2022年单片机原理与C程序设计基础教程2.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单片机原理与C51语言程序设计基础教程,重点内容：,程序设计及编程方法,Keil,C51,和,A51,接口编程基础,C与汇编语言混合编程实现,模块化程序设计,本章小结,第6章,C与汇编语言混合编程,一、程序设计及编程方法,无论是高级语言还是汇编语言，源程序都要转换成目标代码(机器语言)单片机才能执行。在Kell中程序的编译过程如图6.1所示。,C语言程序经过c51编译器、汇编语言程序经过汇编器编译后可以产生浮动地址目标程序，经过连接定位器生成十六进制的可执行文件。,1、单片机程序编制过程,二、,Keil C51和A51接口编程基础,1A51中的段,A51中的代码及数据分为不同的段，各段及功能如表6-1所示。,1、宏汇编器A51,二、,Keil C51和A51接口编程基础,A51中保留了些关键字如表6-2所示。,1、宏汇编器A51,二、,Keil C51和A51接口编程基础,2A51中的伪指令,宏汇编器A51有一些伪指令，可以让我们定义符号值，预留和初始化内存，以及控制代码的位置。下面主要介绍在混合编程中会经常碰到的程序连接伪指令和段伪指令。,（1）程序连接伪指令,程序连接伪指令可以使我们通过允许模块间的引用和和模块的命名来实现各模块之间通信。,PUBLIC,伪指令 PUBLIC 列出将在其它目标模块中使用的符号。伪指令 PUBLIC 使指定符号在生成的目标模块中可用。这实际上就是把这些符号的名称公用化。伪指令 PUBLIC 的格式如下：,PUBLIC 符号,PUBLIC指令后可以指定多个符号名，各个名字之间用逗号隔开。,例如：,PUBLIC Timer0_Init /指定一个外部可以使用的函数名。,1、宏汇编器A51,二、,Keil C51和A51接口编程基础,EXTERN/EXTRN,EXTERN/EXTRN指令与PUBLIC指令对应，如果要使用其他模块中的符号，则必须用EXTERN/EXTRN指令进行说明。指令格式为：,EXTRN class:type(symbol ,symbol.),EXTERN class:type(symbol ,symbol.),class是该符号被定义处的存储空间类型，可以是下列类型之一：BIT,CODE,CONST,DATA,EBIT,ECONST,EDATA,ECODE,HDATA,HCONST,IDATA,XDATA,或 NUMBER（声明一个无类型符号）；type是外部符号的符号类型，可以是下列类型之一：BYTE,WORD,DWORD,NEAR,FAR。symbol是一个外部符号名。,例如：,EXTRN CODE(PUT_CRLF),DATA(BUFFER),EXTERN CODE(BINASC,ASCBIN),EXTRN NUMBER(TABLE_SIZE),EXTERN CODE:FAR(main),EXTRN EDATA:BYTE(VALUE,COUNT),EXTRN NCONST:DWORD(LIMIT),通过以上指令说明后，本程序段中才可以访问外部变量。,1、宏汇编器A51,3C51函数的参数传递规则,无论是高级语言还是汇编语言，源程序都要转换成目标代码(机器语言)单片机才能执行。,L1=0;/点亮灯,void main(void),1、C语言中嵌入汇编语言,下面主要介绍在混合编程中会经常碰到的程序连接伪指令和段伪指令。,在大型一些的项目中，需要汇编语言实现的功能比较复杂时，这时需要用汇编语言编写函数，此时就要用到C51程序调用汇编函数的方法。,需要说明的是，用户不必先写汇编函数的C代码，而是直接写汇编语言代码，然后完成C51与汇编函数的相互调用。,uchar func(uchar x,uchar y);/*函数func 原型声明*/,DTE SEGMENT CODE ;选择DTE为当前段,本章主要介绍了单片机的混合编程，详细介绍了单片机的混合编程的原理、C51/A51的相关知识以及C语言汇编语言混合编程的三种形式。,uchar func(uchar x,uchar y);/*函数func 原型声明*/,delay(50);/延时,二、Keil C51和A51接口编程基础,这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。,二、,Keil C51和A51接口编程基础,NAME,NAME指令用来标识当前模块。指令格式为：NAME 目标模块名,目标模块名最多可包含40个字符，此模块名与对应该模块的文件名无关，每个模块只能有一个模块名，如果源程序中没有给出模块名，则以不带扩展名的文件名做为模块名。,（2）段伪指令,一个段是一个代码或数据存储块，它根据汇编器从x51汇编源文件中的代码或数据创建。我们在源模块中怎样使用段，取决于我们的应用的复杂度。较小的应用需要较少的存储空间，一般比大型多模块应用的复杂度低。下面分别介绍。,RSEG(Relocatable Segment),RSEG为再定位段指令，用于选择一个已经在前面定义的再定位段做为当前段。,指令格式为：RSEG 段名,段名必须是在前面已经声明过了的可再定位段。,1、宏汇编器A51,二、,Keil C51和A51接口编程基础,1C51函数名的转换及其命名规则,C51程序模块编译成目标文件后，其中的函数名依据其定义的性质不同会转换为不同的函数名，因此，在C和汇编程序的相互调用中，要求汇编程序必须服从这种函数名的转换规则，否则，将无法调用到所需的函数或出现错误。C51中函数名的转换规则如表6-3所列。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,2C51函数及其相关段的命名规则,一个C51源程序模块被编译后，其中的每一个函数以“？PR？函数名？模块名”为名的命名规则被分配到一个独立的CODE段。例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。如果一个函数包含有data和bit对象的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE和？函数名？BIT”命令规则建立一个data和bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移值为零。这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。另外，这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，故可被L51连接/定位器作覆盖分析。依赖于所使用的存储器模式，这些段的段名按表6-4所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,2C51函数及其相关段的命名规则,一个C51源程序模块被编译后，其中的每一个函数以“？PR？函数名？模块名”为名的命名规则被分配到一个独立的CODE段。例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。如果一个函数包含有data和bit对象的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE和？函数名？BIT”命令规则建立一个data和bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移值为零。这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。另外，这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，故可被L51连接/定位器作覆盖分析。依赖于所使用的存储器模式，这些段的段名按表6-4所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,3C51函数的参数传递规则,在C51 中调用汇编程序进行参数传递关键在于要弄清C51 函数的参数传递规则.在C51 中调用汇编程序进行参数传递的方式有两种：一种是通过寄存器传递参数;一种是通过固定存储区传递。,（1）通过寄存器传递参数,C和汇编接口的关键在于要弄清C函数的参数传递规则。Keil C51具有特定的参数传递规则，这就为二者的接口提供了条件。Keil C51函数最多可通过CPU寄存器传递三个参数，这种传递技术的优点是可产生与汇编语言相比的高效代码。表6-5是利用寄存器传递参数的规则。,表6-5 中，int 型和long 型,数据传递时高位数据在低位寄,存器中，低位数据在高位寄存,器中；float型数据满足32 位,的IEEE 格式，指数和符号位,在R7 中；通用指针存储类型,在R3 中，高位在R2 中。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,函数参数传递举例情况如表6-6 所示。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,（2）通过固定存储区传递,如果参数较多而使得寄存器不够用时，部分参数将在固定的存储区域内传送，这种混合的情况有时会令用户在弄清每一个参数的传递方式时发生困难。如果在源程序中选择了编译控制命令“#pragma NOREGPARMS”，则所有参数传递都发生在固定的存储区域，所使用的地址空间依赖于所选择的存储器模式。这种参数传递技术的优点是传递途径非常清晰，缺点是代码效率不高，速度较慢。,用固定存储区传递参数给汇编程序，参数段首地址用段名“?function-name?BYTE”和“?function-name?BIT”保存，function-name 为函数的名称，其中“,?function-name?BIT”保存位参数段首地址，“?function-name?BYTE”保存别的参数段首地址,即使通过寄存器传递参数，参数也将在这些段中分配空间,参数按声明的先后在每个段中顺序保存。,用做参数传递的固定存储区可在内部数据区或外部数据区，这由存储模式决定.Small 模式的参数段用内部数据区，Compact 和Large 模式用外部数据区。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,（3）函数返回值,当函数具有返回值时，也需传递参数，这种返回值参数的传递均是通过CPU内部寄存器完成，其传递规则如表6-7所示。,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,【例6-1】C51的函数名转换规则、段命名规则及参数传递规则举例。,/*-,功能：计算x/y,-*/,#include,#define uchar unsigned char,uchar func(uchar x,uchar y);/*函数func 原型声明*/,void main(void)/*主函数*/,func(0 x12,0 x34);/*调用函数func*/,uchar func(uchar x,uchar y)/*函数func*/,return(x/y);/*计算x/y并返回结果*/,2、C51编译器,二、,Keil C51和A51接口编程基础,;*,;文件名：ASM.SRC,;说明：此文件是ASM.C编译后的汇编输出文件(限于篇幅，有所省略),;*,?PR?main?ASM SEGMENT CODE ;主函数main代码段声明,?PR?_func?ASM SEGMENT CODE ;函数func代码段声明,PUBLIC _func ;公开函数名以便可被其它模块调用,PUBLIC main,RSEG?PR?main?ASM,main:;主函数代码段起始;,;,;func(0 x12,0 x34);,MOV R7,#02H ;R7传递第一个char参数,MOV R5,#034H ;R5传递第二个char参数,LCALL _func ;调用函数func,;,RET ;返回,;uchar func(uchar x,uchar y),RSEG?PR?_func?ASM_func:;函数func代码段起始,;,;return(x/y);,MOV A,R7 ;计算x/y,MOV B,R5,DIV AB,MOV R7,A ;结果经R7返回,;,RET ;返回,END ;结束,2、C51编译器,三、,C与汇编语言混合编程实现,下面是C51文件中嵌入汇编语言的一般步骤：,通过预编译指令“#pragna asm”和“#pragma asm”在C语言代码中插入汇编语言代码，如：,#include,void main(void),.,#pragma asm /从此处插入汇编代码,.,#pragma endasm/结束汇编代码,.,1、,C语言中嵌入汇编语言,三、,C与汇编语言混合编程实现,在 Project 窗口中包含汇编代码的 C 文件上右键，选择“Options for.”命令，点击选择右边的“Generate Assembler SRC File”和“Assemble SRC File”，使检查框由灰色变成黑色状态，设置完成之后的对话框如图6.2所示。,1、,C语言中嵌入汇编语言,三、,C与汇编语言混合编程实现,注意，如果没有做这一步编译时会出现如下错误：asm/endasm requires src-control to be active，无法通过编译。,根据选择的编译模式，把相应的库文件(如 Small 模式时，是 KeilC51LibC51S.Lib)加入工程中，该文件必须作为工程的最后文件。如果没有做这一步编译时会出现如下警告：“UNRESOLVED EXTERNAL SYMBOL”。,编译，即可生成目标代码。,1、,C语言中嵌入汇编语言,三、,C与汇编语言混合编程实现,前面介绍了在C51程序中直接嵌入汇编语言的方法，这适合汇编代码比较短的场合。在大型一些的项目中，需要汇编语言实现的功能比较复杂时，这时需要用汇编语言编写函数，此时就要用到C51程序调用汇编函数的方法。当然，有时候也需要用汇编调用C51函数。无论是C51调用汇编函数，还是汇编调用C51函数，其操作是完全一致的。当我们需要利用函数进行混合编程时，只需分别用C语言和汇编语言把函数写好，然后在C语言程序（汇编程序）中调用汇编函数（C函数）。当然我们也可以通过后面6.3.4的内容来编写汇编程序，这样大大减少了编程的时间，提高了效率。,详细互调方法大家可以结合6.3.4节并参考实验6-1进行学习。,2、,C语言与汇编函数的互调,三、,C与汇编语言混合编程实现,【例6-2】在keil中建立C和混合项目编程混合。,首先我们新建一个工程，工程名为hunhe，在keil中建立C语言文件的项目读者已经非常熟悉了，只需要编制所需要的汇编语言程序并将其加入到项目中就可以了。,建立如下程序：,PUBLIC _DELAY ;公共符号定义,DTE SEGMENT CODE ;选择DTE为当前段,RSEG DTE,_DELAY:,NOP,DELA:MOV R1,#0F8H ;延时,LOP1:NOP,NOP,DJNZ R1,LOP1,DJNZ R7,DELA ；R7为C程序传递过来的参数,EXIT:RET,END,3、,混合项目文件编程,三、,C与汇编语言混合编程实现,上面这个程序为一个用汇编程序编写的延时程序，将其保存为hunhe.A51。,同时还用C编写一个程序，保存为Delay.c。程序清单如下：,#include,extern void delay（unint）,sbit L1=P13;/定义p1.3口输出即p1.3的SFR,void main(void),unsigned char i=0;,while(1),L1=0;/点亮灯,delay(50);/延时,L1=1;/熄灭灯,delay(50);/延时,3、,混合项目文件编程,三、,C与汇编语言混合编程实现,C51编译器提供了一个十分有用的编译控制指令“SRC”，在编写汇编语言程序时可以先按需要用C语言编写相应的函数，对该函数采用编译控制指令SRC进行编译，编译后将产生一个汇编语言源文件，该文件的扩展名为SRC，文件名与,相应的C文件同名。,在工作区的某个文件,上点击右键，弹出如,图6.4所示。,4、,Keil中的编译控制命令SRC,三、,C与汇编语言混合编程实现,选择“Options for file hunhe.c”选项，出现如图6.5所示的对话框。然后将“Generated Assembler SRC File”前的勾划上并点击确定，编译连接之后就会自动生成后缀为SRC的汇编文件。,4、,Keil中的编译控制命令SRC,三、,C与汇编语言混合编程实现,【例6-3】用带SRC选项的命令对C文件进行编译。,首先编写的C程序如下：,#include,void main(void),long i=0;,while(1),L1=0;/点亮灯,for(i=0;i2540;i+);/延时,L1=1;/熄灭灯,for(i=0;i2540;i+);/延时,4、,Keil中的编译控制命令SRC,三、,C与汇编语言混合编程实现,【例6-3】用带SRC选项的命令对C文件进行编译。,首先编写的C程序如下：,#include,void main(void),long i=0;,while(1),L1=0;/点亮灯,for(i=0;i2540;i+);/延时,L1=1;/熄灭灯,for(i=0;i2540;i+);/延时,生成的SCR文件请参考书上。,4、,Keil中的编译控制命令SRC,四、模块化程序设计,1硬件设计中的模块化,硬件中的模块是指能实现一定功能的集成器件，笔者认为在硬件电路的设计中，能用功能模块实现的功能就不要自己用模拟器件搭建。,使用模块化器件有以下几个优点。,系统便于维护，当系统出现故障时只须对一些大的功能模块进行检查，从而更容易发现故障的原因。,模拟器件往往会在系统中产生很强的干扰，而集成的模块相对来说产生干扰和抗干扰的能力都比较强。,另外硬件模块有可编程模块和非可编程模块，在选择这类器件时，尽量选择可编程器件，这样便于系统的扩展。,在硬件器件的选择上，尽量选择常用器件，这样既容易购买，在发生问题的时候又便于查找资料。,1、,设计思想,四、模块化程序设计,2软件设计中的模块化,模块化设计思想在软件设计中体现得尤为突出。,（1）软件设计中的模块和模块化,模块：模块是一个具有独立功能的程序，可以单独设计、调试和管理,模块化：按适当的原则把一个情况复杂、规模较大的程序系统划分为一个较小的、功能能相关而又相对独立的模块。,模块化设计的优点包括以下几个方面。,各模块相对独立、功能单一、结构清晰、接口简单,控制了程序设计的复杂性,提高元件的可靠性,缩短开发周期,避免程序开发的重复劳动,易于维护和功能扩充,1、,设计思想,四、模块化程序设计,2、,模块化程序开发,五、,本章小结,本章主要介绍了单片机的混合编程，详细介绍了单片机的混合编程的原理、C51/A51的相关知识以及C语言汇编语言混合编程的三种形式。,通过本章的学习，读者应该掌握以下几个知识点：,1.理解单片机混合编程的原理。,2.理解C51编译器的相关知识，掌握C51函数的参数传递规则。,3.掌握C语言与汇编语言混合编程的三种实现方式。,