单片机原理及应用第4章.ppt

1、第4章 单片机的C语言编程 4.1 C51的程序结构 4.2 C51的数据类型及运算符 4.3 C51的函数 4.4 C51程序设计,4.1 C51的程序结构,C51程序结构同ANSI C一样，必须有一个主函数main( )，从主函数main( )开始执行程序，默认情况下主函数是一个“死循环”结构，不停地循环执行。 例：C51程序基本结构 在此处定义全局变量;/所有函数都可以使用 void main( )/* 定义主函数*/ 在此处定义局部变量; /只能在本函数范围内使用 bgn: goto bgn; ,单片机上电复位时需对它的硬件环境进行初始化，这部分代码通常是用汇编语言编写，称为启动代码（

2、startup code）。启动代码主要完成以下操作： 将内部和外部数据存储区（即RAM区域）清零； 针对小模式（Small Model）、大模式（Large Model）和紧凑模式（Compact Model）3种不同的存储模式，对可重入（reentrant）堆栈和可重入堆栈指针进行初始化； 初始化单片机的硬件堆栈指针； 初始化全局变量； 跳转到C语言程序的主函数main( )。 汇编语言程序文件后缀为.A51或.asm，其他常用文件后缀与ANSI C规范相同，C语言文件后缀为.c，头文件后缀为.h，库文件后缀为.lib。,4.2 C51的数据类型及运算符 4.2.1 C51的存储类型 4.

3、2.2 C51的存储模式 4.2.3 C51的数据类型 4.2.4 C51的指针 4.2.5 C51对扩展外设的访问 4.2.6 C51的运算符,4.2.1 C51的存储类型 在定义变量时，需要说明变量的存储类型，将变量存放到指定的存储区中。默认存储类型的确定与4.2.2中所述的存储模式有关。 程序存储区 程序存储区中可以存放程序中用到的一些常量。定义时用存储类型标识符code，程序运行过程中不可改变用code定义的变量的值。,数据存储区 根据数据所在存储空间的不同，其定义的类型也不一样。 (1) 内部数据存储区 内部数据存储区分为3种存储类型， data型：变量只能存放在片内数据存储区的低1

4、28字节中可直接访问，存取速度最快。 idata型：变量可存放在整个256字节的片内数据存储区，只能间接访问，存取速度比data型慢。 bdata型：变量存放在可位寻址的内部数据存储区中，可以单独访问字节中的每一位，bdata类型的变量必须定义为全局变量。,(2) 外部数据存储区 外部数据存储区只能间接访问，存取速度比内部数据存储区慢。外部数据存储区有两种不同的存储类型。 xdata型：变量可存放在整个64KB的外部数据存储区中，存取速度最慢。 pdata型：变量只能存放在外部数据存储区的当前页中（一页为256字节），存取速度比xdata型快。间接访问时只需说明变量地址的低8位。,二、存储类型

5、,表 C51存储类型,表 C51存储类型及其大小,4.2.2 C51的存储模式 存储模式用于确定没有明确指定存储类型的变量的默认存储区。C51有3种存储模式 小模式（Small Model）：默认的存储区类型为data； 紧凑模式（Compact Model）：默认的存储区类型为pdata； 大模式（Large Model）：默认的存储区类型为xdata。,4.2.3 C51的数据类型 C51编译器兼容ANSI C，支持ANSI C的基本数据类型，并针对MCS-51系列单片机的特点，对数据类型进行了扩展。 C51支持的ANSI C的数据类型如下表所示。可以定义这些类型的变量、常量和指针。,C5

6、1扩展的数据类型如下表所示，只能定义扩展数据类型的变量和常量。,C-51数据的存储类型 例： 数据类型 存储类型 变量 Char data var1; bit data flags; unsigned char xdata vextor10;,选择变量类型时应尽量选用无符号型，可以减少测试符号的额外操作，可以提高代码效率。 为使编程时书写简化，数据类型允许用缩写,例：#define uchar unsigned char #define ulong unsigned long,4.2.4 C51的指针 C51中定义变量时，需定义数据类型，并说明存储类型。通过指针访问不同存储类型的变量时，所需的

7、地址位数也不完全相同，因此C51具有两种类型的指针：即可指向不同存储区变量的通用指针和指向固定存储区变量的指针。 (1)通用指针 通用指针可以指向任何存储类型的变量。指针占用3个字节，第一个字节说明指针所指变量的存储类型；第二个字节为变量地址的高8位；第三个字节为变量地址的低8位。 (2)指向固定存储区变量的指针 只能指向固定存储区的变量，指针所占的字节数同所指变量的存储区类型有关。指向data、idata、bdata或pdata存储区变量的指针只占一个字节，而指向code或xdata存储区变量的指针需要两个字节。,一、指针与指针变量 变量名对应于内存单元的地址，变量值则是放在内存单元中的数据

8、。同时把存放变量x的地址称为指针，使用指针前也必须定义。 指针的定义： char xdata*dataxp 也可以写成 data char xdata*xp,指针与指针变量的使用 1.指针变量名前面冠以“*”号，如上例*xp，表示xp为指针。 2.定义时，应包括被指变量的数据类型、存储类型以及指针变量本身的存储类型。指针变量本身的存储类型，写在语句的开头，或者在*号与变量名之间。 3.如果只标明被指变量的数据类型和存储类型，而没有指明指针变量本身的存储类型，则指针变量本身被默认为通用型。,指针与指针变量的使用举例 例：定义一字符变量x,并赋值为6 char data x x=6 例：定义一指针

9、xp，指向x所在的内存单元 char data*dataxp xp= unsigned char data var_data=0 x12; unsigned char *ptr; /通用指针ptr存放在默认存储区中 unsigned char * idata iptr; /通用指针iptr存放在idata存储区中 char idata myvar=0 x0a; ptr= ,例：定义指向固定存储区变量的指针。 void main( ) int code HZ=0 x0101; int idata var_data=0 x12; int code *ptr; /指向code存储区的指针ptr, 指

10、针存放在默认存储区 signed int idata * pdata iptr;/指向idata存储区的指针iptr, 指针存放在pdata存储区 int idata myvar=0 xff; ptr= ,4.2.5 C51对扩展外设的访问 MCS-51系列单片机中，外部扩展I/O口与外部数据存储区采用统一编址方式，定义变量访问外部扩展I/O口地址时，需要将变量的存储类型说明为xdata或pdata，并且需要指定变量在存储区中的绝对地址。 定义变量时可以用_at_关键词指定变量的绝对地址，其格式为： 数据类型 存储类型 变量名 _at_ 绝对地址; 其中，存储类型可省略，省略时使用默认的存储类

11、型。定义绝对地址的变量时，该变量必须为全局变量。 例：定义访问外部扩展I/O口的变量。 /定义变量IOPort8，地址0 xe000 volatile unsigned char xdata IOPort8 _at_ 0 xe000; /定义变量IOPort16，地址0 xe004 volatile unsigned int xdata IOPort16 _at_ 0 xe004;,4.2.6 C51的运算符 C51的运算符按功能划分，可分为赋值运算符、算术运算符、关系运算符、逻辑运算符、位操作运算符以及特殊运算符。 (1) 赋值运算符 赋值运算符“=”，用于给变量赋值。 (2)算术运算符 算

12、术运算符有加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）、取余（%）以及自加（+）和自减运算符（-），运算规则与ANSI C一致。 (3)关系运算符 关系运算符有等于（=）、不等于（！=）、大于（）、大于等于（=）、小于（）和小于等于（=）。若满足关系运算条件，则运算结果为逻辑真（即1）；否则运算结果为逻辑假（即0）。,(4)逻辑运算符 逻辑运算符有逻辑与（ bgn: var1+; /执行后 var1= 28 var2-; /执行后 var2= 30 rlt0=var1+var2; /执行后 rlt0= 58 rlt0=var2-var1; /执行后 rlt0= 2 rlt1=var1*var2; /

13、执行后 rlt1= 840 rlt1=var1/var2; /执行后 rlt1= 0 rlt1=var1%10; /执行后 rlt1= 8 goto bgn; ,例：位运算符的使用。 void main( ) unsigned int var1,var2,result; bgn:var1=0 x5555; var2=0 xaaaa; result=var1 ,4.3 C51的函数 4.3.1 C51函数的定义 4.3.2 C51函数参数传递及返回值传递 4.3.3 C51函数的调用 4.3.4 C51的库函数和宏定义,4.3.1 C51函数的定义 C51中函数的定义格式与ANSI C类似，增加

14、了以下内容： 将函数定义为中断服务子程序； 选择函数所使用的寄存器体； 选择存储模式(memory model); 说明函数是一个可重入函数。 函数定义格式为： 返回值类型 函数名(参数) 存储模式 reentrant interrupt n using n 中的内容为可省略的选项。 返回值类型：没有返回值应声明为void，省略时默认为int。 存储模式：可以为small、compact或 lagre，省略时使用程序设定的存储模式。 reentrant关键字：说明函数为可重入函数。 interrupt n：说明函数是中断类型号n的中断服务子程序。,C51编译器支持32个中断函数，中断类型号为0

15、 31，对应的中断服务程序入口地址如下表所示。,1无参数函数的定义形式 类型标识符 函数名() 函数体语句 类型标识符用来指定函数返回值的类型。无参数函数一般不带返回值，可以不写类型标识符。,例：dis（） printf(“okn”)； ,2有参数函数的定义形式 类型标识符 函数名(参数列表及说明） 函数体语句,例: intmax(int x,int y) int z； / *函数体语句* if(xy) z=x； elsez=y； return(z)；,返回本章首页,4.3.2 C51函数参数传递及返回值传递 (1)函数参数传递 C51编译器在调用函数时，只将函数的返回地址压入堆栈，而通过寄存

16、器或固定地址的存储单元来传递参数。默认情况下，编译器最多可以通过寄存器传递3个参数，寄存器传递参数的具体情况如下表所示。,(2)函数返回值的传递 C51编译器始终通过寄存器传递函数的返回值，传递返回值的寄存器如下表所示。,例：定义函数sum，实现两个参数求和功能。 unsigned int sum (unsigned int var1, var2); void main( ) unsigned int rlt; bgn: rlt=sum(100,200); goto bgn; unsigned int sum(unsigned int var1, var2) return(var1+var2)

17、; ,4.3.3 C51函数的调用 C51中函数调用的语法规则同ANSI C一样，可以通过函数名直接调用函数，也可以通过函数指针间接调用函数。调用函数之前必须先定义或声明函数。 C51中也可以通过指向code存储区的指针实现函数指针的功能。通过函数指针调用函数时，其指令格式为： (返回值类型 (code *) (形参说明) 函数指针) (实参说明),例4.24：通过函数指针调用函数。 int fun_add(int var1, int var2); /声明函数fun_add void main( ) char code *pfun; /定义指向code存储区的指针 int rtn=0; beg

18、in: pfun= (void *)fun_add; /指针pfun指向函数fun_add /通过指针pfun调用函数 rtn=(int (code *)(int,int) pfun) (200,100); goto begin; int fun_add(int var1,int var2) /函数定义 return(var1+var2); ,4.3.4 C51的库函数和宏定义 库函数可以分为本征库函数（intrinsic library functions）和非本征库函数两类。非本征库函数以函数调用的形式执行，而调用本征库函数时，会在函数调用处生成内嵌代码直接执行，内嵌代码比函数调用的执行效

19、率高。 常用库函数有 (1)本征库函数 本征库函数的头文件为intrins.h，包含有循环左移、循环右移、压栈、弹栈、测试位状态等功能的函数。 (2)直接访问存储区的宏定义 C51标准库头文件absacc.h中给出了直接访问指定地址存储单元的宏定义。,(3)字符串操作 头文件string.h中声明了字符串操作函数，包括字符串比较、连接、复制、统计字符串长度、查找指定字符等功能的函数，字符串都有结束符NULL。 (4)字符转换和字符分类 字符转换和字符分类函数的头文件是ctype.h，包括有判断字符是否是数字、小写字母或大写字符的函数，以及将字符串转换为大写字符或小写字符的函数。 (5)数学函数 头文件math.h中包含有常用的一些算术运算函数，如sin、cos函数和求绝对值的abs函数等。,库函数是编译系统提供的标准函数，只需要在程序开始位置用#include语句包含对应的头文件，就可以直接调用库函数。 例：字符串操作函数示例。 #include string.h void main( ) char