51单片机C语言编程规范

51单片机C语言编程规范源码工作室原码工作室学习单片机C语言的必要性随着单片机性能的不断提高，C语言编译调试工具的不断完善，以及现在对单片机产品辅助功能的要求、对开发周期不断缩短的要求，使得越来越多的单片机编程人员转向使用C语言，因此有必要在单片机课程中讲授“单片机C语言”。原码工作室C语言编程的优势1．语言简洁、紧凑，使用方便、灵活。2．运算符丰富。3．数据结构丰富。具有现代化语言的各种数据结构。4．可进行结构化程序设计。5．可以直接对计算机硬件进行操作。6．生成的目标代码质量高，程序执行效率高。7．可移植性好。8.容易实现模块化开发9.方便调试与维护程序原码工作室C语言与汇编的区别用汇编语言编写单片机程序时，必须要考虑其存储器的结构，尤其要考虑其片内数据存储器、特殊功能寄存器是否正确合理的使用，以及按照实际地址端口数据的处理。用C51编写程序，不像汇编语言那样需要具体地组织、分配存储器资源，只是C51对数据类型和变量的定义，必须要与单片机的存储结构相关联，否则编译器不能正确地映射定位。原码工作室单片机C语言与ANSI的区别用C51编写单片机程序，与用ANSIC编写程序的不同之处是，需要根据单片机存储器结构及内部资源，定义相应的数据类型和变量。其它的语法规定、程序结构及程序设计方法，都与ANSIC相同。原码工作室C语言的程序结构C语言程序采用函数结构，每个C语言程序由一个或多个函数组成，在这些函数中至少应包含一个主函数main()，也可以包含一个main()函数和若干个其它的功能函数。不管main()函数放于何处，程序总是从main()函数开始执行，执行到main()函数结束则结束。可以在main()函数中调用其它函数，其它函数也可以相互调用，但main()函数只能调用其它的功能函数，而不能被其它的函数所调用。功能函数可以是C语言编译器提供的库函数，也可以是由用户定义的自定义函数。在编制C程序时，程序的开始部分一般是预处理命令、函数说明和变量定义等。原码工作室C语言与89C51单片机用C语言编写的89C51单片机应用程序，不用像汇编语言那样须具体组织、分配存储器资源和处理端口数据，但在C语言编程中，对数据类型与变量的定义，必须要与单片机的存储结构相关联，否则编译器不能正确地映射定位。C语言编写单片机应用程序时，需根据单片机存储结构及内部资源定义相应的数据类型和变量，而标准的C语言程序不需要考虑这些问题；原码工作室C语言与89C51单片机C51包含的数据类型、变量存储模式、输入输出处理、函数等方面与标准的C语言有一定的区别。其它的语法规则、程序结构及程序设计方法等与标准的C语言程序设计相同。现在支持89C51系列单片机的C语言编译器有很多种，如AmericanAutomation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELDSHAREWARE、KEIL/Franklin等。各种编译器的基本情况相同，但具体处理时有一定的区别，其中KEIL/Franklin以它的代码紧凑和使用方便等特点优于其它编译器，现在使用特别广泛。本章主要以KEIL编译器介绍89C51单片机C语言程序设计。原码工作室C51程序结构C51的语法规定、程序结构及程序设计方法都与标准的C语言程序设计相同，但C51程序与标准的C程序在以下几个方面不一样：（1）C51中定义的库函数和标准C语言定义的库函数不同。标准的C语言定义的库函数是按通用微型计算机来定义的，而C51中的库函数是按89C51单片机相应情况来定义的；（2）C51中的数据类型与标准C的数据类型也有一定的区别，在C51中还增加了几种针对89C51单片机特有的数据类型；原码工作室C51程序结构（3）C51变量的存储模式与标准C中变量的存储模式不一样，C51中变量的存储模式是与89C51单片机的存储器紧密相关；（4）C51与标准C的输入输出处理不一样，C51中的输入输出是通过89C51串行口来完成的，输入输出指令执行前必须要对串行口进行初始化；（5）C51与标准C在函数使用方面也有一定的区别，C51中有专门的中断函数。原码工作室C51数据类型C51的数据类型分为基本数据类型和组合数据类型，情况与标准C中的数据类型基本相同，但其中char型与short型相同，float型与double型相同，另外，C51中还有专门针对于89C51单片机的特殊功能寄存器型和位类型。原码工作室C51数据类型原码工作室特殊功能寄存器型这是C51扩充的数据类型，用于访问89C51单片机中的特殊功能寄存器数据，它分sfr和sfr16两种类型。其中：sfr为字节型特殊功能寄存器类型，占一个内存单元，利用它可以访问89C51内部的所有特殊功能寄存器；sfr16为双字节型特殊功能寄存器类型，占用两个字节单元，利用它可以访问89C51内部的所有两个字节的特殊功能寄存器。在C51中对特殊功能寄存器的访问必须先用sfr或sfr16进行声明。原码工作室位类型这也是C51中扩充的数据类型，用于访问MCS-51单片机中的可寻址的位单元。在C51中，支持两种位类型：bit型和sbit型。它们在内存中都只占一个二进制位，其值可以是“1”或“0”。其中：用bit定义的位变量在C51编译器编译时，在不同的时候位地址是可以变化的，而用sbit定义的位变量必须与89C51单片机的一个可以寻址位单元或可位寻址的字节单元中的某一位联系在一起，在C51编译器编译时，其对应的位地址是不可变化的。原码工作室位类型格式如下：sbit位变量名=位地址；如位地址为位直接地址，其取值范围为0x00~0xff；如位地址是可位寻址变量带位号或特殊功能寄存器名带位号，则在它前面须对可位寻址变量或特殊功能寄存器进行定义。字节地址与位号之间、特殊功能寄存器与位号之间一般用“^”作间隔。原码工作室位类型在C51中，为了用户处理方便，C51编译器把89C51单片机的常用的特殊功能寄存器和特殊位进行了定义，放在一个“reg51.h”或“reg52.h”的头文件中，当用户要使用时，只须要在使用之前用一条预处理命令#includereg52.h把这个头文件包含到程序中，然后就可使用殊功能寄存器名和特殊位名称。原码工作室数据转换在C51语言程序中，有可能会出现在运算中数据类型不一致的情况。C51允许任何标准数据类型的隐式转换。1）自动转换转换规则是向高精度数据类型转换、向有符号数据类型转换。如字符型变量与整型变量相加时，则位变量先转换字符型或整型数据，然后相加。2）强制转换像ANSIC一样，通过强制类型转换的方式进行转换。如：unsignedintb;floatc;原码工作室数据转换隐式转换的优先级顺序如下：bitcharintlongfloatsignedunsigned也就是说，当char型与int型进行运算时，先自动对char型扩展为int型，然后与int型进行运算，运算结果为int型。C51除了支持隐式类型转换外，还可以通过强制类型转换符“（）”对数据类型进行人为的强制转换。C5l编译器除了能支持以上这些基本数据类型之外，还能支持一些复杂的组合型数据类型，如数组类型、指针类型、结构类型、联合类型等这些复杂的数据类型，在后面将相继介绍。原码工作室C51数据的存储MCS-51单片机只有bit和unsignedchar两种数据类型支持机器指令，而其它类型的数据都需要转换成bit或unsignedchar型进行存储。为了减少单片机的存储空间和提高运行速度，要尽可能地使用unsignedchar型数据。一、位变量的存储bit和sbit型位变量，直接存于RAM的位寻址空间，包括低128位和特殊功能寄存器位。原码工作室C51数据的存储二、字符变量的存储字符变量（char）：无论是unsignedchar数据还是signedchar数据，均为1个字节，能够被直接存储在RAM中，可以存储在0～0x7f区域，也可以存储在0x80～0xff区域，与变量的定义有关。unsignedchar数：可直接被MSC-51接受signedchar数据：用补码表示。需要额外的操作来测试、处理符号位，使用的是两种库函数，代码量大，运算速度降低。原码工作室C51数据的存储三、整型变量的存储整型变量（int）：不管是unsignedint数据还是signedint数据，均为2个字节，其存储方法是高位字节保存在低地址（在前面），低位字节保存在高地址（在后面）。例如：整型变量的值为0x1234，在内存中的存放如右图所示。signedint数据用补码表示。原码工作室C51数据的存储四、长整型变量的存储长整型变量（long）为4个字节，其存储方法与整型数据一样，是最高位字节保存的地址最低（在最前面），最低位字节保存的地址最高（在最后面）。如长整型变量的值为0x12345678，在内存中的存放方法如右图所示。不管是unsignedlong数据还是signedlong数据原码工作室C51数据的存储五、浮点型变量的存储浮点型变量（fload）占4个字节，用指数方式表示，其具体格式与编译器有关。对于KeilC，采用的是IEEE-754标准，具有24位精度，尾数的最高位始终为1，因而不保存。具体分布为：1位符号位，8位阶码位，23位尾数，如下图所示。原码工作室C51数据的存储符号位S：1表示负数，0表示正数。阶码：用移码表示。如，实际阶码-126用1表示，实际阶码0用127表示，即实际阶码数加上127得到阶码的表达数。阶码数值范围：-126～+128。原码工作室C51数据的存储例如：浮点数-12.5符号位为1，12.5的二进制数1100.1=1.1001E+0011，阶码数值为：3+127=130=10000010B，尾数为1001。因此，其十六进制数为0xC1480000，则存储结构如右图所示。原码工作室C51变量C51变量定义的一般格式为：[存储类型]数据类型[存储区]变量名1[=初值][,变量名2[=初值]][,…]或[存储类型][存储区]数据类型变量名1[=初值][,变量名2[=初值]][,…]可见变量（非位变量）的定义由4部分组成，即在变量定义时，指定变量4种属性。原码工作室变量存储种类存储种类是指变量在程序执行过程中的作用范围。C51变量的存储种类有四种，分别是自动(auto),外部(extern)、静态(static)和寄存器(register)。1．auto：使用auto定义的变量称为自动变量，其作用范围在定义它的函数体或复合语句内部，当定义它的函数体或复合语句执行时，C51才为该变量分配内存空间，结束时占用的内存空间释放。自动变量一般分配在内存的堆栈空间中。定义变量时，如果省略存储种类，则该变量默认为自动(auto)变量Inta;原码工作室2．extern：使用extern定义的变量称为外部变量。在一个函数体内，要使用一个已在该函数体外或别的程序中定义过的外部变量时，该变量在该函数体内要用extern说明。外部变量被定义后分配固定的内存空间，在程序整个执行时间内都有效，直到程序结束才释放。3．static：使用static定义的变量称为静态变量。它又分为内部静态变量和外部静态变量。在函数体内部定义的静态变量为内部静态变量，它在对应的函数体内有效，一直存在，但在函数体外不可见，这样不仅使变量在定义它的函数体外被保护，还可以实现当离开函数时值不被改变。外部静态变量上在函数外部定义的静态变量。它在程序中一直存在，但在定义的范围之外是不可见的。如在多文件或多模块处理中，外部静态变量只在文件内部或模块内部有效。原码工作室4．register：使用register定义的变量称为寄存器变量。它定义的变量存放在CPU内部的寄存器中，处理速度快，但数目少。C51编译器编译时能自动识别程序中使用频率最高的变量，并自动将其作为寄存器变量，用户可以无需专门声明。原码工作室五．特殊功能寄存器变量89C51系列单片机片内有许多特殊功能寄存器，通过这些特殊功能寄存器可以控制89C51系列单片机的定时器、计数器、串口、I/O及其它功能部件