檔系列pic單片機(jī)的一個(gè)程序頁(yè)面的長(zhǎng)度是2kb，用c語(yǔ)言編寫(xiě)的任何一個(gè)函數(shù)最后生成的代碼不能超過(guò)2kb。假如為實(shí)現(xiàn)特定的功能的確要延續(xù)編寫(xiě)很長(zhǎng)的程序，這時(shí)就必需把這些延續(xù)的代碼拆分成若干函數(shù)，以保證每個(gè)函數(shù)最后編譯出的代碼不超過(guò)一個(gè)頁(yè)面空間。4.2 調(diào)用層次的控制pic單片機(jī)采納硬件堆棧，所以編程時(shí)函數(shù)的調(diào)用層次會(huì)受到一定限制。普通pic系列的中檔單片機(jī)硬件堆棧深度為8級(jí)。程序員必需自己控制子程序調(diào)用時(shí)的嵌套深度以符合這一限制要求。picc在最后編譯鏈接勝利后可以生成一個(gè)鏈接定位映射文件(*.map)，在此文件中有具體的函數(shù)調(diào)用嵌套指示圖“

9、call graph”，有些函數(shù)調(diào)用是編譯時(shí)自動(dòng)加入的庫(kù)函數(shù)，這些函數(shù)調(diào)用從c源程序中無(wú)法挺直看出，但在嵌套指示圖上則一目了然。5 c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程單片機(jī)的一些特別命令操作在標(biāo)準(zhǔn)的c語(yǔ)言語(yǔ)法中沒(méi)有挺直對(duì)應(yīng)的描述，例如pic單片機(jī)的清命令“clrwdt”和休眠命令“sleep”;單片機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是控制的實(shí)時(shí)性，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，有時(shí)必需用匯編命令實(shí)現(xiàn)部分代碼以提高程序運(yùn)行的效率。在c程序中嵌入?yún)R編命令有2種辦法。 假如只需要嵌入少量幾條匯編命令，picc提供了一個(gè)類(lèi)似于函數(shù)的語(yǔ)句：asm(clrwdt);這是在c源程序中挺直嵌入?yún)R編命令的最挺直最簡(jiǎn)單的辦法。 假如需要編寫(xiě)一段延續(xù)的匯編命

10、令，picc支持另外的一種語(yǔ)法描述：用“asm”來(lái)開(kāi)頭匯編命令段，用“endasm”結(jié)束。例如:5.1 匯編命令尋址c語(yǔ)言定義的全局變量全部c語(yǔ)言中定義的符號(hào)在編譯后將自動(dòng)在前面添加下劃線“_”。因此，若要在匯編命令中尋址c語(yǔ)言定義的各類(lèi)變量，一定要在變量前加上“_”符號(hào),例如上例中的count是在c語(yǔ)言中定義的無(wú)符號(hào)全局變量，在匯編語(yǔ)言中只需在其前面加上“_”符號(hào)就可舉行拜訪了。另外，對(duì)于c語(yǔ)言中定義的多字節(jié)全局變量，例如c語(yǔ)言中的如下定義：int advalue;在匯編語(yǔ)言里拜訪時(shí)就得分字節(jié)拜訪，例如：asm(“movf_advalue+0.0”);/把a(bǔ)dvalue低字節(jié)中的數(shù)送到w里a

11、sm(“rrf_advalue+1”)/把a(bǔ)dvalue高字節(jié)中的數(shù)左移一位5.2 匯編命令尋址c函數(shù)的局部變量前面已經(jīng)提到，picc對(duì)自動(dòng)型局部變量(包括函數(shù)調(diào)用時(shí)的入口參數(shù))采納一種“靜態(tài)籠罩”技術(shù)，對(duì)每一個(gè)變量確定一個(gè)固定地址(位于bank0)，嵌入的匯編命令對(duì)其尋址時(shí)只需采納數(shù)據(jù)寄存器的挺直尋址方式即可，因此關(guān)鍵是要知道這些局部變量的尋址符號(hào)。建議讀者先編寫(xiě)一小段c代碼，其中有最容易的局部變量操作命令，把此源代碼編譯成對(duì)應(yīng)的picc匯編命令;查看c編譯器生成的匯編命令是如何尋址這些局部變量的，自己編寫(xiě)的行內(nèi)匯編命令就采納同樣的尋址方式。相對(duì)于匯編語(yǔ)言，用c語(yǔ)言編程的優(yōu)勢(shì)是毋庸置疑的：開(kāi)

12、發(fā)效率大大提高、人性化的語(yǔ)句命令及模塊化的程序易于日常管理和維護(hù)、程序在不同平臺(tái)間移植便利。所以既然用法c語(yǔ)言編程，就應(yīng)當(dāng)盡量避開(kāi)嵌入?yún)R編命令或編寫(xiě)匯編命令模塊文件。例如：變量的循環(huán)右移操作用c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)十分不便利，pic單片機(jī)已有對(duì)應(yīng)的移位操作匯編命令，因此用嵌入?yún)R編的形式實(shí)現(xiàn)效率最高。對(duì)移位次數(shù)的控制，事實(shí)上變量count1的遞減判零也可以挺直用匯編命令實(shí)現(xiàn)，這樣可節(jié)省代碼，但用標(biāo)準(zhǔn)c語(yǔ)言描述更直觀、更易于維護(hù)。6 注重事項(xiàng) 既然全部的局部變量將占用bank0的存儲(chǔ)空間，因此用戶自己定位在bank0內(nèi)的變量字節(jié)數(shù)將受到一定的限制，在實(shí)際用法時(shí)需注重。 當(dāng)程序中把非位變量舉行強(qiáng)制類(lèi)型轉(zhuǎn)換成位變

13、量時(shí)，要注重編譯器只對(duì)一般變量的最低位做判別：若最低位是0，則轉(zhuǎn)換成位變量0;若最低位是1，則轉(zhuǎn)換成位變量1。 因?yàn)閜ic系列單片機(jī)的內(nèi)部資源非常有限，所以在允許的條件下應(yīng)盡量用法無(wú)符號(hào)字符型變量，以節(jié)省空間。 picc對(duì)肯定定位的變量不保留地址空間，例如：unsigned char advalue 0x20;/advalue定位在地址0x20，相當(dāng)于匯編語(yǔ)言中的偽命令advalue equ 20h所以請(qǐng)讀者慎用。 盡量用法全局變量舉行參數(shù)傳遞，用法全局變量最大的益處是尋址直觀，只需在c語(yǔ)言定義的變量名前增強(qiáng)一個(gè)下劃線符即可在匯編語(yǔ)句中尋址;用法全局變量舉行參數(shù)傳遞的效率也比形參高。 對(duì)于多字節(jié)變量(如int型、float型變量等)picc遵循little