单片机课件单片机的C语言编程.ppt

第10章单片机的C语言编程单片机原理、接口及应用第10章单片机的C语言编程内容提要★C51程序结构★C51的数据类型★数据的存贮类型和存贮模式★C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义★C51的运算符★函数★C语言编程实例★单片机资源的C语言编程实例★汇编语言和C语言的混合编程★C语言函数库的管理与使用★小结第10章单片机的C语言编程51系列单片机支持三种高级语言，即PL/M，C和BASIC。8052单片机内固化有解释BASIC语言，BASIC语言适用于简单编程而对编程效率运行速度要求不高的场合；PL/M是一种结构化的语言，很象PASCAL，PL/M编译器好象汇编器一样产生紧凑的机器代码，可以说是高级汇编语言，但它不支持复杂的算术运算，无丰富库函数支持，学习PL/M无异于学习一种新的语言。C语言是一种通用的程序设计语言，其代码率高，数据类型及运算符丰富，并具有良好的程序结构，适用于各种应用的程序设计，是目前使用较广的单片机编程语言。第10章单片机的C语言编程单片机的C语言采用C51编译器(简称C51)。由C51产生的目标代码短、运行速度高、所需存储空间小、符合C语言的ANSI标准，生成的代码遵循Intel目标文件格式，而且可与A51汇编语言或PL/M51语言目标代码混和使用。第10章单片机的C语言编程应用C51编程具有以下优点：（1）C51管理内部寄存器和存贮器的分配，编程时，无需考虑不同存储器的寻址和数据类型等细节问题；（２）程序由若干函数组成，具有良好的模块化结构；（３）有丰富的子程序库可直接引用，从而大大减少用户编程的工作量。（４）C语言和汇编语言可以交叉使用.汇编语言程序代码短、运行速度快、但复杂运算编程耗时。如果用汇编语言编写与硬件有关的部分程序，用C语言编写与硬件无关的运算部分程序，充分发挥两种语言的长处，可以提高开发效率。第10章单片机的C语言编程10.1C51程序结构同标准C一样，C51的程序由一个个函数组成，这里的函数和其他语言的“子程序”或“过程”具有相同的意义。其中必须有一个主函数main()，程序的执行从main()函数开始，调用其他函数后返回主函数main()，最后在主函数中结束整个程序而不管函数的排列顺序如何。第10章单片机的C语言编程C语言程序的组成结构如下所示：全局变量说明/*可被各函数引用*/main()/*主函数*/{局部变量说明/*只在本函数引用*/执行语句(包括函数调用语句)}fun1(形式参数表)/*函数1*/形式参数说明{局部变量说明执行语句(包括调用其他函数语句)}…funn(形式参数表)/*函数n*/形式参数说明{局部变量说明执行语句}第10章单片机的C语言编程C语言的语句规则：1.每个变量必须先说明后引用,变量名英文大小写是有差别的。2.C语言程序一行可以书写多条语句，但每个语句必须以“；”结尾，一个语句也可以多行书写为好。3.C语言的注释用/*……*/表示。4.“{”花括号必须成对，位置随意，可在紧挨函数名后，也可另起一行，多个花括号可以同行书写，也可逐行书写，为层次分明，增加可读性，同一层的“{”花括号对齐，采用逐层缩进方式书写。第10章单片机的C语言编程10.2C51的数据类型C51的数据有常量和变量之分。常量—在程序运行中其值不变的量，可以为字符，十进制数或十六进制数(用0x表示)。常量分为数值型常量和符号型常量，如果是符号型常量,需用宏定义指令(#define)对其进行定义(相当于汇编的“EQU”伪指令)如：#definePI3.1415那么程序中只要出现PI的地方，编译程序都译为3.1415。变量—在程序运行中其值可以改变的量。一个变量由变量名和变量值构成，变量名即是存贮单元地址的符号表示，而变量的值就是该单元存放的内容。定义一个变量，编译系统就会自动为它安排一个存贮单元，具体的地址值用户不必在意。第10章单片机的C语言编程10.2.1C51变量的数据类型无论哪种数据都是存放在存贮单元中的，每一个数据究竟要占用几个单元(即数据的长度)都要提供给编译系统，正如汇编语言中存放数据的单元要用DB或DW伪指令进行定义一样，编译系统以此为根据预留存贮单元，这就是定义数据类型的意义.C51编译器支持数据类型见表10.1。第10章单片机的C语言编程表10-1C51的数据类型第10章单片机的C语言编程对表10.1作如下说明：1.字符型(char)、整型(int)和长整型(long)均有符号型(signed)和无符号型(unsigned)两种，如果不是必须，尽可能选择unsigned型，这将会使编译器省却符号位的检测，使生成的程序代码比signed类型短得多。2.程序编译时，C51编译器会自动进行类型转换，例如将一个位变量赋值给一个整型变量时，位型值自动转换为整型值；当运算符两边为不同类型的数据时，编译器先将低级的数据类型转换为较高级的数据类型，运算后，运算结果为高级数据类型。3.51单片机内部数据存贮器的可寻址位(20H～2FH)定义为bit型，而特殊功能寄存器的可寻址位(即地址为X0H和X8H的SFR的各位)只能定义为sbit类型。第10章单片机的C语言编程10.2.2关于指针型数据(1)关于指针型变量在汇编语言程序中，要取存贮单元m的内容可用直接寻址方式，也可用寄存器间接寻址方式，如果用R1寄存器指示m的地址，用@R1取m单元的内容。相对应的在C语言中用变量名表示取变量的值(相当于直接寻址)，也可用另一个变量(如P)存放m的地址，P就相当于R1寄存器。用*P取得m单元的内容(相当于汇编的间接寻址方式)这里P即为指针型变量。下面表格表示两种语言将m单元的内容送n单元的对照语句。注：上表省略了汇编语言程序中对符号地址n和m用EQU伪指令进行具体地址定义的语句以及C语言对变量n、m和指针变量P进行类型定义的语句，实际程序设计中，此步是不可缺少的。表中&为取地址运算符，*为取内容运算符。表1O-2汇编语言和C语言的对照第10章单片机的C语言编程(2)指针型数据的类型由于C51是结合51单片机硬件的，51单片机的不同存贮空间，有不同的地址范围，即使对于同一外部数据存贮器，又有用@Ri分页寻址(Ri为八位)和用@DPTR寻址(DPTR为十六位)两种寻址方式，而指针本身也是一个变量，有它存放的存贮区和数据长度。因此，在指针类型的定义中要说明：被指的变量的数据类型和存贮类型；指针变量本身的数据类型(占几个字节)和存贮类型(即指针本身存放在什么存贮区)。例如类型定义为data或idata，表示指针指示内部数据存贮器；而pdata表示指针指向外部数据存贮器，用@Ri间址。以上均为八位地址；而类型code/xdata表示指针指向外部程序存贮器或外部数据存贮器指针，本身(即被指示地址)应为十六位长度。如果想使指针能适用于指向任何存贮空间，则可以定义指针为通用型，此时指针长度为3字节，第一字节表示存贮器类型编码，第二、三字节分别表示所指地址的高位和低位。第一字节表示的存贮器类型编码见表10-3：表10-3通用型指针的存贮类型编码第10章单片机的C语言编程10.3数据的存贮类型和存贮模式10.3.1数据的存贮类型C51是面向8XX51系列单片机及硬件控制系统的开发语言，它定义的任何变量必须以一定的存贮类型的方式定位在8XX51的某一存贮区中，否则便没有意义。因此在定义变量类型时，还必须定义它的存贮类型，C51的变量的存贮类型如表10-4所示：第10章单片机的C语言编程表10-4C51的变量的存贮类型访问内部数据存贮器(idata)比访问外部数据存贮器(xdata)相对要快一些，因此，可将经常使用的变量置于内部数据存贮器中，而将较大及很少使用的数据变量置于外部数据存贮器中。例如定义变量x语句：datacharx(等价于chardatax)。如果用户不对变量的存贮类型定义，则编译器承认默认存贮类型，默认的存贮类型由编译控制命令的存贮的模式部分决定。第10章单片机的C语言编程10.3.2存贮器模式存贮器模式决定了变量的默认存贮器类型、参数传递区和无明确存贮区类型的说明。C51的存贮器模式有SMALL、LARGE和COMPACT（见表10-5）。在固定的存贮器地址进行变量参数传递是C51的一个标准特征，在SMALL模式下参数传递是在内部数据存贮区中完成的。LARGE和COMPACT模式允许参数在外部存贮器中传递。C51同时也支持混合模式，例如在LARGE模式下生成的程序可将一些函数分页放入SMALL模式中从而加快执行速度。例如设C语言源程序为PROR.C，若使程序中的变量类型和参数传递区限定在外部数据存贮区，有两种方法：方法1：用C51对PROR.C进行编译时，使用命令C51PROR.CCOMPACT。方法2：在程序的第一句加预处理命令#pragmacompact表10-5存贮器模式第10章单片机的C语言编程10.3.3变量说明举例datacharvar；/*字符变量var定位在片内数据存贮区*/charcodeMSG［］=″PARAMETER:″；/*字符数组MSG[]定位在程序存贮区*/unsignedlongxdataarray［100］；/*无符号长型数组定位在片外RAM区，每元素占4bytes*/floatidatax,y,z；/*实型变量x,y,z，定位在片内用间址访问的内部RAM区*/bitlock；/*位变量Lock定位在片内RAM可位寻址区*/unsignedintpdatasion；/*无符号整型变量sion定位在分页的外部RAM*/unsignedcharxdatavector［10］［4］［4］/*无符号字符型三维数组，定位在片外RAM区*/sfrP0=0x80；/*定义P0口，地址为80H*/charbdataflags；/*字符变量flags定位在可位寻址内部RAM区*/sbitflag0=flags^0；/*定义flag0为flags.0*/第10章单片机的C语言编程如果在变量说明时略去存贮器类型标志符，编译器会自动选择默认的存贮器类型。默认的存贮器类型由控制指令SMALL、COMPACT和LARGE限制。例如如果声明charvar，则默认的存贮器模式为SMALL，var放在data存贮区；如果使用COMPACT模式，var放入idata存贮区；在使用LARGE模式的情况下，var被放入外部数据存贮区(xdata存贮区)。10.3.4指针变量说明举例longxdata*px；/*指针px指向long型xdata区(每个数据占四个单元，指针自身在默认存贮器(如不指定编译模式在data区)，指针长度为2个字节*/charxdata*datapd；/*指针pd指向字符型xdata区，自身在data区，长度2字节*/datacharxdata*pd；/*与上例等效*/dataint*pn；(和int*datapn及intr*pn等效)/*定义一个类型为int型的通用型指针，指针自身在data区长度为3字节*/第10章单片机的C语言编程在上例的指针声明中包含如下几个内容：1)1)指针变量名(如px)前面冠以“*”,表示px为指针型变量，此处*不带取内容之意。2)指针指向的存贮类型，即指向哪个存贮区，它决定了指针本身的长度(见表10.1)。存贮类型声明的位置在数据类型和指针名(如*px)之间，如无次项声明，则此指针型变量为通用型。3)3)指针指向的存贮区的数据类型，即被指向的存贮区以多少个单元作一个数据单位，当程序通过指针对该区操作时，将按此规定的单元个数的内容作为一个数据操作。4)指针变量自身的存贮类型，即指针处于什么区与自身的长度无关，该声明可位于声明语句的开头，也可在“*”和变量名之间。此项由编译模式放在默认区，如无规定编译模式，通常在data区。第10章单片机的C语言编程10.4C51对SFR、可寻址位、存储器和I/O口的定义10.4.1特殊功能寄存器SFR定义C51提供了一种自主形式的定义方式，使用特定关键字sfr如sfrSCON=0x98；/*串行通信控制寄