STM8的C语言编程.doc

                     
               STM8的C语言编程（1）－－基本程序与启动代码分析

现在几乎所有的单片机都能用C语言编程了，采用C语言编程确实能带来很多好处，至少可读性比汇编语言强多了。
在STM8的开发环境中，可以通过新建一个工程，自动地建立起一个C语言的框架，生成后开发环境会自动生成2个C语言的程序，一个是main.c，另一个是stm8_interrupt_vector.c。main.c中就是一个空的main()函数，如下所示：

/* MAIN.C file
 *
 * Copyright (c) 2002-2005 STMicroelectronics
 */

main()
{
       while (1);
}

而在stm8_interrupt_vector.c中，就是声明了对应该芯片的中断向量，如下所示：
/*    BASIC INTERRUPT VECTOR TABLE FOR STM8 devices
 *   Copyright (c) 2007 STMicroelectronics
 */

typedef void @far (*interrupt_handler_t)(void);

struct interrupt_vector {
       unsigned char interrupt_instruction;
       interrupt_handler_t interrupt_handler;
};

@far @interrupt void NonHandledInterrupt (void)
{
       /* in order to detect unexpected events during development,
          it is recommended to set a breakpoint on the following instruction
       */
       return;
}

extern void _stext();     /* startup routine */

struct interrupt_vector const _vectab[] = {
       {0x82, (interrupt_handler_t)_stext}, /* reset */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* trap  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq0  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq1  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq2  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq3  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq4  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq5  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq6  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq7  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq8  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq9  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq10 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq11 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq12 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq13 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq14 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq15 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq16 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq17 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq18 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq19 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq20 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq21 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq22 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq23 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq24 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq25 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq26 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq27 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq28 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq29 */
};
在stm8_interrupt_vector.c中，除了定义了中断向量表外，还定义了空的中断服务程序，用于那些不用的中断。当然在自动建立时，所有的中断服务都是空的，因此，除了第1个复位的向量外，其它都指向那个空的中断服务函数。
生成框架后，就可以用Build菜单下的Rebuild All对项目进行编译和连接，生成所需的目标文件，然后就可以加载到STM8的芯片中，这里由于main()函数是一个空函数，因此没有任何实际的功能。不过我们可以把这个框架对应的汇编代码反出来，看看C语言生成的代码，这样可以更深入地了解C语言编程的特点。
生成的代码包括4个部分，如图1、图2、图3、图4所示。

                         图1

                         图2

               图3

                图4

   图1显示的是从内存地址8000H开始的中断向量表，中断向量表中的第1行82008083H为复位后单片机运行的第1跳指令的地址。从表中可以看出，单片机复位后，将从8083H开始运行。其它行的中断向量都指向同一个位置的中断服务程序80D0H。
   图2显示的是3个字节，前2个字节8083H为复位后的第1条指令的地址，第3个字节是一个常量0，后面的启动代码要用到。
   图3显示的是启动代码，启动代码中除了初始化堆栈指针外，就是初始化RAM单元。由于目前是一个空的框架，因此在初始化完堆栈指针（设置成0FFFH）后，由于8082H单元的内容为0，因此程序就跳到了80B1H，此处是一个循环，将RAM单元从0到5初始化成0。然后由于寄存器X设置成0100H，就直接通过CALL main进入C的main()函数。
   图4显示的是main()函数和中断服务函数，main()函数对应的代码就是一个无限的循环，而中断服务函数就一条指令，即中断返回指令。

   通过分析，可以看出用C语言编程时，比汇编语言编程时，就是多出了一段启动代码。

              STM8的C语言编程（2）－－ 变量空间的分配

采用C这样的高级语言，其实可以不用关心变量在存储器空间中是如何具体分配的。但如果了解如何分配，对编程还是有好处的，尤其是在调试时。
例如下面的程序定义了全局变量数组buffer和一个局部变量i，在RAM中如何分配的呢？
/* MAIN.C file
 *
 * Copyright (c) 2002-2005 STMicroelectronics
 */

unsigned char buffer[10];      // 定义全局变量

main()
{
    unsigned char i;           // 定义局部变量   

    for(i=0;i<10;i++)
    {
        buffer[i] = 0x55;
    }       
}
我们可以通过DEBUG中的反汇编窗口，看到如下的对应代码：

从这段代码中可以看到，全局变量buffer被分配到空间从地址0000H到0009H。而局部变量i则在堆栈空间中分配，通过PUSH A指令，将堆栈指针减1，腾出一个字节的空间，而SP+1指向的空间就是分配给局部变量使用的空间。
由此可以得出初步的结论，对于全局变量，内存分配是从低地址0000H开始向上分配的。而局部变量则是在堆栈空间中分配。
另外从上一篇文章中，可以知道堆栈指针初始化时为0FFFH。而根据PUSH指令的定义，当压栈后堆栈指针减1。因此堆栈是从上往下使用的。
因此根据内存分配和堆栈使用规则，我们在程序设计时，不能定义过多的变量，免得没有空间给堆栈使用。换句话说，当定义变量时，一定要考虑到堆栈空间，尤其是那些复杂的系统，程序调用层数多，这样就会占用大量的堆栈空间。
总之，在单片机的程序设计时，由于RAM空间非常有限，要充分考虑到全局变量、局部变量、程序调用层数和中断服务调用对空间的占用。

                     STM8的C语言编程（3） ―― GPIO输出

与前些日子写的用汇编语言进行的实验一样，从今天开始，要在ST的三合一开发板上，用C语言编写程序，进行一系列的实验。
首先当然从最简单的LED指示灯闪烁的实验开始。
开发板上的LED1接在STM8的PD3上，因此要将PD3设置成输出模式，为了提高高电平时的输出电流，要将其设置成推挽输出方式。这主要通过设置对应的DDR/CR1/CR2寄存器实现。
利用ST的开发工具，先生成一个C语言程序的框架，然后修改其中的main.c，修改后的代码如下。
编译通过后，下载到开发板，运行程序，可以看到LED1在闪烁，且闪烁的频率为5HZ。

/* MAIN.C file
 *
 * Copyright (c) 2002-2005 STMicroelectronics
 */

#include "STM8S207C_S.h"

// 函数功能：延时函数
// 输入参数：ms -- 要延时的毫秒数，这里假设CPU的主频为2MHZ
// 输出参数：无
// 返 回 值：无
// 备    注：无
void DelayMS(unsigned int ms)
{
  unsigned char i;
  while(ms != 0)
  {
    for(i=0;i<250;i++)
    {
    }
    for(i=0;i<75;i++)
    {
    }
    ms--; 
  }    
}

// 函数功能：主函数
//           初始化GPIO端口PD3，驱动PD3为高电平和低电平
// 输入参数：ms -- 要延时的毫秒数，这里假设CPU的主频为2MHZ
// 输出参数：无
// 返 回 值：无
// 备    注：无
main()
{
  PD_DDR = 0x08;
  PD_CR1 = 0x08;              // 将PD3设置成推挽输出
  PD_CR2 = 0x00;
  while(1)
  {
    PD_ODR = PD_ODR | 0x08;   // 将PD3的输出设置成1
    DelayMS(100);             // 延时100MS
    PD_ODR = PD_ODR & 0xF7;   // 将PD3的输出设置成0
    DelayMS(100);             // 延时100MS
  }                             
} 

  需要注意的是，当生成完框架后，为了能方便使用STM8的寄存器名字，必须包括STM8S207C_S.h，最好将该文件拷贝到C:\Program Files\STMicroelectronics\st_toolset\include目录下，拷贝到工程目录下。或者将该路径填写到该工程的Settings…中的C Compiler选项Preprocessor的Additional include中，这样编译时才会找到该文件。

                     STM8的C语言编程（4） ―― GPIO输出和输入

今天要进行的实验，是利用GPIO进行输入和输出。在ST的三合一开发板上，按键接在GPIO的PD7上，LED接在GPIO的PD3上，因此我们要将GPIO的PD7初始化成输入，PD3初始化成输出。
关于GPIO的引脚设置，主要是要初始化方向寄存器DDR，控制寄存器1（CR1）和控制寄存器2（CR2），寄存器的每一位对应GPIO的每一个引脚。具体的设置功能定义如下：
DDR   CR1   CR2     引脚设置
0       0     0        悬浮输入
0       0     1        上拉输入
0       1     0        中断悬浮输入
0       1     1        中断上拉输入
1       0     0        开漏输出
1       1     0        推挽输出
1       X     1        输出（最快速度为10MHZ）
另外，输出引脚对应的寄存器为ODR，输入引脚对应的寄存器为IDR。
下面的程序是检测按键的状态，当按键按下时，点亮LED，当按键抬起时，熄灭LED。
同样也是利用ST的开发工具，先生成一个C语言程序的框架，然后修改其中的main.c，修改后的代码如下。
编译通过后，下载到开发板，运行程序，按下按键，LED就点亮，抬起按键，LED就熄灭了。
另外，要注意，将STM8S207C_S.h拷贝到当前项目的目录下。

// 程序描述：检测开发板上的按键，若按下，则点亮LED，若抬起，则熄灭LED
//           按键接在MCU的GPIO的PD7上
//           LED接在MCU的GPIO的PD3上

#include "STM8S207C_S.h"

main()
{
  PD_DDR = 0x08;
  PD_CR1 = 0x08;              // 将PD3设置成推挽输出
  PD_CR2 = 0x00;

  while(1)                    // 进入无限循环
  {
    if((PD_IDR & 0x80) == 0x80)   // 读入PD7的引脚信号
    {
      PD_ODR = PD_ODR & 0xF7;   // 如果PD7为1，则将PD3的输出设置成0，熄灭LED
    }
    else
    {   
      PD_ODR = PD_ODR | 0x08;   // 否则，将PD3的输出设置成1，点亮LED
    } 
  }                             
}

STM8的C语言编程（5）－－8位定时器应用之一

在STM8单片机中，有多种定时器资源，既有8位的定时器，也有普通的16位定时器，还有高级的定时器。今天的实验是用最简单的8位定时器TIM4来进行延时，然后驱动LED闪烁。为了简单起见，这里是通过程序查询定时器是否产生更新事件，来判断定时器的延时是否结束。
同样还是利用ST的开发工具，生成一个C程序的框架，然后修改其中的main.c，修改后的代码如下。
编译通过后，下载到开发板，运行程序，可以看到LED在闪烁，或者用示波器可以在LED引脚上看到方波。
在这里要特别提醒的是，从ST给的手册上看，这个定时器中的计数器是一个加1计数器，但本人在实验过程中感觉不太对，经过反复的实验，我认为应该是一个减1计数器（也许是我拿的手册不对，或许是理解上有误）。例如，当给定时器中的自动装载寄存器装入255时，产生的方波频率最小，就象下面代码中计算的那样，产生的方波频率为30HZ左右。若初始化时给自动装载寄存器装入1，则产生的方波频率最大，大约为3.9K左右。也就是说实际的分频数为ARR寄存器的值+1。

//  程序描述：通过初始化定时器4，进行延时，驱动LED闪烁
//            LED接在MCU的GPIO的PD3上

#include "STM8S207C_S.h"

main()
{
  // 首先初始化GPIO
  PD_DDR = 0x08;
  PD_CR1 = 0x08;              // 将PD3设置成推挽输出
  PD_CR2 = 0x00;

  // 然后初始化定时器4                              
  TIM4_IER = 0x00;            // 禁止中断
  TIM4_EGR = 0x01;            // 允许产生更新事件
  TIM4_PSCR = 0x07;           // 计数器时钟=主时钟/128=2MHZ/128
                                                            // 相当于计数器周期为64uS
              TIM4_ARR = 255;             // 设定重装载时的寄存器值，255是最大值
  TIM4_CNTR = 255;            // 设定计数器的初值
                              // 定时周期=(ARR+1)*64=16320uS
  TIM4_CR1 = 0x01;            // b0 = 1,允许计数器工作
                              // b1 = 0,允许更新
                              // 设置控制器，启动定时器

  while(1)                    // 进入无限循环
  {
    while((TIM4_SR1 & 0x81) == 0x00);      // 等待更新标志
    TIM4_SR1 = 0x00;                       // 清除更新标志
    PD_ODR = PD_ODR ^ 0x08;                // LED驱动信号取反
                                           // LED闪烁频率=2MHZ/128/255/2=30.63
  }                             
}

STM8的C语言编程（6）－－8位定时器应用之二

今天进行的实验依然是用定时器4，只不过改成了用中断方式来实现，由定时器4的中断服务程序来驱动LED的闪烁。
实现中断方式的关键点有几个，第一个关键点就是要打开定时器4的中断允许位，在定时器4的IER寄存器中有定义。第二个关键点，就是打开CPU的全局中断允许位，在汇编语言中，就是执行RIM指令，在C语言中，用下列语句实现：
_asm("rim");
第3个关键点就是中断服务程序的框架或写法，中断服务程序的写法如下：
@far @interrupt void TIM4_UPD_OVF_IRQHandler (void)
{
    // 下面是中断服务程序的实体
}                            
第4个关键点就是要设置中断向量，即将中断服务程序的入口填写到中断向量表中，如下所示，将IRQ23对应的中断服务程序的入口填写成TIM4_UPD_OVF_IRQHandler
struct interrupt_vector const _vectab[] = {
      {0x82, (interrupt_handler_t)_stext}, /* reset */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* trap  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq0  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq1  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq2  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq3  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq4  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq5  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq6  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq7  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq8  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq9  */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq10 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq11 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq12 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq13 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq14 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq15 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq16 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq17 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq18 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq19 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq20 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq21 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq22 */
   {0x82, TIM4_UPD_OVF_IRQHandler},/* irq23 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq24 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq25 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq26 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq27 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq28 */
      {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq29 */
};
解决了以上4个关键点，我们就能很轻松地用C语言实现中断服务了。
同样还是利用ST的开发工具，生成一个C程序的框架，然后修改其中的main.c，修改后的代码如下。另外还要修改stm8_interrupt_vector.c。
编译通过后，下载到开发板，运行程序，可以看到LED在闪烁，或者用示波器可以在LED引脚上看到方波。

  修改后的main.c如下：
//  程序描述：通过初始化定时器4，以中断方式驱动LED闪烁
//            LED接在MCU的GPIO的PD3上

#include "STM8S207C_S.h"

main()
{
  // 首先初始化GPIO
  PD_DDR = 0x08;
  PD_CR1 = 0x08;              // 将PD3设置成推挽输出
  PD_CR2 = 0x00;

  // 然后初始化定时器4                              
  TIM4_IER = 0x00;            // 禁止中断
  TIM4_EGR = 0x01;            // 允许产生更新事件
  TIM4_PSCR = 0x07;           // 计数器时钟=主时钟/128=2MHZ/128
                                                            // 相当于计数器周期为64uS
              TIM4_ARR = 255;             // 设定重装载时的寄存器值，255是最大值
  TIM4_CNTR = 255;            // 设定计数器的初值
                              // 定时周期=(ARR+1)*64=16320uS
  TIM4_CR1 = 0x01;            // b0 = 1,允许计数器工作
                              // b1 = 0,允许更新
                              // 设置控制器，启动定时器
  TIM4_IER = 0x01;            // 允许更新中断
  _asm("rim");                // 允许CPU全局中断

  while(1)                    // 进入无限循环
  {
  }                             
}

// 函数功能：定时器4的更新中断服务程序
// 输入参数：无
// 输出参数：无
// 返 回 值：无
@far @interrupt void TIM4_UPD_OVF_IRQHandler (void)
{
    TIM4_SR1 = 0x00;          // 清除更新标志
    PD_ODR = PD_ODR ^ 0x08;   // LED驱动信号取反
                              //LED闪烁频率=2MHZ/128/255/2=30.63
}                                          
  修改后的stm8_interrupt_vector.c如下：
/*    BASIC INTERRUPT VECTOR TABLE FOR STM8 devices
 *   Copyright (c) 2007 STMicroelectronics
 */

typedef void @far (*interrupt_handler_t)void);

struct interrupt_vector {
       unsigned char interrupt_instruction;
       interrupt_handler_t interrupt_handler;
};

@far @interrupt void NonHandledInterrupt (void)
{
       /* in order to detect unexpected events during development,
          it is recommended to set a breakpoint on the following instruction
       */
       return;
}

extern void _stext();     /* startup routine */
extern @far @interrupt void TIM4_UPD_OVF_IRQHandler (void);

struct interrupt_vector const _vectab[] = {
       {0x82, (interrupt_handler_t)_stext}, /* reset */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* trap  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq0  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq1  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq2  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq3  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq4  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq5  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq6  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq7  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq8  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq9  */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq10 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq11 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq12 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq13 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq14 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq15 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq16 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq17 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq18 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq19 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq20 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq21 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq22 */
    {0x82, TIM4_UPD_OVF_IRQHandler},/* irq23 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq24 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq25 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq26 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq27 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq28 */
       {0x82, NonHandledInterrupt}, /* irq29 /
};

                 STM8的C语言编程（7）－－16位定时器的中断应用

在STM8中，除了有8位的定时器外，还有16位的定时器。今天进行的实验就是针对16位定时器2来进行的。除了计数单元为16位的，其它设置与前面8位的定时器基本一样。下面的程序也是采样中断方式，由定时器2的中断服务程序来驱动LED的闪烁。
具体的程序代码如下，其它注意点见上一篇，另外要注意别忘了修改相应的中断向量。

//  程序描述：通过初始化定时器2，以中断方式驱动LED闪烁
//            LED接在MCU的GPIO的PD3上

#include "STM8S207C_S.h"

main()
{
  // 首先初始化GPIO
  PD_DDR = 0x08;
  PD_CR1 = 0x08;              // 将PD3设置成推挽输出
  PD_CR2 = 0x00;

  // 然后初始化定时器4                              
  TIM2_IER = 0x00;            // 禁止中断
  TIM2_EGR = 0x01;            // 允许产生更新事件
  TIM2_PSCR = 0x01;           // 计数器