【ch01】一種新的C語言學(xué)習(xí)方式

機(jī)器人程序設(shè)計(C語言)新工科建設(shè)之路·機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用系列一種新的C語言學(xué)習(xí)方式第一章單片機(jī)和微控制器一臺能夠工作的計算機(jī)包括CPU(CentralProcessingUnit,中央處理單元，進(jìn)行運(yùn)算和控制，包括運(yùn)算器和控制器等)、存儲器(如RAM、ROM等)、輸入設(shè)備、輸出設(shè)備(包括串行/并行接口、USB等)。下述基本智能任務(wù)和綜合競賽任務(wù)：人機(jī)對話，交換信息。完成精確的運(yùn)動軌跡。安裝傳感器，以探測周邊環(huán)境。基于傳感器信息做出決策。循線完成機(jī)器人游歷、智能搬運(yùn)、擂臺賽等任務(wù)。機(jī)器人與C語言學(xué)習(xí)平臺具體步驟包括：①安裝編程開發(fā)環(huán)境。②連接機(jī)器人到電池或者供電的電源。③連接教學(xué)板到計算機(jī)，以便編程調(diào)試和交互。④運(yùn)用C語言編寫第一個單片機(jī)程序，運(yùn)用編譯器編譯生成可執(zhí)行文件，下載到單片機(jī)，觀察機(jī)器人單片機(jī)教學(xué)板的執(zhí)行結(jié)果。⑤斷開電源。獲得軟件01獲得軟件1.C51單片機(jī)C語言集成開發(fā)環(huán)境KeilC語言是美國KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。2.ISP軟件Progisp是一款免費(fèi)下載的ISP軟件，不需要專門的安裝即可使用，非常方便。使用該軟件，讀者可以將C語言程序生成的可執(zhí)行文件下載到機(jī)器人單片機(jī)上。獲得軟件3.串口調(diào)試軟件串口調(diào)試工具就是串行通信接口調(diào)試軟件，集數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)接收、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析等功能于一身，具有小巧精致、操作簡捷、功能強(qiáng)大的特點(diǎn)，可以在串口通信監(jiān)控、設(shè)備通信測試工作中有效提高效率。安裝軟件02安裝軟件安裝KeilμVision4IDE①運(yùn)行KeilμVision4IDE安裝程序，選擇EvalVersion版進(jìn)行安裝。②在出現(xiàn)的窗口中一直單擊“Next”按鈕，將程序默認(rèn)安裝在C:\ProgramFiles\Keil文件夾下。③將安裝包中的“頭文件”文件夾中的文件復(fù)制到C:\ProgramFiles\Keil\C5ININC文件夾中。安裝軟件KeilμVision4IDE軟件安裝完成后，會在計算機(jī)的桌面上建立一個快捷方式。Progisp和SerialDebugTool.exe軟件都不需要安裝，只需將安裝包復(fù)制到計算機(jī)上即可。硬件連接03硬件連接C語言教學(xué)板需要連接電源來運(yùn)行，同時需要連接到計算機(jī)以便編程和交互。硬件連接連接計算機(jī)C語言教學(xué)板通過USBA轉(zhuǎn)B信號線連接到計算機(jī)，程序的下載和信息的交互都通過該信號線完成。圖1-3為本書使用的USBA轉(zhuǎn)B信號線。硬件連接連接計算機(jī)硬件連接連接電源在一般的編程和調(diào)試時，建議使用6V/2A的電源適配器給C語言教學(xué)板供電。當(dāng)需要機(jī)器人進(jìn)行自主運(yùn)動或者進(jìn)行比賽時，用3.7V鋰電池給機(jī)器人供電。將鋰電池裝入專門的電池盒時，注意按照標(biāo)記的電池極性(“+”和“-”)裝入。硬件連接教學(xué)板和單片機(jī)通電檢查教學(xué)板上有一個三位開關(guān)(如圖1-4所示),開關(guān)撥到“OFF”位時斷開教學(xué)板電源。無論是否將電池組或者其他電源連接到教學(xué)板上，只要三位開關(guān)位于“OFF”位，那么設(shè)備就處于關(guān)閉狀態(tài)。硬件連接教學(xué)板和單片機(jī)通電檢查硬件連接現(xiàn)在將三位開關(guān)由“OFF"位撥至“1”位，打開教學(xué)板電源，如圖1-5所示。教學(xué)板和單片機(jī)通電檢查硬件連接教學(xué)板上有一個二位開關(guān)(如圖1-6所示),當(dāng)需要給單片機(jī)下載程序時，需將開關(guān)撥到“ISP”位，接通單片機(jī)下載通道。教學(xué)板程序下載與通信功能的切換第一個程序04第一個程序創(chuàng)建并編輯第一個程序雙擊KeilμVision4IDE的圖標(biāo)，啟動KeilμVision4IDE,出現(xiàn)如圖1-7所示的窗口，可以通過“Project”菜單的“NewProject”命令新建項目文件。第一個程序創(chuàng)建并編輯第一個程序①在“Project”菜單中選擇“NewμVisionProject”命令(如圖1-8所示),出現(xiàn)如圖1-9所示的對話框。第一個程序創(chuàng)建并編輯第一個程序②在“文件名”文本框中輸入“HelloRobot”,保存在需要的位置(如“E:\C語言程序設(shè)計程序”),可不用加后綴名。單擊“保存”按鈕，出現(xiàn)如圖1-10所示的對話框。第一個程序創(chuàng)建并編輯第一個程序③選擇項目芯片的類型。KeilμVision4IDE幾乎支持所有的C51核心單片機(jī)，并以列表的形式給出。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c#include<uart.h>intmain(void)uart_Init();//串口初始化printf("Hello,thisisamessagefromyourRobot\(n");while(1);第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c①單擊圖1-12中的“+”,出現(xiàn)如圖1-14所示的列表。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c②右鍵單擊“SourceGroup1”,在出現(xiàn)的快捷菜單中選擇“AddFileToGroup”→“SourceGroup1”,出現(xiàn)“AddExistingFilestoGroupSource'Group1'”對話框，從中選擇需要添加的程序文件，如剛才建立的HelloRobot.c;單擊“Add”按鈕，把所選文件添加到項目文件中。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c③程序文件添加到項目文件后，這時圖1-14中“SourceGroup1”的前面出現(xiàn)“+”;單擊它，將出現(xiàn)剛才添加的源文件名，如圖1-15所示(注意，圖中顯示的文件名是剛才輸入的文件名)。第一個程序第一個C語言程序：HelloRobot.c第一個程序編譯程序下面生成下載需要的可執(zhí)行文件。生成可執(zhí)行的HEX文件需要對目標(biāo)工程“Target1”進(jìn)行編譯設(shè)置。單擊KeilμVisionIDE快捷工具欄中的按鈕，Keil的C編譯器根據(jù)要生成的目標(biāo)文件類型對目標(biāo)工程項目中的C語言源文件進(jìn)行編譯。第一個程序程序調(diào)試如果程序在編譯過程中出現(xiàn)了錯誤，就不能生成可下載的十六進(jìn)制執(zhí)行文件。第一個程序程序調(diào)試C語言對函數(shù)名稱的大小寫是敏感的，也就是同一個名字不同的大小寫表示的是兩個函數(shù)，標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)大小寫寫錯也會提示語法錯誤。比如，將“printf”寫成了“Printf”,編譯時會出現(xiàn)如下警告和錯誤信息：第一個程序程序調(diào)試首先警告程序中的Printf沒有函數(shù)原型，后面是錯誤信息，這個函數(shù)需要ANSI型函數(shù)原型。由此可見，一個小小的語法錯誤可以導(dǎo)致編譯時出現(xiàn)很多錯誤信息?？傊Z法錯誤相對來說比較容易調(diào)試和修改，只要簡單檢查，就可以很快排除，特別是根據(jù)錯誤信息提示進(jìn)行排除，就會更快。第一個程序下載可執(zhí)行文件到單片機(jī)將教學(xué)板的二位開關(guān)撥至“ISP”位，單擊Progisp快捷方式，打開下載軟件窗口，如圖1-19所示。第一個程序用串口調(diào)試軟件查看單片機(jī)輸出信息將教學(xué)板上的二位開關(guān)撥至“USART”位，打開串口調(diào)試軟SerialDebugTool.exe,出現(xiàn)串口調(diào)試窗口，如圖1-20所示，在左邊的“通信設(shè)置”欄的“串口號”列表框中選擇串口“COMxx”后，單擊下面的“連接”按鈕。第一個程序HelloRobot.c是如何工作的C語言是一個非常龐大的系統(tǒng)，是為開發(fā)大型程序而準(zhǔn)備的。即使是最小的一個程序，其框架結(jié)構(gòu)也很復(fù)雜。main()函數(shù)主體中有2行語句：第1行是串口初始化函數(shù)uart_Init(),用來規(guī)定單片機(jī)串口是如何與計算機(jī)通信的。第一個程序printf()函數(shù)print()函數(shù)稱為格式輸出函數(shù)，其功能是按用戶指定的格式，把指定的數(shù)據(jù)輸出顯示。printf()函數(shù)是C語言提供的標(biāo)準(zhǔn)輸出函數(shù)，定義在C語言的標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫中，要使用它，必須包括定義標(biāo)準(zhǔn)函數(shù)庫的頭文件stdio.h。第一個程序“while(1);”的作用while(1)實(shí)際上是一個死循環(huán)。HEX文件加載到單片機(jī)Flash存儲器上時，是從頭開始往下加載的。斷開電源05斷開電源工程素質(zhì)和技能歸納本章涉及的主要技能①KeilμVisionIDE(集成開發(fā)環(huán)境)的安裝和使用。②C語言教學(xué)板與計算機(jī)的連接。③在集成開發(fā)環(huán)境中創(chuàng)建目標(biāo)工程文件，并添加和編輯C語言源程序。④C語言程序的編譯和可執(zhí)行文件的生成。⑤Progisp下載軟件的使用和程序下載。⑥程序的執(zhí)行和串口調(diào)試終端的使用。⑦C語言程序的基本架構(gòu)和格式輸出函數(shù)printf()的使用。斷開電源工程素質(zhì)和技能歸納常見錯誤①函數(shù)名稱的大小寫問題。②編輯窗口中可以用中文給程序進(jìn)行注釋，中文與英文所占的字符數(shù)不一樣，一個漢字要占兩個英文字符的空間。③修改的