單片機的C語言應用程序設(shè)計

1、第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.1 C語言與語言與MCS-517.2 C51數(shù)據(jù)類型及在數(shù)據(jù)類型及在MCS-51中的存儲方式中的存儲方式7.3 C51數(shù)據(jù)的存儲類型與數(shù)據(jù)的存儲類型與MCS-51存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)構(gòu)7.4 MCS-51特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的的C51定義定義7.5 MCS-51并行接口的并行接口的C51定義定義7.6 位變量的位變量的C51定義定義7.7 C51構(gòu)造數(shù)據(jù)類型構(gòu)造數(shù)據(jù)類型7.8 模塊化程序開發(fā)過程模塊化程序開發(fā)過程7.9 MCS-51內(nèi)部資源使用的內(nèi)部資源使用的C語言編程語言編程7.10 MCS-51片外擴展

2、的片外擴展的C語言編程語言編程7.11 頻率量測量的頻率量測量的C語言編程語言編程7.12 MCS-51機間通信的機間通信的C語言編程語言編程7.13 鍵盤和數(shù)碼顯示人機交互的鍵盤和數(shù)碼顯示人機交互的C語言編程語言編程第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.1 C語言與語言與MCS51 用匯編程序設(shè)計MCS51系列單片機應用程序時，必須要考慮其存儲器結(jié)構(gòu)，尤其必須考慮其片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器與特殊功能寄存器正確、合理的使用以及按實際地址處理端口數(shù)據(jù)。用C語言編寫MCS51單片機的應用程序，雖然不像用匯編語言那樣具體地組織、分配存儲器資源和處理端口數(shù)據(jù)，但在C語言編程中，對數(shù)據(jù)類型與變量的定義，必須要與

3、單片機的存儲結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。用C語言編寫單片機應用程序與編寫標準的C語言程序的不同之處就在于根據(jù)單片機存儲結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源定義相應的C語言中的數(shù)據(jù)類型和變量，其它的語法規(guī)定、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計方法都與標準的C語言程序設(shè)計相同。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 用C語言編寫的應用程序必須經(jīng)單片機的C語言編譯器(簡稱C51)，轉(zhuǎn)換生成單片機可執(zhí)行的代碼程序。支持MCS51系列單片機的C語言編譯器有很多種。如American Automation、Auocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Franklin等。其中KEIL/Fra

4、nklin以它的代碼緊湊和使用方便等特點優(yōu)于其它編譯器。本章是針對這種編譯器介紹 MCS51單片機C語言程序設(shè)計。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.2 C51數(shù)據(jù)類型及在數(shù)據(jù)類型及在MCS-51中的存儲方式中的存儲方式7.2.1 C51的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型 Franklin C51編譯器具體支持的數(shù)據(jù)類型有：位型(bit)、無符號字符(unsigned char)、有符號字符(singed char)、無符號整型(unsigned int )、有符號整型(signed int )、無符號長整型(unsigned long )、有符號長整型(signed long )、浮點型(float

5、)和指針類型等。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 表表7.1 Franklin C51的數(shù)據(jù)類型的數(shù)據(jù)類型數(shù)據(jù)類型長度(bit)長度(byte)值域bit110,1unsigned char810255signed char81128127unsigned int 162065535signed int 1623276832767unsigned long32404294967295signed long 32421474836482147483647float 3241.176E383.40E+38(6位數(shù)字)double6481.176E383.40E+38(10位數(shù)字)一般指針243存

6、儲空間065535第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.2.2 C51數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)在MCS-51中的存儲方式中的存儲方式 位變量(bit)：與MCS-51硬件特性操作有關(guān)的可以定義成位變量。位變量必須定位在MCS-51單片機片內(nèi)RAM的位尋址空間中。 字符變量(char)：字符變量的長度為1 byte即8位。這很合適MCS-51單片機，因為MCS-51單片機每次可處理8位數(shù)據(jù)。對于無符號變量(unsigned char)的值域范圍是0255。對于有符號字符變量(signed char)，最具有重要意義的位是最高位上的符號標志位(msb)。此位為1代表負，為0代表正。有符號字符變量和無符號字符變

7、量在表示0127的數(shù)值時，其含義是一樣的，都是00 x7F。負數(shù)一般用補碼表示，即用11111111表示-1, 用11111110表示-2。當進行乘除法運算時，符號問題就變得十分復雜，而C51編譯器會自動地將相應的庫函數(shù)調(diào)入程序中來解決這個問題。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 整型變量(int): 整型變量的長度為16位。與8080和8086 CPU系列不同，MCS-51系列單片機將int型變量的高位字節(jié)數(shù)存放在低地址字節(jié)中，低位字節(jié)數(shù)存放在高地址字節(jié)中。有符號整型變量(signed int)也使用msb位作符號標志位，并使用二進制補碼表示數(shù)值?？芍苯邮褂脦追N專用的機器指令來完成多字節(jié)的加

8、、減、乘、除運算。整型變量值0 x1234以圖7.1所示的方式存放在內(nèi)存中。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 圖7.1 整型數(shù)的存儲結(jié)構(gòu) 0 x120 x34+0+1地址 0 x120 x340 x560 x78.+0+1+2+3地址 圖7.2 長整型變量的存儲結(jié)構(gòu) 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 浮點型變量(float): 浮點型變量為32位，占4個字節(jié)，許多復雜的數(shù)學表達式都采用浮點變量數(shù)據(jù)類型。應用符號位表示數(shù)的符號，用階碼和尾數(shù)表示數(shù)的大小。 用它們進行任何數(shù)學運算都需要使用由編譯器決定的各種不同效率等級的庫函數(shù)。Franklin C51的浮點變量數(shù)據(jù)類型的使用格式與IEEE-7

9、54標準有關(guān)，具有24位精度，尾數(shù)的高位始終為1，因而不保存，位的分布如下： 1位符號位。 8位指數(shù)位。 23位尾數(shù)。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 符號位是最高位，尾數(shù)為低23位，內(nèi)存中按字節(jié)存儲順序如下：地址地址+0+1+2+3內(nèi)容內(nèi)容MMMMMMMMMMMMMMMMEMMMMMMMSEEEEEEE 其中，S為符號位，1表示負，0表示正；E為階碼；M為23位尾數(shù)，最高位為1。 浮點變量值 -12.5的十進制為：0 xC1480000，它按圖7.3所示方式存于內(nèi)存中。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 0 x000 x000 x480 xC1.+0+1+2+3地址 圖7.3 浮點數(shù)的存

10、儲結(jié)構(gòu) 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 在編程時，如果只強調(diào)運算速度而不進行負數(shù)運算時，最好采用無符號(unsigned)格式。 無符號字符類型的使用：無論何時，應盡可能使用無符號字符變量，因為它能直接被MCS-51所接受?；谕瑯拥脑?，也應盡量使用位變量。有符號字符變量雖然也只占用一個字節(jié)，但需要進行額外的操作來進行測試代碼的符號位。這無疑會降低代碼效率。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 使用簡化形式定義數(shù)據(jù)類型。其方法是在源程序開頭使用#define語句自定義簡化的類型標識符。例如：#define uchar unsigned char #define uint unsigned

11、int 這樣，在編程中，就可以用uchar代替unsigned char，用uint代替unsigned int來定義變量。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.3 C51數(shù)據(jù)的存儲類型與數(shù)據(jù)的存儲類型與MCS-51存儲結(jié)構(gòu)存儲結(jié)構(gòu)表表 7.2 C51存儲類型與存儲類型與MCS-51存儲空間的對應關(guān)系存儲空間的對應關(guān)系存儲類型與存儲空間的對應關(guān)系 data 直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，訪問速度快(128字節(jié)) bdata 可位尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，允許位與字節(jié)混合訪問(16字節(jié)) idata 間接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)，可訪問片內(nèi)全部RAM地址空間(256字節(jié)) pdata 分頁尋址片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)(2

12、56字節(jié))由MOV Ri訪問(i=0,1) xdata 片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)(64 KB)由MOVX DPTR訪問 code 程序存儲器64 KB空間，由MOVC DPTR訪問第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 表表7.3 C51存儲類型及其數(shù)據(jù)長度和值域存儲類型及其數(shù)據(jù)長度和值域存儲類型長度(bit)長度(byte)值域范圍data810255idata810255pdata810255xdata162065 535code162065 535第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 帶存儲類型的變量的定義的一般格式為 數(shù)據(jù)類型 存儲類型 變量名帶存儲類型的變量定義舉例：char data var1；b

13、it bdata flags；float idata x,y,z；unsigned int pdata var2；unsigned char vector34；第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 表表 7.4 存儲模式說明存儲模式說明存儲模式說 明SMALL默認的存儲類型是data，參數(shù)及局部變量放入可直接尋址片內(nèi)RAM的用戶區(qū)中(最大128字節(jié))。另外所有對象(包括堆棧)，都必須嵌入片內(nèi)RAM。棧長很關(guān)鍵，因為實際棧長依賴于函數(shù)嵌套調(diào)用層數(shù)COMPACT默認的存儲類型是pdata，參數(shù)及局部變量放入分頁的外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)，通過R0或R1間接訪問，?？臻g位于片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲區(qū)中LARGE默認的存儲類

14、型是xdata，參數(shù)及局部變量直接放入片外數(shù)據(jù)存儲區(qū)，使用數(shù)據(jù)指針DPTR來進行尋址。用此數(shù)據(jù)指針進行訪問效率較低，尤其對兩個或多個字節(jié)的變量，這種數(shù)據(jù)類型的訪問機制直接影響代碼的長度第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.4 MCS-51特殊功能寄存器特殊功能寄存器(SFR)的的C51定義定義 MCS-51單片機中，除了程序計數(shù)器PC和4組工作寄存器組外，其它所有的寄存器均為特殊功能寄存器(SFR)，分散在片內(nèi)RAM區(qū)的高128字節(jié)中，地址范圍為80H0FFH。SFR中有11個寄存器具有位尋址能力，它們的字節(jié)地址都能被8整除，即字節(jié)地址是以8或0為尾數(shù)的。 為了能直接訪問這些SFR，F(xiàn)ran

15、klin C51提供了一種自主形式的定義方法，這種定義方法與標準C語言不兼容，只適用于對MCS-51系列單片機進行C語言編程。特殊功能寄存器C51定義的一般語法格式如下：sfr sfr-name = int constant；第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 sfr是定義語句的關(guān)鍵字，其后必須跟一個MSC-51單片機真實存在的特殊功能寄存器名，=后面必須是一個整型常數(shù)，不允許帶有運算符的表達式，是特殊功能寄存器sfr-name的字節(jié)地址，這個常數(shù)值的范圍必須在SFR地址范圍內(nèi)，位于0 x800 xFF。例如：sfr SCON=0 x98； /* 串口控制寄存器地址98H */sfr TMOD

16、=0 x89；/* 定時器/計數(shù)器方式控制寄存器地址89H */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 MCS-51系列單片機的特殊功能寄存器的數(shù)量與類型不盡相同，因此建議將所有特殊的sfr定義放入一個頭文件中，該文件應包括MCS-51單片機系列機型中的SFR定義。C51編譯器的reg51.h頭文件就是這樣一個文件。 在新的MCS-51系列產(chǎn)品中，SFR在功能上經(jīng)常組合為16位值，當SFR的高字節(jié)地址直接位于低字節(jié)之后時，對16位SFR的值可以直接進行訪問。例如52子系列的定時器/計數(shù)器2就是這種情況。為了有效地訪問這類SFR，可使用關(guān)鍵字sfr16來定義，其定義語句的語法格式與8位SFR相同，只

17、是=后面的地址必須用16位SFR的低字節(jié)地址，即低字節(jié)地址作為sfr16的定義地址。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 例如： sfr16 T2 = 0 xCC /*定時器/計數(shù)器2：T2低8位地址為0CCH，T2高8位地址為0CDH*/ 這種定義適用于所有新的16位SFR，但不能用于定時器/計數(shù)器0和1。 對于位尋址的SFR中的位，C51的擴充功能支持特殊位的定義，像SFR一樣不與標準C兼容，使用sbit來定義位尋址單元。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 第一種格式： sbit bit-name = sfr-nameint constant； sbit是定義語句的關(guān)鍵字，后跟一個尋址位符號

18、名(該位符號名必須是MCS-51單片機中規(guī)定的位名稱)，=后的sfr-name必須是已定義過的SFR的名字，后的整常數(shù)是尋址位在特殊功能寄存器sfr-name中的位號，必須是07范圍中的數(shù)。例如： sfr PSW=0 xD0 ； /* 定義PSW寄存器地址為D0H */ sbit OV=PSW2 ； /* 定義OV位為PSW.2，地址為D2H */ sbit CY=PSW7 ； /* 定義CY位為PSW.7，地址為D7H */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 第二種格式：sbit bit-name = int constantint constant； =后的int constant為尋址地

19、址位所在的特殊功能寄存器的字節(jié)地址，符號后的int constant為尋址位在特殊功能寄存器中的位號。例如： sbit OV=0XD02 ；/* 定義OV位地址是D0H字節(jié)中的第2位 */ sbit CY=0XD07 ；/* 定義CY位地址是D0H字節(jié)中的第7位 */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 第三種格式：sbit bit-name = int constant； =后的int constant為尋址位的絕對位地址。例如： sbit OV=0XD2 ；/* 定義OV位地址為D2H */ sbit CY=0XD7 ；/* 定義CY位地址為D7H */ 特殊功能位代表了一個獨立的定義類，不

20、能與其它位定義和位域互換。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.5 MCS-51并行接口的并行接口的C51定義定義 MCS-51系列單片機并行I/O接口除了芯片上的4個I/O口(P0 P3)外，還可以在片外擴展I/O口。MCS-51單片機I/O口與數(shù)據(jù)存儲器統(tǒng)一編址，即把一個I/O口當作數(shù)據(jù)存儲器中的一個單元來看待。 使用C51進行編程時，MCS-51片內(nèi)的I/O口與片外擴展的I/O可以統(tǒng)一在一個頭文件中定義，也可以在程序中(一般在開始的位置)進行定義，其定義方法如下： 對于MCS-51片內(nèi)I/O口按特殊功能寄存器方法定義。例如：sfr P0=0 x80 ； /* 定義P0口，地址為80H

21、*/sfr P1=0 x90 ； /* 定義P1口，地址為90H */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 對于片外擴展I/O口，則根據(jù)硬件譯碼地址，將其視作為片外數(shù)據(jù)存儲器的一個單元，使用#define語句進行定義。例如#include #define PORTA XBYTE 0 xFFC0 absacc.h是C51中絕對地址訪問函數(shù)的頭文件，將PORTA定義為外部I/O口，地址為 FFC0H，長度為8位。 一旦在頭文件或程序中對這些片外I/O口進行定義后，在程序中就可以自由使用變量名與其實際地址的聯(lián)系，以便使程序員能用軟件模擬MCS-51的硬件操作。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (1)

22、 位變量C51定義。使用C51編程時，定義了位變量后，就可以用定義了的變量來表示MCS-51的位尋址單元。 位變量的C51定義的一般語法格式如下： 位類型標識符(bit) 位變量名； 例如：bit direction_bit ；/* 把direction_bit定義為位變量 */bit look_pointer ；/* 把look_pointer定義為位變量 */7.6 位變量的位變量的C51定義定義第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (2) 函數(shù)可包含類型為bit的參數(shù)，也可以將其作為返回值。例如： bit func(bit b0, bit b1) /* 變量b0,b1作為函數(shù)的參數(shù) */

23、return (b1)； /* 變量b1作為函數(shù)的返回值 */ 注意，使用(#pragma disable)或包含明確的寄存器組切換(using n)的函數(shù)不能返回位值，否則編輯器將會給出一個錯誤信息。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (3) 對位變量定義的限制。位變量不能定義成一個指針，如不能定義：bit * bit_pointer。不存在位數(shù)組，如不能定義：bit b_array 。 在位定義中，允許定義存儲類型，位變量都被放入一個位段，此段總位于MCS-51片內(nèi)的RAM區(qū)中。因此，存儲類型限制為data和idata，如果將位變量的存儲類型定義成其它存儲類型都將編譯出錯。第7章 單片機的

24、C語言應用程序設(shè)計 例例1 先定義變量的數(shù)據(jù)類型和存儲類型：bdata int ibase； /* 定義ibase為bdata整型變量 */bdata char bary4；/* bary4定義為bdata字符型數(shù)組 */然后可使用sbit定義可獨立尋址訪問的對象位：sbit mybit0 = ibase0 ；/* mybit0定義為ibase的第0位 */sbit mybit15 = ibase15；/* mybit0定義為ibase的第15位 */sbit Ary07 = bary07 ；/* Ary07定義為abry0的第7位 */sbit Ary37 = bary37 ；/* Ary3

25、7定義為abry3的第7位 */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 對象ibase和bary也可以字節(jié)尋址: ary37=0； /* bary3的第7位賦值為0 */ bary3=a; /* 字節(jié)尋址,bary3 賦值為a */ sbit定義要位尋址對象所在字節(jié)基址對象的存儲類型為bdata，否則只有絕對的特殊位定義(sbit)是合法的。操作符后的最大值依賴于指定的基類型，對于char/uchar而言是07，對于int/uint而言是015，對于long/ulong而言是031。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.7 C51構(gòu)造數(shù)據(jù)類型構(gòu)造數(shù)據(jù)類型 1基于存儲器的指針基于存儲器的指針 基于

26、存儲器的指針以存儲器類型為參量，它在編譯時才被確定。因此，為指針選擇存儲器的方法可以省掉，以便這些指針的長度為一個字節(jié)(idata *，data *，pdata *)或2個字節(jié)(code *，xdata *)。編譯時，這類操作一般被行內(nèi)(inline)編碼，而無需進行庫調(diào)用。 基于存儲器的指針定義舉例： char xdata *px；第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 在xdata存儲器中定義了一個指向字符型(char)的指針變量px。指針自身在默認存儲區(qū)(決定于編譯模式)，長度為2個字節(jié)(值為00 xFFFF)。 char xdata *data pdx； 除了明確定義指針位于MCS-51內(nèi)

27、部存儲區(qū)(data)外，其它與上例相同，它與編譯模式無關(guān)。 data char xdata *pdx；第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 struct time char hour ； char min； char sec； struct time xdata *pxtime； 在結(jié)構(gòu)struct time中，除了其它結(jié)構(gòu)成員外，還包含有一個具有和struct time相同的指針pxtime，time位于外部數(shù)據(jù)存儲器(xdata)，指針pxtime具有兩個字節(jié)長度。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 struct time idata *ptime ； 這個聲明定義了一個位于默認存儲器中的指

28、針，它指向結(jié)構(gòu)time，time位于idata存儲器中，結(jié)構(gòu)成員可以通過MCS-51的R0或R1 進行間接訪問，指針ptime為1個字節(jié)長。 ptimepxtimehour = 12； 使用上面的關(guān)于struct time和struct idata *ptime的定義，指針pxtime被從結(jié)構(gòu)中間接調(diào)用，它指向位于xdata存儲器中的time結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)成員hour被賦值為12。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2一般指針一般指針 一般指針包括3個字節(jié)：1個字節(jié)存儲類型和2個字節(jié)偏移地址，即地址+0+1+2內(nèi)容存儲器類型偏移地址高位字節(jié)偏移地址低位字節(jié)其中，第一字節(jié)代表了指針的存儲器類型，存儲

29、器類型編碼如下：存儲器類型idataxdatapdatadatacode值12345第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 例如，以xdata類型的0 x1234地址為指針可以表示如下：地址+0+1+2內(nèi)容0 x020 x120 x34 當用常數(shù)作指針時，必須注意正確定義存儲器類型和偏移量。 例如，將常數(shù)值0 x41寫入地址為0 x8000的外部數(shù)據(jù)存儲器。 #define XBYTE ( (char *) 0 x20000L) XBYTE0 x8000 = 0 x41 ； 其中，XBYTE被定義為(char *)0 x20000L，0 x20000L為一般指針，其存儲類型為2，偏移量為0000H

30、，這樣XBYTE成為指向xdata零地址的指針。而XBYTE8000則是外部數(shù)據(jù)存儲器的0 x8000絕對地址。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.8 模塊化程序開發(fā)過程模塊化程序開發(fā)過程圖圖7.4 程序開發(fā)過程程序開發(fā)過程 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.8.1 混合編程混合編程1命名規(guī)則命名規(guī)則表表7.5 函數(shù)名的轉(zhuǎn)換函數(shù)名的轉(zhuǎn)換說 明符號名轉(zhuǎn) 換 規(guī) 則void func(void)FUNC無參數(shù)傳遞或不含寄存器參數(shù)的函數(shù)名不作改變轉(zhuǎn)入目標文件中，名字只是簡單地轉(zhuǎn)換為大寫形式void func(void)_FUNC帶寄存器參數(shù)的函數(shù)名加入“_”字符前綴，表明這類函數(shù)包含寄存器

31、的參數(shù)傳遞void func(void)reentrant_?FUNC對于重入函數(shù)加上“_?”字符串前綴，表明這類函數(shù)包含棧內(nèi)的參數(shù)傳遞第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 例例2 用匯編語言編寫函數(shù)toupper，參數(shù)傳遞發(fā)生在寄存器R7中。UPPER SEGMENT CODE ；程序段PUBLIC _TOUPPER ；入口地址PSEG UPPER ； 程序段_TOUPPER： MOV A，R7 ；從R7中取參數(shù) CJNE A，# a,$+3 JC UPPERET CJNE A, # z+1 ,$+3 JNC UPPERET CLR ACC ,5 UPPERET： MOV R7 ,A ；返回值

32、放在R7中 RET ；返回到C第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2參數(shù)傳遞規(guī)則參數(shù)傳遞規(guī)則表表7.6 參數(shù)傳遞的寄存器選擇參數(shù)傳遞的寄存器選擇參數(shù)類型charintlong ,float一般指針第1個參數(shù)R7R6, R7R4R7R1,R2,R3第2個參數(shù)R5R4, R5R4R7R1,R2,R3第3個參數(shù)R3R2, R3無R1,R2,R3第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 func1(int a) a是第一個參數(shù)，在R6，R7中傳遞。 func2 (int b, int c, int *d ) b是第一個參數(shù)，在R6，R7中傳遞；c是第二個參數(shù)，在R4，R5中傳遞；d是第三個參數(shù)，在R1，R2

33、，R3中傳遞。 func3(long e , long f ) e是第一個參數(shù)，在R4R7中傳遞；f是第二個參數(shù)，不能在寄存器中傳遞，只能在參數(shù)傳遞段中傳遞。 func4(float g , char h ) g是第一個參數(shù)，在R4R7中傳遞；h是第二個參數(shù)，必須在參數(shù)傳遞段中傳遞。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 表表7.7 函數(shù)返回值的寄存器函數(shù)返回值的寄存器返 回 值寄 存 器說 明bitC進位標位(unsigned) charR7 (unsigned) intR6，R7高位字節(jié)在R6，低位字節(jié)在R7(unsigned) longR4R7高位字節(jié)在R4，低位字節(jié)在R7floatR4R7

34、32位IEEE格式，指數(shù)和符號位在R7指針R1，R2，R3R3放存儲器類型，高位在R2，低位在R1第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 在匯編子程序中，當前選擇的寄存器組及寄存器ACC、B、DPTR和PSW都可能改變。當被C調(diào)用時，必須無條件地假設(shè)這些寄存器的內(nèi)容已被破壞。如果已在連接/定位程序時選擇了覆蓋，那么每個匯編子程序包含一個單獨的程序段是必要的，因為在覆蓋過程中，函數(shù)間參量通過子程序各自的段參量計算。匯編子程序的數(shù)據(jù)區(qū)甚至可包含在覆蓋部分中，但應注意下面兩點： (1) 所有段名必須以C51類似的方法建立。 (2) 每個有局部變量的匯編程序必須指定自己的數(shù)據(jù)段，這個數(shù)據(jù)段只能為其它函數(shù)訪

35、問作參數(shù)傳遞用。所有參數(shù)一個接一個被傳遞，由其它函數(shù)計算的結(jié)果保存入棧。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.8.2 覆蓋和共享覆蓋和共享 1覆蓋覆蓋 單片機片內(nèi)存儲空間有限，連接器/定位器通常重新啟用程序不再用的位置。這就是說，若一個程序不再調(diào)用，也不由其它程序調(diào)用(甚至間接調(diào)用)，那么在其它程序執(zhí)行完之前，這個程序不再運行。這個程序的變量可以放在與其它程序完全相同的RAM空間，很像可重用的寄存器。這種技術(shù)就是覆蓋。在匯編中直接通過手工完成的這些空間分配，C語言中可以由連接器自動管理。若有幾個不相關(guān)聯(lián)的程序時，它可以使RAM單元比手工考慮要用的少。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2共

36、享共享1) 共享變量類 型匯 編 語 言C 語 言動態(tài)變量 y( )int x；靜態(tài)變量 static int x；公用變量PUBLIC XX：ds 2Int x；外部變量EXTERN DATA(X)MOV DPTR，# Xextern int；靜態(tài)子程序/函數(shù)Y：static y( ) ；公共子程序/函數(shù)PUBLIC YY：y( ) ；外部子程序/函數(shù)EXTERN CODE(Y)LCALL Yy( )第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2) 共享函數(shù)/子程序 C中函數(shù)若是全局的(公用的)，可以放在調(diào)用的函數(shù)之后。若函數(shù)是模塊專用的，它可以定義為靜態(tài)函數(shù)，這樣它不能被其它模塊調(diào)用。C語言的AN

37、SI標準建議所有函數(shù)在主函數(shù)前要有原型(進行說明)，然后實際函數(shù)可在主函數(shù)之后或其它模塊中。這符合自頂向下編程的概念。 匯編語言中，子程序使用標號可在給定模塊的任何位置。匯編器首先掃描得到所有的符號名，然后值就可填入LCALL或LJMP。一個模塊或另一模塊共享子程序，一個使用PUBLIC而另一個使用EXTERN。當指定為EXTERN，符號類型(CODE，DATA，XDATA，IDATA，BIT或NUMBER)必須特別加以指定，以便連接器可以確定放在一起的正確類型。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.8.3 庫和連接器庫和連接器/定位器定位器 1. 庫庫表表7.9 Franklin C51的

38、編譯庫的編譯庫庫說 明C51S.LIBSMALL模式，無浮點運算C51FPS.LIB浮點數(shù)學運算庫(SMALL模式)C51C.LIBCOMPACT模式，無浮點運算C51FPC.LIB浮點運算庫(COMPACT模式)C51L.LIBLARGE模式，無浮點運算C51FPL.LIB浮點運算庫(LARGE模式)第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2連接器連接器/定位器定位器 1) 組合程序模塊 將幾個不同程序模塊組合為一個模塊，并自動從庫中挑選模塊嵌入目標文件。輸入文件按命令行中出現(xiàn)的順序處理。通常的程序模塊是由C51編譯器或A51宏匯編生成的可重入的目標文件。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 2)

39、 組合段 將具有相同段名的可重定位段組合成單一的段。在一個程序模塊中定義的一個段成為部分段。一個部分段在源文件中以下列形式指定： (1) 名字 每個重定位段有一個名字，它可與來自其它模塊的同名的可重定位段組合。絕對段沒有名字。 (2) 類型 類型表明段所屬的地址空間CODE，XDATA，DATA或BIT。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (3) 定位方式 可重定位段的定位方式有PAGE，INPAGE，INBLOCK，BITADD RESSABLE或UNIT。INPAGE表明段必須放入一頁(高8位地址相同)中以使用短轉(zhuǎn)移和調(diào)用指令。INBLOCK段應使用ACALL，必須放在2048字節(jié)塊中。

40、因為沒有連接器可以靈活地判知調(diào)用和轉(zhuǎn)移是否在塊內(nèi)?？芍囟ㄎ坏钠渌拗剖牵篜AGE-不能超過256字節(jié)；BITADDRESSABLE-必須放在可位尋址的內(nèi)部RAM空間；UNIT-允許段從任意字節(jié)開始(對位變量是位)。 (4) 長度 一個段的長度。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (5) 基址 段的首址。對于絕對段，地址由匯編器賦予，對于可重定位段，地址由L51決定。在處理程序模塊時，L51自動產(chǎn)生段表(MAP)，該表包含了每個段的類型、基址、長度、可重定位性和名字。 L51自動將所具有相同名字的所有部分段組合到單一可重定位段中。例如，三個程序模塊包含字段VAR，在組合時，三個段的長度相加，從而

41、組合段的長度也增加了。對組合段有下列規(guī)則： 所有具有相同名的部分段必須有相同類型(CODE，DATA，IDATA，XDATA或BIT)。 組合段的長度不能超過存儲區(qū)的物理長度。 每個組合的部分段的定位方法也必須相同。 絕對段相互不組合，它們被直接拷貝到輸出文件。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 3) 存儲器分配存儲器分配物理存儲區(qū)最大長度地址區(qū)段類型程序64 KB00FFFFHCODE外部數(shù)據(jù)64 KB00FFFFHXDATA直接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)128字節(jié)07FHDATA間接尋址片內(nèi)數(shù)據(jù)256字節(jié)00FFHIDATA片內(nèi)數(shù)據(jù)的位空間128位07FHBIT表7.10 MCS-51系列的物理存儲區(qū)第

42、7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 4) 采用覆蓋技術(shù)使用數(shù)據(jù)存儲器 通過采用一定的覆蓋技術(shù)，MCS-51系列少量的片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器可由L51有效地使用。由C51編譯器或是A51匯編器生成的參數(shù)和局部變量(若使用它們的函數(shù)不相互調(diào)用)可在存儲器中覆蓋。這樣，所用的存儲器得到相當程度地減少。 為完成數(shù)據(jù)覆蓋，L51分析所有不同函數(shù)間的調(diào)用，使用該信息可以確定哪個數(shù)據(jù)和位段可被覆蓋。使用控制參數(shù)OVERLAY和NOOVERLAY可允許或禁止覆蓋。OVERLAY是默認值，用它可產(chǎn)生非常緊湊的數(shù)據(jù)區(qū)。 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 5) 決定外部參考地址 具有相同名的外部符號(EXTERN)和公用符

43、號(PUBLIC)被確定后，外部符號指向其它模塊中的地址。一個已聲明的外部符號用具有相同名字的功用符號確定，外部參考地址由其公共參考地址確定。這還與類型(DATA，IDATA，XDATA，CODE，BIT或NUMBER)有關(guān)，如果類型不符或未發(fā)現(xiàn)外部符號參考地址的公用符號，則會產(chǎn)生錯誤。公用符號的絕對地址在段定位后決定。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 6) 絕對地址計算 定義絕對地址并計算可重定位段的地址。在段分配和外部公用參考地址處理完后，程序模塊中所有可重定位地址和外部地址要進行計算，此時生成的目標文件中的符號信息(DEBUG)被改變以反映新的值。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7

44、) 產(chǎn)生絕對目標文件 可執(zhí)行程序以絕對目標格式產(chǎn)生。該絕對目標文件可包含附加的符號信息(DEBUG)，從而使符號調(diào)試成為可能。符號信息可用參數(shù)NODEBUGSYMBOLS，NODEBUGPUBLICS和NODEBUGLINES禁止。輸出文件是可執(zhí)行的，并可由仿真器裝入調(diào)試或被OHS51翻譯為Intel HEX格式文件以供EPROM固化。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 8) 產(chǎn)生映像文件 產(chǎn)生一個反映每個處理步驟的映像文件，它顯示有關(guān)連接/定位過程的信息和程序符號，并包含一個公用和外部符號的交叉參考報告。映像文件包含下列信息： 文件名和命令行參數(shù)。 模塊的文件名和模塊名。 一個包含段地址、類

45、型、定位方法和名字的存儲器分配表。該表可在命令行中用NOMAP參考禁止。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 段和符號的所有錯誤列表。列表文件末尾顯示出所有出錯的原因。 一個包含輸入文件中符號信息的符號表。該信息由MODULES，SYMBOLS，PUBLICS和LINES名組成，LINES是C編譯器產(chǎn)生的行號。符號信息可用參數(shù)NOSYMBOLS，NOPUBLICS和NOLINES完全或部分禁止。 一個按字母順序排列的有關(guān)所有PUBLIC和EXTERN符號的交叉參考報告，其中顯示出符號類型和模塊名。第一個顯示的模塊名是定義了PUBLIC符號的模塊，后面的模塊名是定義了EXTERN符號的模塊。在命令

46、行輸入?yún)?shù)IXREF可產(chǎn)生此報告。 在連接器/定位器運行期間檢測到的錯誤同時顯示在屏幕和文件尾部。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.8.4 程序優(yōu)化程序優(yōu)化 以下選擇對提高程序效率有很大影響： (1) 盡量選擇小存儲模式以避免使用MOVX指令。 (2) 使用大模式(COMPACT/LARGE)應仔細考慮要放在內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器的變量要求是經(jīng)常用的或是用于中間結(jié)果的。訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器要比訪問外部數(shù)據(jù)存儲器快得多。內(nèi)部RAM由寄存器組、位數(shù)據(jù)區(qū)和其它用戶用“data”類型定義的變量共享。由于內(nèi)部RAM容量的限制(128256字節(jié)，由使用的單片機決定)，必須權(quán)衡利弊以解決訪問效率和這些對象的數(shù)量

47、之間的矛盾。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (3) 要考慮操作順序，完成一件事后再做一件事。 (4) 注意程序編寫細則。例如，若使用for(；)循環(huán)，DJNZ指令比CJNE指令更有效，可減少重復循環(huán)次數(shù)。 (5) 若編譯器不能使用左移和右移完成乘除法，應立即修改，例如，左移為乘2。 (6) 用邏輯AND/&取模比用MOD / %操作更有效。 (7) 因計算機基于二進制，仔細選擇數(shù)據(jù)存儲器和數(shù)組大小可節(jié)省操作。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (8) 盡可能使用最小的數(shù)據(jù)類型，MCS-51系列是8位機，顯然對具有char類型的對象的操作比int或long類型的對象的操作要方便得多。

48、 (9) 盡可能使用unsigned數(shù)據(jù)類型。MCS-51系列CPU并不直接支持有符號數(shù)的運算。因而C51編譯器必須產(chǎn)生與之相關(guān)的更多的程序代碼以解決這個問題。 (10) 盡可能使用局部函數(shù)變量。編譯器總是嘗試在寄存器里保持局部變量。這樣，將循環(huán)變量(如for和while循環(huán)中的計數(shù)變量)說明為局部變量是最好的。使用unsigned char/int的對象通常能獲得最好的結(jié)果。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.9 MCS-51內(nèi)部資源使用的內(nèi)部資源使用的C語言編程語言編程7.9.1 中斷應用的中斷應用的C語言編程語言編程 C51編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷程序。中斷服務(wù)程序是通過按

49、規(guī)定語法格式定義的一個函數(shù)。 中斷服務(wù)程序的函數(shù)定義的語法格式如下： 返回值 函數(shù)名(參數(shù)) interrupt musing n 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 表表7.11 MCS-51中斷源編號中斷源編號編 號中 斷 源入 口 地 址0外部中斷00003H1定時器/計數(shù)器0000BH2外部中斷10013H3定時器/計數(shù)器1001BH4串行口中斷0023H第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 using n 選項用于實現(xiàn)工作寄存器組的切換，n是中斷服務(wù)子程序中選用的工作寄存器組號(0 3)。在許多情況下，響應中斷時需保護有關(guān)現(xiàn)場信息，以便中斷返回后，能使中斷前的源程序從斷點處繼續(xù)正確地執(zhí)

50、行下去。這在MCS-51單片機中，能很方便地利用工作寄存器組的切換來實現(xiàn)。即在進入中斷服務(wù)程序前的程序中使用一組工作寄存器，進入中斷服務(wù)程序后，由using n切換到另一組寄存器，中斷返回后又恢復到原寄存器組。這樣互相切換的兩組寄存器中的內(nèi)容彼此都沒有被破壞。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 圖圖 7.5 擴展多個中斷源擴展多個中斷源 例例3 圖7.5所示是利用優(yōu)先權(quán)解碼芯片，在單片機8031的一個外部中斷INT1上擴展多個中斷源的原理電路圖。圖中是以開關(guān)閉合來模擬中斷請求信號。當有任一中斷源產(chǎn)生中斷請求，能給8031的INT1引腳送一個有效中斷信號，由P1的低3位可得對應中斷源的中斷號。第

51、7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 在中斷服務(wù)程序中僅設(shè)置標志，并保存I/O口輸入狀態(tài)。Franklin C51編譯器提供定義特定MCS-51系列成員的寄存器頭文件。MCS-51頭文件為reg51.h。C51程序如下： # include unsigned char status； bit flag； void service_int1( ) interrupt 2 using 2 /* INT1中斷服務(wù)程序，使用第2組工作寄存器 */ flag=1； /* 設(shè)置標志 */ status=p1； /* 存輸入口狀態(tài) */ void main(void) IP=0 x04 ； /* 置INT1為高

52、優(yōu)先級中斷 */ IE=-0 x84 ； /* INT1開中斷，CPU開中斷 */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 for(； ；) if(flag) /* 有中斷 */ switch(status) /* 根據(jù)中斷源分支 */ case 0 ： break ； /* 處理IN0 */ case 1 ： break ； /* 處理IN1 */ case 2 ： break； /* 處理IN2 */ case 3 ： break； /* 處理IN3 */ default ： ； flag=0 ； /* 處理完成清標志 */ 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 7.9.2 定時器定時器/計數(shù)器計

53、數(shù)器(T/C)應用的應用的C語言編程語言編程 例例4 設(shè)單片機的fosc=12 MHz晶振，要求在P1.0腳上輸出周期為2 ms的方波。 周期為2 ms的方波要求定時時間隔1 ms，每次時間到P1.0取反。 機器周期=12/fosc=1 s 需計數(shù)次數(shù)=1000/(12/fosc)=1000/1=1000 由于計數(shù)器是加1計數(shù)，為得到1000個計數(shù)之后的定時器溢出，必須給定時器置初值為-1000(即1000的補數(shù))。第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (1) 用定時器0的方式1編程，采用查詢方式，程序如下： # include sbit P1_0=P10 ； void main(void) T

54、MOD=0 x01 ； /* 設(shè)置定時器1為非門控制方式1*/ TR0=1 ； /* 啟動 T/C0 */ for( ； ；) TH0= -(1000/256) ； /* 裝載計數(shù)器初值 */ TL0= -(1000%256) ； do while (!TF0) ； /* 查詢等待TF0置位 */ P1_0=!P1_0； /* 定時時間到P1.0反相 */ TF0=0； /* 軟件清 TF0 */ 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 (2) 用定時器0的方式1編程，采用中斷方式。程序如下： # include sbit P1_0=P10 ； void time (void) interrupt

55、 1 using 1 /* T/C0中斷服務(wù)程序入口 */ P1_0=!P1_0 ； /* P1.0取反 */ TH0= -(1000/256)； / * 重新裝載計數(shù)初值 */ void main( void ) TMOD=0 x01 ； /* T/C0工作在定時器非門控制方式1 */ P1_0=0； TH0= -(1000/256 )； /* 預置計數(shù)初值 */ TL0= -(1000%256) ； EA=1 ； /* CPU中斷開放 */ ET0= 1 ； /* T/C0中斷開放 */ TR0=1 ； /* 啟動T/C0開始定時 */ do while(1) ； /* 等待中斷 */ 第

56、7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 例例5 采用10 MHz晶振，在P1.0腳上輸出周期為2.5 s，占空比20%的脈沖信號。 10 MHz晶振，使用定時器最大定時幾十毫秒。取10 ms定時，周期2.5 s需250次中斷，占空比20%，高電平應為50次中斷。 10 ms定時，晶振fosc=10 MHz。 需定時器計數(shù)次數(shù)=1010310/12=8333# include # define uchar unsigned charuchar period=250；uchar high=50；第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 timer0( )interrupt 1 using 1 /* T/C0中

57、斷服務(wù)程序 */TH0= - 8333/256 ； /* 重置計數(shù)值 */TL0= - 8333%256 ； if(+time=high)P1=0； /* 高電平時間到變低 */else if (time=period) /* 周期時間到變高 */time=0 ；P1=1 ； 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 main( ) TMOD=0 x01 ； /* 定時器0方式1 */ TH0= - 8333/256 ；/* 預置計數(shù)初值 */ TL0= - 8333%256 ； EA=1； /* 開CPU中斷 */ ET0=1 ； /* 開T/C0中斷 */ TR0=1 ； /* 啟動T/C0 *

58、/ do while(1) ； 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 圖7.6 中斷服務(wù)程序流程圖 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 產(chǎn)生一個占空比變化脈沖信號的程序，它產(chǎn)生的脈寬調(diào)制信號用于電機變速控制。# include # define uchar unsigned char # define uint unsigned int unchar time,status,percent,period；bit one_round；uint oldcount,target=500；void pulse (void) interrupt 1 using 1 /* T/C0中斷服務(wù)程序 */ TH0

59、= - 833/256 ； /* 1ms - -10 MHz */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 TL0= - 833%256 ； ET0=1 ； if (+time=percent) P1=0 ； else if (time= =100 ) time=0 ； P1=1； void tachmeter ( void ) interrupt 2 using 2 /* 外中斷1服務(wù)程序 */ union unit word ； struct uchar hi ； uchar lo ； byte ； 第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 newcount ； newcount. byte. hi=

60、TH1； newcount .byte .lo=TL1 ； period=newcount .word - oldcount ； /* 測得周期 */ oldcount=newcount .word ； one_round=1； /* 每轉(zhuǎn)一圈，引起中斷，設(shè)置標志 */ void main ( void ) IP=0 x04 ； /* 置INT1為高位優(yōu)先級 */ TMOD= 0 x11 ； /* T0,T1 16位方式 */ TCON=0 x54 ； /* T0，T1運行，IT1邊沿觸發(fā) */第7章 單片機的C語言應用程序設(shè)計 TH1=0；TL1=0； /* 設(shè)置初始計數(shù)值 */ IE=0 x86 ； /* 允許中斷EX1，ET0 */ for (； ；) if