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單片機(jī)的一些開發(fā)實(shí)用技巧.pdf
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很多朋友正在學(xué)習(xí)單片機(jī)開發(fā)技術(shù)，但開發(fā)中免不了要碰到這樣、那樣的問(wèn)題，有些問(wèn)題可能無(wú)礙大局，但有一些問(wèn)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(gè)技巧，希望對(duì)大家的工作有幫助。 一.C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)言 單片機(jī)開發(fā)中，通常我們使用C語(yǔ)言編寫主程序，這樣可以充分借助C語(yǔ)言工具提供的運(yùn)算庫(kù)函數(shù)及強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力。但C語(yǔ)言的可控性不及匯編語(yǔ)言，在有些對(duì)時(shí)序要求嚴(yán)格的處理上，我們還需用靈活性更強(qiáng)的匯編語(yǔ)言來(lái)編寫。上海AVR單片機(jī)培訓(xùn)這樣就產(chǎn)生了C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程的問(wèn)題，一般分成三種方式：1.匯編語(yǔ)言調(diào)用C語(yǔ)言函數(shù)；2. C語(yǔ)言調(diào)用匯編語(yǔ)言；3. C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)言。這里我們主要介紹第3種，即C語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)言。 下面的一段程序是主程序調(diào)用精確的205μS延時(shí)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(shí)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(shí)現(xiàn)過(guò)程為： 1.先用匯編語(yǔ)言編制一段延時(shí)程序，在keil開發(fā)環(huán)境中編譯，然后進(jìn)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(shí)注意觀察左邊寄存器窗口內(nèi)的時(shí)間顯示，調(diào)整延時(shí)程序的參數(shù)可得到我們需要的精確延時(shí)。 2.用C51編寫主程序及延時(shí)子程序的外殼（等待嵌入?yún)R編語(yǔ)言），假定此程序名稱為test.c。 3.將第1步所得的匯編延時(shí)子程序放入C51編寫的延時(shí)子程序外殼中。注意在開始及結(jié)束時(shí)分別加上#pragma asm、#pragma endasm語(yǔ)句，這種方法是通過(guò)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(diǎn)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(shí)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(xiàng)目的編譯模式加載封裝庫(kù)文件，通常在Small模式時(shí)為C51S.LIB（該文件在C：\Keil\C51\Lib\C51S.LIB），具體見圖3。 7.點(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)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(kuò)展外部中斷大家知道，51單片機(jī)的外部中斷只有2個(gè)，書本上曾介紹了一種擴(kuò)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(shí)又連到某I/0口。這樣，每個(gè)“源”都可能引起中斷，在中斷服務(wù)程序中通過(guò)軟件查詢便可確定哪一個(gè)是正在申請(qǐng)的中斷源，其查詢的次序則由中斷源優(yōu)先級(jí)決定，這就可實(shí)現(xiàn)多個(gè)外部中斷源的擴(kuò)展。
圖5 這種方法盡管擴(kuò)展了外部中斷源，但也有不盡人意之處，如設(shè)計(jì)一個(gè)具有8個(gè)中斷源的電路，則需一個(gè)8輸入端的或非門（或門），顯然，對(duì)體積與成本都不利。這里介紹筆者設(shè)計(jì)的擴(kuò)展外部中斷源的方法，由純軟件實(shí)現(xiàn)，不添加一個(gè)元件（見圖6）。
圖6 #include < P>static unsigned char data m;//m為全局變量 /*-------延時(shí)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(shí)10mS抗抖動(dòng)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(wú)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(shí)500mS } } 程序解釋：無(wú)按鍵按下時(shí)，P3.0的發(fā)光管閃亮，作程序狀態(tài)顯示。主程序初始化時(shí)，置P2口為全0，置P3.2為高電平，同時(shí)置INT0為邊沿觸發(fā)，并開放中斷。8個(gè)按鍵的任一個(gè)按下時(shí)都會(huì)引起INT0中斷，進(jìn)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(guò)查詢m的狀態(tài)字即可知道正在申請(qǐng)的中斷源。這里我們采用的方法是將m輸出至P0口點(diǎn)亮LED作指示。退出中斷時(shí)，重新開放中斷。 三。庫(kù)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(shí)，把源代碼做成庫(kù)函數(shù)是一種可行的辦法，這樣可以保護(hù)自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)及利益，這里我們介紹生成庫(kù)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(diǎn)擊工程，在彈出的下拉菜單中點(diǎn)Options for Target ‘Target 1’，在Output 頁(yè)面中，選中“Create Library：”后進(jìn)行編譯，則在指定的路徑上生成與項(xiàng)目同名的“Lib”文件（圖1）。需注意的是，存儲(chǔ)模式（Large或Small）應(yīng)與所使用的系統(tǒng)設(shè)置相同。
圖1 3. 建立另一個(gè)工程文件test2.uv2。/*------------程序名test2.c------------*/ #include P 晶振頻率12.000MHz<> /****************/ extern void delay（void）; 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（）;} } 4.將包含主程序的test2.c及剛才生成的test1.LIB添加到工程中（圖2）。在Output 頁(yè)面中，勾選建立hex文件。
圖2 5. 點(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)文件）即可得到編譯結(jié)果（圖3）。
圖3 四。修改Startup.a51起始代碼單片機(jī)運(yùn)行過(guò)程中免不了受干擾，有時(shí)可能會(huì)造成死機(jī)，我們可以使用“看門狗”來(lái)復(fù)位并重啟單片機(jī)。根據(jù)筆者的經(jīng)驗(yàn)，這時(shí)的內(nèi)存區(qū)數(shù)據(jù)可能不一定會(huì)全部沖毀，主要是PC指針錯(cuò)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(huì)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(yùn)行的數(shù)據(jù)全部丟失。解決這一問(wèn)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(yǔ)言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用>也談到這個(gè)問(wèn)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(guò)一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序來(lái)詳解一下，實(shí)驗(yàn)采用<手把手教你學(xué)單片機(jī)>講座的S2試驗(yàn)板（S2板的電路原理見2003年2月號(hào)<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(gè)軟件計(jì)數(shù)器 void delay（uint k） //延時(shí)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(shí)1mS while（1） //無(wú)限循環(huán) { if（counter1==counter2）//如兩個(gè)計(jì)數(shù)值相等 {P0= DATA_7SEG［counter1］;//輸出至P0口顯示 delay（500）; //延時(shí)500mS counter1++;counter2++;//計(jì)數(shù)值遞增 if（counter1>=10）{ counter1=0;counter2=0;}//計(jì)數(shù)值在0~9循環(huán) } else { counter1=0xff;counter2=0xff;//否則計(jì)數(shù)值置0xff //…………出錯(cuò)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(yè)面中，勾選建立hex文件。 2.點(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)文件）可得到編譯結(jié)果。 3. 編譯通過(guò)后，將生成的test3.hex文件燒錄到單片機(jī)89C51中，將89C51芯片插入到S2型試驗(yàn)板上，通電運(yùn)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(gè)數(shù)（例如5）時(shí)，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?yàn)閹щ姀?fù)位（熱啟動(dòng)）時(shí)，C51執(zhí)行了一段“起始代碼”，將內(nèi)存的128個(gè)單元全部清零，導(dǎo)致計(jì)數(shù)值（例如5）丟失。 解決的步驟如下： 4.點(diǎn)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(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)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(jī)89C51中，將89C51芯片插入到S2型試驗(yàn)板上，通電運(yùn)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(shí)，按一下RESET鍵，右邊的數(shù)碼管從5起繼續(xù)計(jì)數(shù)顯示（注意：這次不是從0開始），實(shí)現(xiàn)了熱啟動(dòng)后的繼續(xù)計(jì)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(dòng)作后（即熱啟動(dòng)），不會(huì)將原來(lái)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(huì)問(wèn)，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(cuò)誤的，豈不是錯(cuò)上加錯(cuò)。對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，我們可采取數(shù)據(jù)冗余的辦法，如正在計(jì)數(shù)的值由兩個(gè)內(nèi)存單元保存（例如本例中的counter1與counter2），使用時(shí)兩個(gè)內(nèi)存單元數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，一旦不等說(shuō)明干擾破壞了數(shù)據(jù)，可進(jìn)行出錯(cuò)處理，否則可認(rèn)為數(shù)據(jù)正確有效。 五。絕對(duì)地址訪問(wèn) 單片機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中的抗干擾能力大小是非常重要的，抗干擾能力強(qiáng)的單片機(jī)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(jī)，輕者表現(xiàn)為工作失常多，工作效率低下，重者根本不能運(yùn)行，經(jīng)常死機(jī)。上海AVR單片機(jī)培訓(xùn)因此一個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(gè)相隔較遠(yuǎn)的RAM單元（如20H、75H等）建立兩個(gè)標(biāo)志flag1、flag2，初始化時(shí)寫入標(biāo)志字（如88H），取用RAM數(shù)據(jù)時(shí)首先比較兩個(gè)標(biāo)志是否相等，若不等說(shuō)明RAM區(qū)數(shù)據(jù)可能出錯(cuò)，此時(shí)程序跳轉(zhuǎn)到出錯(cuò)處理子程序，否則正常執(zhí)行。這種方法使得程序執(zhí)行時(shí)的數(shù)據(jù)可靠度較高。上海FPGA/CPLD培訓(xùn)這牽涉到C語(yǔ)言中的絕對(duì)地址訪問(wèn)，下面介紹三種方法。 1.使用_at_關(guān)鍵字 其用法較簡(jiǎn)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(shí)應(yīng)注意，絕對(duì)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(gè)標(biāo)志定位于20H、75H static unsigned char data flag2 _at_ 0x0075; /******************/ void main（） { //進(jìn)入主程序初始化時(shí)將flag1、flag2置為0x88 flag1=0x88; flag2=0x88; while（1） { if（（flag1==0x88）&&（flag2==0x88））//標(biāo)志相等 {//正常工作過(guò)程} else {//出錯(cuò)處理} } } 2.使用指針的方法 例2： #include < P> char data *point1;//定義兩個(gè)指向data區(qū)的指針 char data *point2; /******************/ void main（） {point1=0x20;point1=0x75;//指向20H、75H單元 //初始化時(shí)將標(biāo)志*point1、*point2置為0x88 *point1=0x88; *point2=0x88; while（1） { if（（*point1==0x88）&&（*point2==0x88））//標(biāo)志相等 {//正常工作過(guò)程} else {//出錯(cuò)處理} } } 3.使用#include聲明的絕對(duì)宏< P> 例3： #include < P> #include < P> /******************/ void main（） { //初始化時(shí)將標(biāo)志DBYTE［0x20］、DBYTE［0x75］置為0x88 DBYTE［0x20］ =0x88;DBYTE［0x75］=0x88; while（1） { if（（DBYTE［0x20］==0x88）&&（DBYTE［0x75］==0x88）） //標(biāo)志相等 {//正常工作過(guò)程} else {//出錯(cuò)處理} } } 六.C語(yǔ)言調(diào)用匯編語(yǔ)言 為了能使C語(yǔ)言調(diào)用匯編語(yǔ)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(jìn)行定義。如要傳遞參數(shù)，則必須保證匯編程序用來(lái)傳遞參數(shù)的存儲(chǔ)區(qū)和C程序使用的存儲(chǔ)區(qū)一致。并且在調(diào)用的C語(yǔ)言中進(jìn)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(duì)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(hào)名 說(shuō)明 Void func（void） FUNC 無(wú)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(hào)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(duì)照 返回值類型寄存器說(shuō)明 BitC（標(biāo)志位）由具體標(biāo)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(hào)位在R7中 通用指針R1~R3存儲(chǔ)類型在R3中，高位在R2，低位在R1 表3 下面通過(guò)兩個(gè)實(shí)例說(shuō)明。 例4（無(wú)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 P 晶振頻率12.000MHz<> /****************/ void delay（void）;//延時(shí)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（）;} }
圖5 2.用匯編語(yǔ)言編制一段205μS精確延時(shí)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(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)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(shí)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(yǔ)言編制一段延時(shí)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(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)文件）可得到正確的編譯結(jié)果（圖10）。
1.用C51分別編寫主程序test.c及延時(shí)子程序的外殼delay.c（等待嵌入?yún)R編語(yǔ)言）。在主程序中應(yīng)將延時(shí)子程序聲明為外部函數(shù)：extern void delay（delay）。 2.點(diǎn)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(xiàng)目的編譯模式加載封裝庫(kù)文件，通常在Small模式時(shí)為C51S.LIB（該文件在C：\Keil\C51\Lib\C51S.LIB）。 4.點(diǎn)擊Rebuild target（重建所有目標(biāo)文件）可得到一個(gè)delay.SRC的文件。 5. 將delay.SRC改名為delay.A51。 6.將delay.A51加載到工程項(xiàng)目組中，同時(shí)移除delay.c、C51S.LIB。 7.再次點(diǎn)擊Rebuild target可得到delay.A51匯編語(yǔ)句的主體。 8. 將通過(guò)其它試驗(yàn)所得的精確匯編延時(shí)子程序放入delay.A51的主體中，保存后加載到Source Group 1項(xiàng)目組中，再點(diǎn)擊Rebuild target即可得到正確的編譯結(jié)果。 來(lái)源：電子工程網(wǎng) |
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| 題目改成"51開發(fā)技巧"更貼切. |
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