單片機開發(fā)中的一些實用技巧
很多朋友正在學(xué)習(xí)單片機開發(fā)技術(shù)，但開發(fā)中免不了要碰到這樣、那樣的問題，有些問題可能無礙大局，但有一些問題卻直接影響到產(chǎn)品的成本、體積、性能。這里介紹筆者的幾個技巧，希望對大家的工作有幫助。
一.C語言中嵌入?yún)R編語言
單片機開發(fā)中，通常我們使用C語言編寫主程序，這樣可以充分借助C語言工具提供的運算庫函數(shù)及強大的數(shù)據(jù)處理能力。但C語言的可控性不及匯編語言，在有些對時序要求嚴格的處理上，我們還需用靈活性更強的匯編語言來編寫。上海AVR單片機培訓(xùn)這樣就產(chǎn)生了C語言和匯編語言混合編程的問題，一般分成三種方式：1.匯編語言調(diào)用C語言函數(shù)；2. C語言調(diào)用匯編語言；3. C語言中嵌入?yún)R編語言。這里我們主要介紹第3種，即C語言中嵌入?yún)R編語言。
下面的一段程序是主程序調(diào)用精確的205μS延時子程序并使P1.0交替輸出高、低電平的方波。
/*------------程序名test.c------------*/
#include P 晶振頻率12.000MHz<>
/****************/
void delay（void）//延時205μS
{
#pragma asm
MOV R0，#100
LOOP：
DJNZ R0，LOOP
#pragma endasm
}
/***************/
void main （void）//主函數(shù)，其功能使P1.0交替輸出高、低電平的方波
{
while（1）
{P1_0=！P1_0;
delay（）;}
}
具體實現(xiàn)過程為：
1.先用匯編語言編制一段延時程序，在keil開發(fā)環(huán)境中編譯，然后進行軟件仿真，晶振頻率的設(shè)置應(yīng)和你的要求相符。仿真時注意觀察左邊寄存器窗口內(nèi)的時間顯示，調(diào)整延時程序的參數(shù)可得到我們需要的精確延時。
2.用C51編寫主程序及延時子程序的外殼（等待嵌入?yún)R編語言），假定此程序名稱為test.c。
3.將第1步所得的匯編延時子程序放入C51編寫的延時子程序外殼中。注意在開始及結(jié)束時分別加上#pragma asm、#pragma endasm語句，這種方法是通過asm與endasm告訴C51編譯器，中間行不用編譯為匯編行。
4.按照Keil的使用方法，建立工程文件并添加源程序。
5.點擊含有匯編程序的C源程序后再右擊，在彈出的下拉菜單中選中Options for File ‘test.c’（圖1），這時出現(xiàn)圖2所示的界面，勾選Generate Assembler SRC File（生成匯編SRC文件）及Assembler SRC File（封裝匯編文件）使其有效。
6. 根據(jù)項目的編譯模式加載封裝庫文件，通常在Small模式時為C51S.LIB（該文件在C：KeilC51LibC51S.LIB），具體見圖3。
7.點擊Rebuild target（重建所有目標文件）即可得到編譯結(jié)果（圖4）。
圖1
圖2
圖3
圖4
二。用軟件擴展外部中斷
大家知道，51單片機的外部中斷只有2個，書本上曾介紹了一種擴展外部中斷源的方法，但是需增加硬件開銷（見圖5）。經(jīng)或非門引入外中斷源輸入端（/INT0或/INT1），同時又連到某I/0口。這樣，每個“源”都可能引起中斷，在中斷服務(wù)程序中通過軟件查詢便可確定哪一個是正在申請的中斷源，其查詢的次序則由中斷源優(yōu)先級決定，這就可實現(xiàn)多個外部中斷源的擴展。
圖5
這種方法盡管擴展了外部中斷源，但也有不盡人意之處，如設(shè)計一個具有8個中斷源的電路，則需一個8輸入端的或非門（或門），顯然，對體積與成本都不利。這里介紹筆者設(shè)計的擴展外部中斷源的方法，由純軟件實現(xiàn)，不添加一個元件（見圖6）。
圖6
#include < P>
static unsigned char data m;//m為全局變量
/*-------延時子程序-------*/
void delay（unsigned int k）
{
unsigned int i，j;
for（i=0;i
for（j=0;j<121;j++）
{;}}
}
/*---外部中斷INT0子程序---*/
void init0（）interrupt 0
{
delay（10）;//延時10mS抗抖動干擾
if（P3_2==0）
{
EX0=0;//關(guān)INT0中斷
EA=0;//關(guān)總中斷
P3_2=0;//置P3.2為低電平
P2=0xff;//置P2口為全1
m=P2;//讀取P2口狀態(tài)至m
P2=0x00;//恢復(fù)P2口為全0
P3_2=1; //置P3.2為高電平
IT0=1;//置INT0為邊沿觸發(fā)
EX0=1; //開INT0中斷
EA=1;} //開總中斷
}
/********主程序*********/
void main（void）
{
P2=0x00;// 置P2口為全0
P3_2=1;// 置P3.2為高電平
IT0=1;// 置INT0為邊沿觸發(fā)
EX0=1;// 開INT0中斷
EA=1; //開總中斷
while（1）//無限循環(huán)
{
P0=m;//將全局變量m中的內(nèi)容輸出至P0口
P3_0=！P3_0;//P3.0取反，指示程序狀態(tài)
delay（500）;//延時500mS
}
}
程序解釋：無按鍵按下時，P3.0的發(fā)光管閃亮，作程序狀態(tài)顯示。主程序初始化時，置P2口為全0，置P3.2為高電平，同時置INT0為邊沿觸發(fā)，并開放中斷。8個按鍵的任一個按下時都會引起INT0中斷，進入中斷服務(wù)子程序后，首先關(guān)閉中斷，然后置P3.2為低電平，置P2口為全1，再讀取P2口狀態(tài)至m，通過查詢m的狀態(tài)字即可知道正在申請的中斷源。這里我們采用的方法是將m輸出至P0口點亮LED作指示。退出中斷時，重新開放中斷。
二。庫函數(shù)的生成
當(dāng)將自己開發(fā)的程序提供給他人使用但又不便公開源代碼時，把源代碼做成庫函數(shù)是一種可行的辦法，這樣可以保護自己的知識產(chǎn)權(quán)及利益，這里我們介紹生成庫函數(shù)的方法及使用。
/*------------程序名test1.c------------*/
void delay（unsigned int k）
{
unsigned int i，j;
for（i=0;i
for（j=0;j<121;j++）
{;}}
}
1.按照keil的使用方法，建立工程文件test1.uv2并添加上面的源程序test1.c。
2.點擊工程，在彈出的下拉菜單中點Options for Target ‘Target 1’，在Output 頁面中，選中“Create Library：”后進行編譯，則在指定的路徑上生成與項目同名的“Lib”文件（圖1）。需注意的是，存儲模式（Large或Small）應(yīng)與所使用的系統(tǒng)設(shè)置相同。
圖1
3.%20建立另一個工程文件test2.uv2。
/*------------程序名test2.c------------*/
圖2
5. 點擊Rebuild target（重建所有目標文件）即可得到編譯結(jié)果（圖3）。
圖3
三。修改Startup.a51起始代碼
單片機運行過程中免不了受干擾，有時可能會造成死機，我們可以使用“看門狗”來復(fù)位并重啟單片機。根據(jù)筆者的經(jīng)驗，這時的內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)可能不一定會全部沖毀，主要是PC指針錯亂所為。上海模擬電路/數(shù)字電路培訓(xùn)但使用C51編寫的程序在復(fù)位后會執(zhí)行一段Startup.a51“起始代碼”，導(dǎo)致內(nèi)存全部清零，使正在運行的數(shù)據(jù)全部丟失。解決這一問題的辦法是修改Startup.a51“起始代碼”，本刊今年1月的文章<談?wù)凜語言在單片機開發(fā)中的應(yīng)用>也談到這個問題，但許多讀者在keil集成開發(fā)環(huán)境中不知怎么做？這里我們通過一個實驗程序來詳解一下，實驗采用<手把手教你學(xué)單片機>講座的S2試驗板（S2板的電路原理見2003年2月號<電子制作>）。
/*------------程序名test3.c------------*/
#include P 晶振頻率11.0592MHz<>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
uchar code DATA_7SEG［10］={0xC0，0xF9，0xA4，0xB0，0x99，//0~9數(shù)碼管字形碼
0x92，0x82，0xF8，0x80，0x90};
uchar data counter1， counter2;//定義兩個軟件計數(shù)器
void delay（uint k） //延時子程序
{
uint i，j;
for（i=0;i
for（j=0;j<121;j++）
{;}}
}
void main（void） //主程序
{ delay（1）; //延時1mS
while（1） //無限循環(huán)
{
if（counter1==counter2）//如兩個計數(shù)值相等
{P0= DATA_7SEG［counter1］;//輸出至P0口顯示
delay（500）; //延時500mS
counter1++;counter2++;//計數(shù)值遞增
if（counter1>=10）{ counter1=0;counter2=0;}//計數(shù)值在0~9循環(huán)
}
else
{ counter1=0xff;counter2=0xff;//否則計數(shù)值置0xff
//…………出錯處理
}
}
}
1.按照keil的使用方法，建立工程文件test3.uv2并添加上面的源程序test3.c。在Output 頁面中，勾選建立hex文件。
2.點擊Rebuild target（重建所有目標文件）可得到編譯結(jié)果。
3. 編譯通過后，將生成的test3.hex文件燒錄到單片機89C51中，將89C51芯片插入到S2型試驗板上，通電運行后，右邊的數(shù)碼管從0至9開始循環(huán)顯示。顯示到某個數(shù)（例如5）時，按一下RESET鍵，右邊的數(shù)碼管又從0至9開始循環(huán)顯示。 這是因為帶電復(fù)位（熱啟動）時，C51執(zhí)行了一段“起始代碼”，將內(nèi)存的128個單元全部清零，導(dǎo)致計數(shù)值（例如5）丟失。
解決的步驟如下：
4.點擊“文件”，在下拉菜單中選擇“打開”，在彈出的搜尋路徑中，選擇C：KeilC51LibStartup.a51后打開，可見到如下代碼：
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
IDATALEN EQU 80H ; the length of IDATA memory in bytes.
;
XDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of XDATA memory
XDATALEN EQU 0H ; the length of XDATA memory in bytes.
;
PDATASTART EQU 0H ; the absolute start-address of PDATA memory
PDATALEN EQU 0H ; the length of PDATA memory in bytes.
………………………………………………………………………………………………
………………………………………………………………………………………………
我們將IDATALEN EQU 80H ; the length of IDATA memory in bytes.改為IDATALEN EQU 00H ; the length of IDATA memory in bytes.然后保存關(guān)閉。
5. 將Startup.a51添加到test3.uv2工程中（圖4）。
圖4
6. 點擊Rebuild target（重建所有目標文件）可得到編譯結(jié)果。
7. 將生成的test3.hex文件再燒錄到單片機89C51中，將89C51芯片插入到S2型試驗板上，通電運行后，右邊的數(shù)碼管從0至9開始循環(huán)顯示。顯示到5時，按一下RESET鍵，右邊的數(shù)碼管從5起繼續(xù)計數(shù)顯示（注意：這次不是從0開始），實現(xiàn)了熱啟動后的繼續(xù)計數(shù)功能。
這種技術(shù)非常有用，如因干擾等因素導(dǎo)致“看門狗”動作后（即熱啟動），不會將原來正在處理的數(shù)據(jù)丟失，從而可繼續(xù)工作下去。可能有的讀者會問，一旦干擾沖毀了數(shù)據(jù)，那么繼續(xù)工作的這些數(shù)據(jù)可能是錯誤的，豈不是錯上加錯。對于這個問題，我們可采取數(shù)據(jù)冗余的辦法，如正在計數(shù)的值由兩個內(nèi)存單元保存（例如本例中的counter1與counter2），使用時兩個內(nèi)存單元數(shù)據(jù)進行對比，一旦不等說明干擾破壞了數(shù)據(jù)，可進行出錯處理，否則可認為數(shù)據(jù)正確有效。
四。絕對地址訪問
單片機系統(tǒng)運行過程中的抗干擾能力大小是非常重要的，抗干擾能力強的單片機可在復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境中正常工作。而抗干擾能力差的單片機，輕者表現(xiàn)為工作失常多，工作效率低下，重者根本不能運行，經(jīng)常死機。上海AVR單片機培訓(xùn)因此一個單片機系統(tǒng)設(shè)計的好壞，與其抗干擾能力的大小有直接的關(guān)系。
為了提高RAM區(qū)數(shù)據(jù)的可靠性，我們可在兩個相隔較遠的RAM單元（如20H、75H等）建立兩個標志flag1、flag2，初始化時寫入標志字（如88H），取用RAM數(shù)據(jù)時首先比較兩個標志是否相等，若不等說明RAM區(qū)數(shù)據(jù)可能出錯，此時程序跳轉(zhuǎn)到出錯處理子程序，否則正常執(zhí)行。這種方法使得程序執(zhí)行時的數(shù)據(jù)可靠度較高。上海FPGA/CPLD培訓(xùn)這牽涉到C語言中的絕對地址訪問，下面介紹三種方法。
1.使用_at_關(guān)鍵字
其用法較簡單，在數(shù)據(jù)聲明后直接加上_at_及地址常量即可。但使用時應(yīng)注意，絕對地址變量不能被初始化，bit型函數(shù)及變量不能用_at_指定。
例1：
#include < P>
static unsigned char data flag1 _at_ 0x0020;//將兩個標志定位于20H、75H
static unsigned char data flag2 _at_ 0x0075;
/******************/
void main（）
{
//進入主程序初始化時將flag1、flag2置為0x88
flag1=0x88; flag2=0x88;
while（1）
{
if（（flag1==0x88）&&（flag2==0x88））//標志相等
{//正常工作過程}
else
{//出錯處理}
}
}
2.使用指針的方法
例2：
#include < P>
char data *point1;//定義兩個指向data區(qū)的指針
char data *point2;
/******************/
void main（）
{point1=0x20;point1=0x75;//指向20H、75H單元#p#分頁標題#e#
//初始化時將標志*point1、*point2置為0x88
*point1=0x88; *point2=0x88;
while（1）
{
if（（*point1==0x88）&&（*point2==0x88））//標志相等
{//正常工作過程}
else
{//出錯處理}
}
}
3.使用#include聲明的絕對宏< P>
例3：
#include < P>
#include < P>
/******************/
void main（）
{ //初始化時將標志DBYTE［0x20］、DBYTE［0x75］置為0x88
DBYTE［0x20］ =0x88;DBYTE［0x75］=0x88;
while（1）
{
if（（DBYTE［0x20］==0x88）&&（DBYTE［0x75］==0x88）） //標志相等
{//正常工作過程}
else
{//出錯處理}
}
}
五.C語言調(diào)用匯編語言
為了能使C語言調(diào)用匯編語言，必須使匯編程序象C程序一樣具有明確的邊界、參數(shù)、返回值和局部變量。為了使匯編程序段和C程序兼容，應(yīng)為匯編程序指定段名并進行定義。如要傳遞參數(shù)，則必須保證匯編程序用來傳遞參數(shù)的存儲區(qū)和C程序使用的存儲區(qū)一致。并且在調(diào)用的C語言中進行聲明。函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)律見表1。接收參數(shù)寄存器見表2。返回值類型與寄存器對照見表3。
函數(shù)名的轉(zhuǎn)換規(guī)律
主函數(shù)中的聲明 匯編符號名 說明
Void func（void） FUNC 無參數(shù)傳遞
Void func（char） _FUNC 帶寄存器參數(shù)傳遞
Void func（void） reentrant_？FUNC 重入函數(shù)包含棧內(nèi)參數(shù)傳遞
表1
接收參數(shù)寄存器
參數(shù)序號charintLong，float通用指針
1R7R6、R7R4~R7R1~R3
2R5R4、R5--
3R3R2、R3--
表2
返回值類型與寄存器對照
返回值類型寄存器說明
BitC（標志位）由具體標志位返回
Char/unsigned char/1_byte指針R7單字節(jié)由R7返回
Int/ unsigned int/2_byte指針R6、R7雙字節(jié)由R6、R7返回，高位在R6中，低位在R7中
Long/ unsigned longR4~R7四字節(jié)由R4~R7返回，高位在R4中，低位在R7中
FloatR4~R732bit IEEE格式，指數(shù)和符號位在R7中
通用指針R1~R3存儲類型在R3中，高位在R2，低位在R1
表3
下面通過兩個實例說明。
例4（無參數(shù)傳遞）：
1.按照Keil的使用方法，建立工程文件并添加C51編寫的主程序test4.c（圖5）。
/*------------程序名test4.c------------*/
#include 
圖5
2.用匯編語言編制一段205μS精確延時程序ttest4.asm并添加到工程中（圖6）。
UDELAY SEGMENT CODE
RSEG UDELAY
PUBLIC DELAY
DELAY： MOV R0，#100
LOOP：
DJNZ R0，LOOP
RET
END
圖6
3.點擊Rebuild target（重建所有目標文件）即可得到正確的編譯結(jié)果（圖7）。
圖7
例5（有參數(shù)傳遞）：
1.按照Keil的使用方法，建立工程文件并添加C51編寫的主程序test5.c（圖8）。
/*------------程序名test5.c------------*/
#include P 晶振頻率12.000MHz<>
/****************/
void delay（unsigned int k）; //延時函數(shù)聲明
/***************/
void main （void）//主函數(shù)，其功能使P1.0交替輸出高、低電平的方波
{
while（1）
{P1_0=！P1_0;
delay（500）;}
}
圖8
2.用匯編語言編制一段延時程序ttest5.asm并添加到工程中（圖9）。由于有參數(shù)傳遞，函數(shù)名前必須加下劃線“_”。
UDELAY SEGMENT CODE
RSEG UDELAY
PUBLIC _DELAY
_DELAY：
DJNZ R6，$
DJNZ R7，$
RET
END
圖9
3.點擊Rebuild target（重建所有目標文件）可得到正確的編譯結(jié)果（圖10）。
還有一種方法，利用編譯器自動完成段的安排，這樣實現(xiàn)C語言與匯編語言的混合編程也很方便。過程為：
1.用C51分別編寫主程序test.c及延時子程序的外殼delay.c（等待嵌入?yún)R編語言）。在主程序中應(yīng)將延時子程序聲明為外部函數(shù)：extern void delay（delay）。
2.點擊delay.c源程序后再右擊，在彈出的下拉菜單中選中Options for File ‘test.c’，勾選Generate Assembler SRC File（生成匯編SRC文件）及Assembler SRC File（封裝匯編文件）使其有效。
3.根據(jù)項目的編譯模式加載封裝庫文件，通常在Small模式時為C51S.LIB（該文件在C：KeilC51LibC51S.LIB）。
4.點擊Rebuild target（重建所有目標文件）可得到一個delay.SRC的文件。
5. 將delay.SRC改名為delay.A51。
6.將delay.A51加載到工程項目組中，同時移除delay.c、C51S.LIB。
7.再次點擊Rebuild target可得到delay.A51匯編語句的主體。
8. 將通過其它試驗所得的精確匯編延時子程序放入delay.A51的主體中，保存后加載到Source Group 1項目組中，再點擊Rebuild target即可得到正確的編譯結(jié)果。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-08
