C语言在单片机开发中的应用

【摘要】在单片机的开发应用中，已逐渐开始引入高级语言，C语言就是其中的一种。对用惯了汇编语言的人来说，总觉得高级语言“可控性”不好，不如汇编语言那样随心所欲。但是只要我们掌握了一定的C语言知识，有些东西还是容易做出来的，以下是本人在实际工作中遇到的几个问题进行研究与探讨。

【关键词】单片机；C语言；指针

C是一种编译型语言．有高级语言的特点，并具备汇编语言的功能，移植性能好，便于自顶向下结构化程序设计，C语言在单片机中的应用，给开发者带来了很大的方便．软件开发者不需要对单片机硬件的结构有很深人的了解，编译器可以自动完成变量存储单元的分配．使得单片机的程序设计更加简单可靠。指针、地址、数组及其相互关系是C语言中最有特色的部分。在编写单片机的应用程序时，常常需要对端口及存储单元进行寻址．因此，掌握指针在这些寻址过程的工作原理是很有必要的，这有利于编写灵活高效的程序。

一、指针结构声明

C语言中，对于指针的声明采用如下形式：类型标识符＊指针变量名；由于单片机存储区的关系，所以单片机C语言的指针声明格式有别于普通C语言指针的声明格式，其格式为：

类型标识符［存储区类型］

指针变量名［指针变量存储区类型］

单片机C语言的指针的定义比普通C语言指针的定义多两个部分：存储区类型是指指针变量所指向的数据的存储区，可以是所有的数据存储类型；指针变量存储区类型是指指针变量的存放区域的数据，可以是data、ldata、xdata或pdata如下声明：

unsigned char xdata *data yc；

上声明语句是指在RAM(data)内声明一指针变量yc，该指针变量指向一无符号字符型数据，该无符号型字符存在xdata区内。 该指针变量的应用格式如下：

unsigned char xdata indata[6]；

unsigned char xdata *data yc；

yc=indata；

其编译后的的汇编为：MOV 08H，#00H；0x08和0x09是在片内RAM存储区分配的yc指针变量的地址空间。

二、指针寻址的实现

单片机C语言的数组的寻址和普通C语言的寻址基本上是一样的，只是当数组存储在片内时，由于片内RAM资源十分有限，所以很难有比较复杂的数据结构，而且在编程过程中也尽量避免在片内RAM中使用较大的数组。

1.指向data区的指针寻址的实现

这是最基本的寻址方法，比如一个检测系统中，通过A/D转换把外部数据输入单片机中，单片机对这6次采样数据求和，具体程序如下：

unsigned char data inputdata[6]；

unsigned int data sum,i；

unsigned char data * data yc；

void main()

{ sum=0；

collectdata( )；/*采集数据函数，输入到数组inputdata中*/

yc=inputdata；

for(i=0；i

sum+=*yc；

}

2.指向程序存储区的指针寻址实现

指针指向数据存储区其其实质就是C语言中指向函数的指针这一概念，可以利用这种指针来实现函数指针调用函数。指向函数的指针变量定义格式为：类型标识符（*指针变量名）（[参数1]，[参数2]……）；定义好后用（*指针变量名）（[参数]，[参数]……）即可调用这个函数。例如，主程序中要引用一个键盘扫描函数scan，程序如下所示：

Void scan()

Void main()

{ void (*yc)()；

Yc=scan；

For(；；)

{(*yc)( )；}

}

三、C51热启动代码的编制

对于工业控制计算机，往往设有看门狗电路，当看门狗动作使计算机复位，这就是热启动。热启动时，一般不允许从头开始，这将导致现有的已测量到或计算到的值复位，导致系统工作异常。因而在程序中必须判断是热启动还是冷启动，常用的方法是：确定某内存单位为标志位(如0x7f位和0x7e位)，启动时首先读该内存单元的内容，如果它等于一个特定的值(例如两个内存单元的都是0xaa)，就认为是热启动，否则就是冷启动，程序执行初始化部份，并将0xaa赋与这两个内存单元。

根据以上的设计思路，编程时，设置一个指针，让其指向特定的内存单元如0x7f，然后在程序中判断，程序如下：

void?main()

{?char?data?*HotPoint=(char?*)0x7f；

if((*HotPoint==0xaa)&&(*(--HotPoi-nt)==0xaa))

{?/*热启动的处理?*/??}

else

{?HotPoint=0x7e；/*冷启动的处理*/

*HotPoint=0xaa；

*(++HotPoint)=0xaa；

}

/*正常工作代码*/

}

然而实际调试中发现，无论是热启动还是冷启动，开机后所有内存单元的值都被复位为0，当然也实现不了热启动的要求。这是为什么呢?原来，用C语言编程时，开机时执行的代码并非是从main()函数的第一句语句开始的，在main()函数的第一句语句执行前要先执行一段“起始代码”。正是这段代码执行了清零的工作。C编译程序提供了这段起始代码的源程序，名为“startup.a51”,打开这个文件，可以看到如下代码：

IDATALEN?EQU?80H；the?length?of?IDATA?memory?in?bytes.

STARTUP1:

IF?IDATALEN??0

MOV?R0,#IDATALEN-1

CLR?A

IDATALOOP:MOV?@R0,A

DJNZ?R0,IDATALOOP

ENDIF

可见，在执行到判断是否热启动的代码之前，起始代码已将所有内存单元清零。如何解决这个问题呢?好在启动代码是可以更改的，方法是：修改startup.a51源文件，然后用编译程序所附带的a51.exe程序对startup.a51编译，得到startup.obj文件，然后用这段代码代替原来的起始代码。具体步骤是（设C源程序名为HOTSTART.C）：

修改startup.a51源文件(这个文件在C51\LIB目录下)。

执行如下命令：

A51?startup.a51得到startup.obj文件。将此文件拷入HOTSTART.C所在目录。

将编好的C源程序用C51.EXE编译好，得到目标文件HOTSTART.OBJ。

用L51?HOTSTART,STARTUP.OBJ命令连接，得到绝对目标文件HOTSTART。

用OHS51?HOTSTART得到HOTSTART.HEX文件，即可。

对于startup.a51的修改，根据自已的需要进行，如将IDATALEN?EQU?80H中的80H改为70H，就可以使6F到7F的16字节内存不被清零。

四、结束语

单片机C语言的应用是十分灵活的，要充分发挥C语言的优势，对内外部数据和程序进行方便自如的操作，必须要掌握好指针的应用。

参考文献

[1]马忠棒.单片机的C语言应用程序设计[M].北京航空航天大学出版社,2001.

[2]曹聪,岳继光.单片机C语言指针的应用[J].微型电脑应用,2003.

作者简介：孙静（1976—），女，辽宁新民人，辽宁对外经贸学院副教授，研究方向：计算机应用。