51單片機(jī)C語言編程規(guī)范

1、51單片機(jī)C語言編程規(guī)范,源碼工作室,學(xué)習(xí)單片機(jī)C語言的必要性,隨著單片機(jī)性能的不斷提高，C語言編譯調(diào)試工具的不斷完善，以及現(xiàn)在對(duì)單片機(jī)產(chǎn)品輔助功能的要求、對(duì)開發(fā)周期不斷縮短的要求，使得越來越多的單片機(jī)編程人員轉(zhuǎn)向使用C語言，因此有必要在單片機(jī)課程中講授“單片機(jī)C語言”。,C語言編程的優(yōu)勢(shì),1語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活。 2運(yùn)算符豐富。 3數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富。具有現(xiàn)代化語言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。 4可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。 5可以直接對(duì)計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行操作。 6生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高。 7可移植性好。 8. 容易實(shí)現(xiàn)模塊化開發(fā) 9. 方便調(diào)試與維護(hù)程序,C語言與匯編的區(qū)別,用匯編語言編寫單片

2、機(jī)程序時(shí)，必須要考慮其存儲(chǔ)器的結(jié)構(gòu)，尤其要考慮其片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、特殊功能寄存器是否正確合理的使用，以及按照實(shí)際地址端口數(shù)據(jù)的處理。 用C51編寫程序，不像匯編語言那樣需要具體地組織、分配存儲(chǔ)器資源，只是C51對(duì)數(shù)據(jù)類型和變量的定義，必須要與單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。,單片機(jī)C語言與ANSI 的區(qū)別,用C51編寫單片機(jī)程序，與用ANSI C編寫程序的不同之處是，需要根據(jù)單片機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源，定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量。 其它的語法規(guī)定、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法，都與ANSI C相同。,C語言的程序結(jié)構(gòu),C語言程序采用函數(shù)結(jié)構(gòu)，每個(gè)C語言程序由一個(gè)或多個(gè)函數(shù)組成，在這

3、些函數(shù)中至少應(yīng)包含一個(gè)主函數(shù)main()，也可以包含一個(gè)main()函數(shù)和若干個(gè)其它的功能函數(shù)。不管main()函數(shù)放于何處，程序總是從main()函數(shù)開始執(zhí)行，執(zhí)行到main()函數(shù)結(jié)束則結(jié)束?？梢栽趍ain()函數(shù)中調(diào)用其它函數(shù)，其它函數(shù)也可以相互調(diào)用，但main()函數(shù)只能調(diào)用其它的功能函數(shù)，而不能被其它的函數(shù)所調(diào)用。 功能函數(shù)可以是C語言編譯器提供的庫函數(shù)，也可以是由用戶定義的自定義函數(shù)。在編制C程序時(shí)，程序的開始部分一般是預(yù)處理命令、函數(shù)說明和變量定義等。,C語言與89C51單片機(jī),用C語言編寫的89C51單片機(jī)應(yīng)用程序，不用像匯編語言那樣須具體組織、分配存儲(chǔ)器資源和處理端口數(shù)據(jù)，但

4、在C語言編程中，對(duì)數(shù)據(jù)類型與變量的定義，必須要與單片機(jī)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)相關(guān)聯(lián)，否則編譯器不能正確地映射定位。,C語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序時(shí)，需根據(jù)單片機(jī) 存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)類型和變量，而標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序不需要考慮這些問題；,C語言與89C51單片機(jī),C51包含的數(shù)據(jù)類型、變量存儲(chǔ)模式、輸入輸出處理、函數(shù)等方面與標(biāo)準(zhǔn)的C語言有一定的區(qū)別。其它的語法規(guī)則、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法等與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序設(shè)計(jì)相同。 現(xiàn)在支持89C51系列單片機(jī)的C語言編譯器有很多種，如American Automation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELD SHAREWARE、KEIL/Fra

5、nklin等。各種編譯器的基本情況相同，但具體處理時(shí)有一定的區(qū)別，其中KEIL/Franklin以它的代碼緊湊和使用方便等特點(diǎn)優(yōu)于其它編譯器，現(xiàn)在使用特別廣泛。 本章主要以KEIL編譯器介紹89C51單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)。,C51程序結(jié)構(gòu),C51的語法規(guī)定、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計(jì)方法都與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序設(shè)計(jì)相同，但C51程序與標(biāo)準(zhǔn)的C程序在以下幾個(gè)方面不一樣： （1）C51中定義的庫函數(shù)和標(biāo)準(zhǔn)C語言定義的庫函數(shù)不同。標(biāo)準(zhǔn)的C語言定義的庫函數(shù)是按通用微型計(jì)算機(jī)來定義的，而C51中的庫函數(shù)是按89C51單片機(jī)相應(yīng)情況來定義的； （2）C51中的數(shù)據(jù)類型與標(biāo)準(zhǔn)C的數(shù)據(jù)類型也有一定的區(qū)別，在C51中還增加

6、了幾種針對(duì)89C51單片機(jī)特有的數(shù)據(jù)類型；,C51程序結(jié)構(gòu),（3）C51變量的存儲(chǔ)模式與標(biāo)準(zhǔn)C中變量的存儲(chǔ)模式不一樣，C51中變量的存儲(chǔ)模式是與89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器緊密相關(guān)； （4）C51與標(biāo)準(zhǔn)C的輸入輸出處理不一樣，C51中的輸入輸出是通過89C51串行口來完成的，輸入輸出指令執(zhí)行前必須要對(duì)串行口進(jìn)行初始化； （5）C51與標(biāo)準(zhǔn)C在函數(shù)使用方面也有一定的區(qū)別，C51中有專門的中斷函數(shù)。,C51數(shù)據(jù)類型,C51的數(shù)據(jù)類型分為基本數(shù)據(jù)類型和組合數(shù)據(jù)類型，情況與標(biāo)準(zhǔn)C中的數(shù)據(jù)類型基本相同，但其中char型與short型相同，float型與double型相同，另外，C51中還有專門針對(duì)于89C5

7、1單片機(jī)的特殊功能寄存器型和位類型。,C51數(shù)據(jù)類型,特殊功能寄存器型,這是C51擴(kuò)充的數(shù)據(jù)類型，用于訪問89C51單片機(jī)中的特殊功能寄存器數(shù)據(jù)，它分sfr和sfr16兩種類型。其中： sfr為字節(jié)型特殊功能寄存器類型，占一個(gè)內(nèi)存單元，利用它可以訪問89C51內(nèi)部的所有特殊功能寄存器； sfr16為雙字節(jié)型特殊功能寄存器類型，占用兩個(gè)字節(jié)單元，利用它可以訪問89C51內(nèi)部的所有兩個(gè)字節(jié)的特殊功能寄存器。 在C51中對(duì)特殊功能寄存器的訪問必須先用sfr或sfr16進(jìn)行聲明。,位類型,這也是C51中擴(kuò)充的數(shù)據(jù)類型，用于訪問MCS-51單片機(jī)中的可尋址的位單元。在C51中，支持兩種位類型：bit型和

8、sbit型。它們?cè)趦?nèi)存中都只占一個(gè)二進(jìn)制位，其值可以是“1”或“0”。 其中：用bit定義的位變量在C51編譯器編譯時(shí)，在不同的時(shí)候位地址是可以變化的，而用sbit定義的位變量必須與89C51單片機(jī)的一個(gè)可以尋址位單元或可位尋址的字節(jié)單元中的某一位聯(lián)系在一起，在C51編譯器編譯時(shí)，其對(duì)應(yīng)的位地址是不可變化的。,位類型,格式如下： sbit 位變量名=位地址； 如位地址為位直接地址，其取值范圍為0 x000 xff；如位地址是可位尋址變量帶位號(hào)或特殊功能寄存器名帶位號(hào)，則在它前面須對(duì)可位尋址變量或特殊功能寄存器進(jìn)行定義。字節(jié)地址與位號(hào)之間、特殊功能寄存器與位號(hào)之間一般用“”作間隔。,位類型,在C

9、51中，為了用戶處理方便，C51編譯器把89C51單片機(jī)的常用的特殊功能寄存器和特殊位進(jìn)行了定義，放在一個(gè)“reg51.h”或“reg52.h”的頭文件中，當(dāng)用戶要使用時(shí)，只須要在使用之前用一條預(yù)處理命令#include 把這個(gè)頭文件包含到程序中，然后就可使用殊功能寄存器名和特殊位名稱。,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,在C51語言程序中，有可能會(huì)出現(xiàn)在運(yùn)算中數(shù)據(jù)類型不一致的情況。C51允許任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)類型的隱式轉(zhuǎn)換。 1）自動(dòng)轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換規(guī)則是向高精度數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換、向有符號(hào)數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換。如字符型變量與整型變量相加時(shí)，則位變量先轉(zhuǎn)換字符型或整型數(shù)據(jù)，然后相加。 2）強(qiáng)制轉(zhuǎn)換 像ANSI C一樣，通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換的方式

10、進(jìn)行轉(zhuǎn)換。如： unsignedintb; floatc;,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換,隱式轉(zhuǎn)換的優(yōu)先級(jí)順序如下： bitcharintlongfloat signedunsigned 也就是說，當(dāng)char型與int型進(jìn)行運(yùn)算時(shí)，先自動(dòng)對(duì)char型擴(kuò)展為int型，然后與int型進(jìn)行運(yùn)算，運(yùn)算結(jié)果為int型。C51除了支持隱式類型轉(zhuǎn)換外，還可以通過強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換符“（）”對(duì)數(shù)據(jù)類型進(jìn)行人為的強(qiáng)制轉(zhuǎn)換。 C5l編譯器除了能支持以上這些基本數(shù)據(jù)類型之外，還能支持一些復(fù)雜的組合型數(shù)據(jù)類型，如數(shù)組類型、指針類型、結(jié)構(gòu)類型、聯(lián)合類型等這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，在后面將相繼介紹。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),MCS-51單片機(jī)只有bit和un

11、signed char兩種數(shù)據(jù)類型支持機(jī)器指令，而其它類型的數(shù)據(jù)都需要轉(zhuǎn)換成bit或unsigned char型進(jìn)行存儲(chǔ)。 為了減少單片機(jī)的存儲(chǔ)空間和提高運(yùn)行速度，要盡可能地使用unsigned char型數(shù)據(jù)。 一、位變量的存儲(chǔ) bit和sbit型位變量，直接存于RAM的位尋址空間，包括低128位和特殊功能寄存器位。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),二、字符變量的存儲(chǔ) 字符變量（char）：無論是unsigned char數(shù)據(jù)還是signed char數(shù)據(jù)，均為1個(gè)字節(jié)，能夠被直接存儲(chǔ)在RAM中，可以存儲(chǔ)在00 x7f區(qū)域，也可以存儲(chǔ)在0 x800 xff區(qū)域，與變量的定義有關(guān)。 unsigned cha

12、r數(shù)：可直接被MSC-51接受 signed char數(shù)據(jù)：用補(bǔ)碼表示。需要額外的操作來測試、處理符號(hào)位，使用的是兩種庫函數(shù)，代碼量大，運(yùn)算速度降低。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),三、整型變量的存儲(chǔ) 整型變量（int）：不管是unsigned int數(shù)據(jù)還是signed int數(shù)據(jù)，均為2個(gè)字節(jié)，其存儲(chǔ)方法是高位字節(jié)保存在低地址（在前面），低位字節(jié)保存在高地址（在后面） 。 例如：整型變量的值為0 x1234，在內(nèi)存中的存放如右圖所示。 signed int數(shù)據(jù)用補(bǔ)碼表示。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),四、長整型變量的存儲(chǔ) 長整型變量（long）為4個(gè)字節(jié)，其存儲(chǔ)方法與整型數(shù)據(jù)一樣，是最高位字節(jié)保存的地址最低（在

13、最前面），最低位字節(jié)保存的地址最高（在最后面）。 如長整型變量的值為0 x12345678，在內(nèi)存中的存放方法如右圖所示。不管是unsigned long數(shù)據(jù)還是signed long數(shù)據(jù),C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),五、浮點(diǎn)型變量的存儲(chǔ) 浮點(diǎn)型變量（fload）占4個(gè)字節(jié)，用指數(shù)方式表示，其具體格式與編譯器有關(guān)。 對(duì)于Keil C，采用的是IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，具有24位精度，尾數(shù)的最高位始終為1，因而不保存。具體分布為：1位符號(hào)位，8位階碼位，23位尾數(shù)，如下圖所示。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),符號(hào)位S：1表示負(fù)數(shù)，0表示正數(shù)。 階碼：用移碼表示。如，實(shí)際階碼-126用1表示，實(shí)際階碼0用127表示，即實(shí)際

14、階碼數(shù)加上127得到階碼的表達(dá)數(shù)。 階碼數(shù)值范圍：-126+128。,C51數(shù)據(jù)的存儲(chǔ),例如：浮點(diǎn)數(shù)-12.5 符號(hào)位為1，12.5的二進(jìn)制數(shù)1100.1=1.1001E+0011， 階碼數(shù)值為：3+127=130=10000010B， 尾數(shù)為1001。 因此，其十六進(jìn)制數(shù)為0 xC1480000，則存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如右圖所示。,C51變量,C51變量定義的一般格式為： 存儲(chǔ)類型數(shù)據(jù)類型 存儲(chǔ)區(qū) 變量名1=初值 ,變量名2=初值 , 或存儲(chǔ)類型存儲(chǔ)區(qū) 數(shù)據(jù)類型 變量名1=初值 ,變量名2=初值 , 可見變量（非位變量）的定義由4部分組成，即在變量定義時(shí)，指定變量4種屬性。,變量存儲(chǔ)種類,存儲(chǔ)種類是指變

15、量在程序執(zhí)行過程中的作用范圍。C51變量的存儲(chǔ)種類有四種，分別是自動(dòng)(auto),外部(extern)、靜態(tài)(static)和寄存器(register)。 1auto： 使用auto定義的變量稱為自動(dòng)變量，其作用范圍在定義它的函數(shù)體或復(fù)合語句內(nèi)部，當(dāng)定義它的函數(shù)體或復(fù)合語句執(zhí)行時(shí)，C51才為該變量分配內(nèi)存空間，結(jié)束時(shí)占用的內(nèi)存空間釋放。自動(dòng)變量一般分配在內(nèi)存的堆棧空間中。定義變量時(shí)，如果省略存儲(chǔ)種類，則該變量默認(rèn)為自動(dòng)(auto)變量 Int a ;,2extern： 使用extern定義的變量稱為外部變量。在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)，要使用一個(gè)已在該函數(shù)體外或別的程序中定義過的外部變量時(shí)，該變量在該函數(shù)

16、體內(nèi)要用extern說明。外部變量被定義后分配固定的內(nèi)存空間，在程序整個(gè)執(zhí)行時(shí)間內(nèi)都有效，直到程序結(jié)束才釋放。 3static： 使用static定義的變量稱為靜態(tài)變量。它又分為內(nèi)部靜態(tài)變量和外部靜態(tài)變量。在函數(shù)體內(nèi)部定義的靜態(tài)變量為內(nèi)部靜態(tài)變量，它在對(duì)應(yīng)的函數(shù)體內(nèi)有效，一直存在，但在函數(shù)體外不可見，這樣不僅使變量在定義它的函數(shù)體外被保護(hù)，還可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)離開函數(shù)時(shí)值不被改變。外部靜態(tài)變量上在函數(shù)外部定義的靜態(tài)變量。它在程序中一直存在，但在定義的范圍之外是不可見的。如在多文件或多模塊處理中，外部靜態(tài)變量只在文件內(nèi)部或模塊內(nèi)部有效。,4register： 使用register定義的變量稱為寄存器變量

17、。它定義的變量存放在CPU內(nèi)部的寄存器中，處理速度快，但數(shù)目少。C51編譯器編譯時(shí)能自動(dòng)識(shí)別程序中使用頻率最高的變量，并自動(dòng)將其作為寄存器變量，用戶可以無需專門聲明。,五特殊功能寄存器變量 89C51系列單片機(jī)片內(nèi)有許多特殊功能寄存器，通過這些特殊功能寄存器可以控制89C51系列單片機(jī)的定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、串口、I/O及其它功能部件，每一個(gè)特殊功能寄存器在片內(nèi)RAM中都對(duì)應(yīng)于一個(gè)字節(jié)單元或兩個(gè)字節(jié)單元。 在C51中，允許用戶對(duì)這些特殊功能寄存器進(jìn)行訪問，訪問時(shí)須通過sfr或sfr16類型說明符進(jìn)行定義，定義時(shí)須指明它們所對(duì)應(yīng)的片內(nèi)RAM單元的地址。格式如下： sfr或sfr16 特殊功能寄存器名=

18、地址； sfr用于對(duì)89C51單片機(jī)中單字節(jié)的特殊功能寄存器進(jìn)行定義，sfr16用于對(duì)雙字節(jié)特殊功能寄存器進(jìn)行定義。特殊功能寄存器名一般用大寫字母表示。地址一般用直接地址形式，具體特殊功能寄存器地址見前面內(nèi)容。,C51的運(yùn)算符及表達(dá)式,在表達(dá)式的后邊加一個(gè)分號(hào)“；”就構(gòu)成了表達(dá)式語句 ,如: a=+b*9； x=8；y=7； +k； 可以一行放一個(gè)表達(dá)式形成表達(dá)式語句，也可以一行放多個(gè)表達(dá)式形成表達(dá)式語句，這時(shí)每個(gè)表達(dá)式后面都必須帶“；”號(hào)，另外，還可以僅由個(gè)分號(hào)“；”占一行形成一個(gè)表達(dá)式語句，這種語句稱為空語句。,C51的運(yùn)算符及表達(dá)式,空語句在程序設(shè)計(jì)中通常用于兩種情況： （1）在程序中為

19、有關(guān)語句提供標(biāo)號(hào)，用以標(biāo)記程序執(zhí)行的位置。例如采用下面的語句可以構(gòu)成一個(gè)循環(huán)。 repeat：； ； goto repeat； （2）在用while語句構(gòu)成的循環(huán)語句后面加一個(gè)分號(hào)，形成一個(gè)不執(zhí)行其它操作的空循環(huán)體。這種結(jié)構(gòu)通常用于對(duì)某位進(jìn)行判斷，當(dāng)不滿足條件則等待，滿足條件則執(zhí)行。,復(fù)合語句,復(fù)合語句是由若干條語句組合而成的一種語句，在C51中，用一個(gè)大括號(hào)“ ”將若干條語句括在一起就形成了一個(gè)復(fù)合語句，復(fù)合語句最后不需要以分號(hào)“；”結(jié)束，但它內(nèi)部的各條語句仍需以分號(hào)“；”結(jié)束。復(fù)合語句的一般形式為： 局部變量定義； 語句l； 語句2； ,復(fù)合語句,復(fù)合語句在執(zhí)行時(shí)，其中的各條單語句按順序依

20、次執(zhí)行，整個(gè)復(fù)合語句在語法上等價(jià)于一條單語句，因此在C51中可以將復(fù)合語句視為一條單語句。通常復(fù)合語句出現(xiàn)在函數(shù)中，實(shí)際上，函數(shù)的執(zhí)行部分（即函數(shù)體）就是一個(gè)復(fù)合語句；復(fù)合語句中的單語句一般是可執(zhí)行語句，此外還可以是變量的定義語句（說明變量的數(shù)據(jù)類型）。在復(fù)合語句內(nèi)部語句所定義的變量，稱為該復(fù)合語句中的局部變量，它僅在當(dāng)前這個(gè)復(fù)合語句中有效。利用復(fù)合語句將多條單語句組合在起，以及在復(fù)合語句中進(jìn)行局部變量定義是C51語言的一個(gè)重要特征。,C51程序基本結(jié)構(gòu)與相關(guān)語句,C51的基本結(jié)構(gòu): 一、順序結(jié)構(gòu) 二、選擇結(jié)構(gòu) 三、循環(huán)結(jié)構(gòu) C51的相關(guān)語句: 一、if else Switch/case 二、

21、while do while for 三、break/continue 四、return,函 數(shù),函數(shù)定義的一般格式如下： 函數(shù)類型 函數(shù)名(形式參數(shù)表) reentrantinterrupt musing n 形式參數(shù)說明 局部變量定義 函數(shù)體 前面部件稱為函數(shù)的首部,后面稱為函數(shù)的尾部,格式說明： 1函數(shù)類型 函數(shù)類型說明了函數(shù)返回值的類型。 2函數(shù)名 函數(shù)名是用戶為自定義函數(shù)取的名字以便調(diào)用函數(shù)時(shí)使用。 3形式參數(shù)表 形式參數(shù)表用于列錄在主調(diào)函數(shù)與被調(diào)用函數(shù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞的形式參數(shù)。,函數(shù)的調(diào)用與聲明,函數(shù)調(diào)用的一般形式如下： 函數(shù)名（實(shí)參列表）； 對(duì)于有參數(shù)的函數(shù)調(diào)用，若實(shí)參列表包含多個(gè)實(shí)參，則各個(gè)實(shí)參之間用逗號(hào)隔開。