51單片機(jī)C語言編程規(guī)范

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語言的必需性跟著單片機(jī)性能的不斷提高，C語言編譯調(diào)試工具的不斷完美，以及此刻對單片機(jī)產(chǎn)品輔助功能的要求、對開發(fā)周期不斷縮短的要求，使得愈來愈多的單片機(jī)編程人員轉(zhuǎn)向使用C語言，所以有必需在單片機(jī)課程中解說“單片機(jī)C語言”。C語言編程的優(yōu)勢1．語言簡潔、緊湊，使用方便、靈巧。2．運算符豐富。3．?dāng)?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富。擁有現(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。5．能夠直接對計算機(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.簡單實現(xiàn)模塊化開發(fā)9.方便調(diào)試與保護(hù)程序C語言與匯編的差異用匯編語言編寫單片機(jī)程序時，一定要考慮其儲存器的結(jié)構(gòu)，特別要考慮其片內(nèi)數(shù)據(jù)儲存器、特別功能寄存器能否正確合理的使用，以及依如實質(zhì)地址端口數(shù)據(jù)的辦理。用C51編寫程序，不像匯編語言那樣需要詳細(xì)地組織、分派儲存器資源，不過C51對數(shù)據(jù)種類和變量的定義，一定要與單片機(jī)的儲存結(jié)構(gòu)有關(guān)系，不然編譯器不可以正確地映照定位。單片機(jī)C語言與ANSI的差異用C51編寫單片機(jī)程序，與用ANSIC編寫程序的不同之處是，需要依據(jù)單片機(jī)儲存器結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源，定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)種類和變量。其余的語法例定、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計方法，都與ANSIC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C語言程序由一個或多個函數(shù)構(gòu)成，在這些函數(shù)中最少應(yīng)包含一個主函數(shù)main( )，也能夠包含一個main( )函數(shù)和若干個其余的功能函數(shù)。不論main( )函數(shù)放于哪處，程序老是從main( )函數(shù)開始執(zhí)行，執(zhí)行到main( )函數(shù)結(jié)束則結(jié)束。能夠在main( )函數(shù)中調(diào)用其余函數(shù)，其余函數(shù)也能夠相互調(diào)用，但main( )函數(shù)只能調(diào)用其余的功能函數(shù)，而不可以被其余的函數(shù)所調(diào)用。功能函數(shù)能夠是C語言編譯器供應(yīng)的庫函數(shù)，也能夠是由用戶定義的自定義函數(shù)。在編制C程序時，程序的開始部分一般是預(yù)辦理命令、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詳細(xì)組織、分派儲存器資源和辦理端口數(shù)據(jù)，但在C語言編程中，對數(shù)據(jù)種類與變量的定義，一定要與單片機(jī)的儲存結(jié)構(gòu)有關(guān)系，不然編譯器不可以正確地映照定位。C語言編寫單片機(jī)應(yīng)用程序時，需依據(jù)單片機(jī)儲存結(jié)構(gòu)及內(nèi)部資源定義相應(yīng)的數(shù)據(jù)種類和變量，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)種類、變量儲存模式、輸入輸出辦理、函數(shù)等方面與標(biāo)準(zhǔn)的C語言有必定的差異。其余的語法例則、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計方法等與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序設(shè)計相同。此刻支持89C51系列單片機(jī)的C語言編譯器有好多種，如AmericanAutomation、Avocet、BSO/TASKING、DUNFIELDSHAREWARE、KEIL/Franklin等。各種編譯器的基本狀況相同，但詳細(xì)辦理時有必定的差異，其中KEIL/Franklin以它的代碼緊湊和使用方便等特點優(yōu)于其余編譯器，此刻使用特別寬泛。本章主要以KEIL編譯器介紹89C51單片機(jī)C語言程序設(shè)計。C51程序結(jié)構(gòu)C51的語法例定、程序結(jié)構(gòu)及程序設(shè)計方法都與標(biāo)準(zhǔn)的C語言程序設(shè)計相同，但C51程序與標(biāo)準(zhǔn)的C程序在以下幾個方面不相同：（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)狀況來定義的；（2）C51中的數(shù)據(jù)種類與標(biāo)準(zhǔn)C的數(shù)據(jù)種類也有必定的差異，在C51中還增加了幾種針對89C51單片機(jī)特有的數(shù)據(jù)種類；C51程序結(jié)構(gòu)（3）C51變量的儲存模式與標(biāo)準(zhǔn)C中變量的儲存模式不相同，C51中變量的儲存模式是與89C51單片機(jī)的儲存器密切有關(guān)；（4）C51與標(biāo)準(zhǔn)C的輸入輸出辦理不相同，C51中的輸入輸出是經(jīng)過89C51串行口來達(dá)成的，輸入輸出指令執(zhí)行前一定要對串行口進(jìn)行初始化；（5）C51與標(biāo)準(zhǔn)C在函數(shù)使用方面也有必定的差異，C51中有特地的中斷函數(shù)。C51數(shù)據(jù)種類C51的數(shù)據(jù)種類分為基本數(shù)據(jù)種類和組合數(shù)據(jù)種類，狀況與標(biāo)準(zhǔn)C中的數(shù)據(jù)種類基實情同，但其中char型與short型相同，float型與double型相同，此外，C51中還有特地針對于89C51單片機(jī)的特別功能寄存器型和位種類。C51數(shù)據(jù)種類特別功能寄存器型這是C51擴(kuò)大的數(shù)據(jù)種類，用于接見89C51單片機(jī)中的特別功能寄存器數(shù)據(jù)，它分sfr和sfr16兩種種類。其中：sfr為字節(jié)型特別功能寄存器種類，占一個內(nèi)存單元，利用它能夠接見89C51內(nèi)部的所有特別功能寄存器；sfr16為雙字節(jié)型特別功能寄存器種類，占用兩個字節(jié)單元，利用它能夠接見89C51內(nèi)部的所有兩個字節(jié)的特別功能寄存器。在C51中對特別功能寄存器的接見一定先用sfr或sfr16進(jìn)行申明。位種類這也是C51中擴(kuò)大的數(shù)據(jù)種類，用于接見MCS-51單片機(jī)中的可尋址的位單元。在C51中，支持兩種位種類：bit型和sbit型。它們在內(nèi)存中都只占一個二進(jìn)制位，其值能夠是“1”或“0”。其中：用bit定義的位變量在C51編譯器編譯時，在不同的時候位地址是能夠變化的，而用sbit定義的位變量一定與89C51單片機(jī)的一個能夠?qū)ぶ肺粏卧蚩晌粚ぶ返淖止?jié)單元中的某一位聯(lián)系在一起，在C51編譯器編譯時，其對應(yīng)的位地址是不可變化的。位種類格式以下：sbit位變量名=位地址；如位地址為位直接地址，其取值范圍為0x00~0xff；如位地址是可位尋址變量帶位號或特別功能寄存器名帶位號，則在它前面須對可位尋址變量或特別功能寄存器進(jìn)行定義。字節(jié)地址與位號之間、特別功能寄存器與位號之間一般用“^”作間隔。位種類在C51中，為了用戶辦理方便，C51編譯器把89C51單片機(jī)的常用的特別功能寄存器和特別位進(jìn)行了定義，放在一個“reg51.h”或“reg52.h”的頭文件中，當(dāng)用戶要使用時，只須要在使用以前用一條預(yù)辦理命令#include<reg52.h>把這個頭文件包含到程序中，而后即可使用殊功能寄存器名和特別位名稱。數(shù)據(jù)變換在C51語言程序中，有可能會出此刻運算中數(shù)據(jù)種類不一致的狀況。C51贊成任何標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)種類的隱式變換。1）自動變換變換規(guī)則是向高精度數(shù)據(jù)種類變換、向有符號數(shù)據(jù)種類變換。如字符型變量與整型變量相加時，則位變量先變換字符型或整型數(shù)據(jù)，而后相加。2）強(qiáng)迫變換像ANSIC相同，經(jīng)過強(qiáng)迫種類變換的方式進(jìn)行變換。如：unsignedintb;floatc;數(shù)據(jù)變換隱式變換的優(yōu)先級次序以下：bitcharintlongfloatsignedunsigned也就是說，當(dāng)char型與int型進(jìn)行運算時，先自動對char型擴(kuò)展為int型，而后與int型進(jìn)行運算，運算結(jié)果為int型。C51除了支持隱式種類變換外，還可以夠經(jīng)過強(qiáng)迫種類變換符“（）”對數(shù)據(jù)種類進(jìn)行人為的強(qiáng)迫變換。C5l編譯器除了能支持以上這些基本數(shù)據(jù)種類以外，還可以支持一些復(fù)雜的組合型數(shù)據(jù)種類，如數(shù)組種類、指針種類、結(jié)構(gòu)種類、聯(lián)合種類等這些復(fù)雜的數(shù)據(jù)種類，在后邊將接踵介紹。C51數(shù)據(jù)的儲存MCS-51單片機(jī)只有bit和unsignedchar兩種數(shù)據(jù)種類支持機(jī)器指令，而其余種類的數(shù)據(jù)都需要變換成bit或unsignedchar型進(jìn)行儲存。為了減少單片機(jī)的儲存空間和提高運行速度，要盡可能地使用unsignedchar型數(shù)據(jù)。一、位變量的儲存bit和sbit型位變量，直接存于RAM的位尋址空間，包含低128位和特別功能寄存器位。C51數(shù)據(jù)的儲存二、字符變量的儲存字符變量（char）：不管是unsignedchar數(shù)據(jù)還是signedchar數(shù)據(jù)，均為1個字節(jié)，能夠被直接儲存在RAM中，能夠儲存在0～0x7f地區(qū)，也能夠儲存在0x80～0xff地區(qū)，與變量的定義有關(guān)。unsignedchar數(shù)：可直接被MSC-51接受signedchar數(shù)據(jù)：用補(bǔ)碼表示。需要額外的操作來測試、辦理符號位，使用的是兩種庫函數(shù)，代碼量大，運算速度降低。C51數(shù)據(jù)的儲存三、整型變量的儲存整型變量（int）：不管是unsignedint數(shù)據(jù)還是signedint數(shù)據(jù)，均為2個字節(jié)，其儲存方法是高位字節(jié)保存在低地址（在前面），低位字節(jié)保存在高地址（在后邊）。比如：整型變量的值為0x1234，在內(nèi)存中的寄存如右圖所示。signedint數(shù)據(jù)用補(bǔ)碼表示。C51數(shù)據(jù)的儲存四、長整型變量的儲存長整型變量（long）為4個字節(jié)，其儲存方法與整型數(shù)據(jù)相同，是最高位字節(jié)保存的地址最低（在最前面），最低位字節(jié)保存的地址最高（在最后邊）。如長整型變量的值為0x12345678，在內(nèi)存中的寄存方法如右圖所示。不管是unsignedlong數(shù)據(jù)還是signedlong數(shù)據(jù)C51數(shù)據(jù)的儲存五、浮點型變量的儲存浮點型變量（fload）占4個字節(jié)，用指數(shù)方式表示，其詳細(xì)格式與編譯器有關(guān)。對于KeilC，采用的是IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，擁有24位精度，尾數(shù)的最高位一直為1，因此不保存。詳細(xì)分布為：1位符號位，8位階碼位，23位尾數(shù)，以以下圖所示。C51數(shù)據(jù)的儲存符號位S：1表示負(fù)數(shù)，0表示正數(shù)。階碼：用移碼表示。如，實質(zhì)階碼-126用1表示，實質(zhì)階碼0用127表示，即實質(zhì)階碼數(shù)加上127獲取階碼的表達(dá)數(shù)。階碼數(shù)值范圍：-126～+128。C51數(shù)據(jù)的儲存比如：浮點數(shù)-12.5符號位為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。所以，其十六進(jìn)制數(shù)為0xC1480000，則儲存結(jié)構(gòu)如右圖所示。C51變量C51變量定義的一般格式為：[儲存種類]數(shù)據(jù)種類[儲存區(qū)]變量名1[=初值][,變量名2[=初值]][,…]或[儲存種類][儲存區(qū)]數(shù)據(jù)種類變量名1[=初值][,變量名2[=初值]][,…]可見變量（非位變量）的定義由4部分構(gòu)成，即在變量定義時，指定變量4種屬性。變量儲存種類儲存種類是指變量在程序執(zhí)行過程中的作用范圍。C51變量的儲存種類有四種，分別是自動(auto),外面(extern)、靜態(tài)(static)和寄存器(register)。1．a(chǎn)uto：使用auto定義的變量稱為自動變量，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，C51才為該變量分派內(nèi)存空間，結(jié)束時占用的內(nèi)存空間開釋。自動變量一般分派在內(nèi)存的貨倉空間中。定義變量時，假如省略儲存種類，則該變量默認(rèn)為自動(auto)變量Inta;2．extern：使用extern定義的變量稱為外面變量。在一個函數(shù)體內(nèi)，要使用一個已在該函數(shù)體外或其余程序中定義過的外面變量時，該變量在該函數(shù)體內(nèi)要用extern說明。外面變量被定義后分派固定的內(nèi)存空間，在程序整個執(zhí)行時間內(nèi)都有效，直到程序結(jié)束才開釋。3．static：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)變量和外面靜態(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，它在對應(yīng)的函數(shù)體內(nèi)有效，向來存在，但在函數(shù)體外不可見，這樣不但使變量在定義它的函數(shù)體外被保護(hù)，還可以夠?qū)崿F(xiàn)當(dāng)走開函數(shù)時價不被改變。外面靜態(tài)變量上在函數(shù)外面定義的靜態(tài)變量。它在程序中向來存在，但在定義的范圍以外是不可見的。如在多文件或多模塊辦理中，外面靜態(tài)變量只在文件內(nèi)部或模塊內(nèi)部有效。4．register：使用register定義的變量稱為寄存器變量。它定義的變量寄存在CPU內(nèi)部的寄存器中，辦理速度快，但數(shù)目少。C51編譯器編譯時能自動辨別程序中使用頻率最高的變量，并自動將其作為寄存器變量，用戶能夠無需特地申明。五．特別功能寄存器變量89C51系列單片機(jī)片內(nèi)有很多特別功能寄存器，經(jīng)過這些特別功能寄存器能夠控制89C51系列單片機(jī)的準(zhǔn)時器、計數(shù)器、串口、I/O及其余功能零件，每一個特別功能寄存器在片內(nèi)RAM中都對應(yīng)于一個字節(jié)單元或兩個字節(jié)單元。在C51中，贊成用戶對這些特別功能寄存器進(jìn)行接見，接見時須經(jīng)過sfr或sfr16種類說明符進(jìn)行定義，定義時須指明它們所對應(yīng)的片內(nèi)RAM單元的地址。格式以下：sfr或sfr16特別功能寄存器名=地址；sfr用于對89C51單片機(jī)中單字節(jié)的特別功能寄存器進(jìn)行定義，sfr16用于對雙字節(jié)特別功能寄存器進(jìn)行定義。特別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，詳細(xì)特別功能寄存器地址見前面內(nèi)容。C51的運算符及表達(dá)式在表達(dá)式的后邊加一個分號“；”就構(gòu)成了表達(dá)式語句,如:a=++b*9；x=8；y=7；++k；能夠一行放一個表達(dá)式形成表達(dá)式語句，也能夠一行放多個表達(dá)式形成表達(dá)式語句，這時每個表達(dá)式后邊都一定帶“；”號，此外，還可以夠僅由—個分號“；”占一行形成一個表達(dá)式語句，這種語句稱為空語句。C51的運算符及表達(dá)式空語句在程序設(shè)計中平時用于兩種狀況：（1）在程序中為有關(guān)語句供應(yīng)標(biāo)號，用以標(biāo)記程序執(zhí)行的地點。比如采用下面的語句能夠構(gòu)成一個循環(huán)。repeat：；；gotorepeat；（2）在用while語句構(gòu)成的循環(huán)語句后邊加一個分號，形成一個不執(zhí)行其余操作的空循環(huán)體。這種結(jié)構(gòu)平時用于對某位進(jìn)行判斷，當(dāng)不滿足條件則等候，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，用一個大括號“{}”將若干條語句括在一起就形成了一個復(fù)合語句，復(fù)合語句最后不需要以分號“；”結(jié)束，但它內(nèi)部的各條語句仍需以分號“；”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，其中的各條單語句挨次序挨次執(zhí)行，整個復(fù)合語句在語法上等價于一條單語句，所以在C51中能夠?qū)?fù)合語句視為一條單語句。平時復(fù)合語句出此刻函數(shù)中，實質(zhì)上，函數(shù)的執(zhí)行部分（即函數(shù)體）就是一個復(fù)合語句；復(fù)合語句中的單語句一般是可執(zhí)行語句，其余還可以夠是變量的定義語句（說明變量的數(shù)據(jù)種類）。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，它僅在目前這個復(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語言的一個重要特點。C51程序基本結(jié)構(gòu)與有關(guān)語句C51的基本結(jié)構(gòu):一、次序結(jié)構(gòu)二、選擇結(jié)構(gòu)三、循環(huán)結(jié)構(gòu)C51的有關(guān)語句:一、ifelseSwitch/case二、whiledowhilefor三、break/continue四、return函數(shù)函數(shù)定義的一般格式以下：函數(shù)種類函數(shù)名(形式參數(shù)表)[reentrant][interruptm][usingn]形式參數(shù)說明{局部變量定義函數(shù)體}前面零件稱為函數(shù)的首部,后邊稱為函數(shù)的尾部,格式說明：1．函數(shù)種類函數(shù)種類說了然函數(shù)返回值的種類。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)傳達(dá)的形式參數(shù)。函數(shù)的調(diào)用與申明函數(shù)調(diào)用的一般形式以下：函數(shù)名（實參列表）；對于有參數(shù)的函數(shù)調(diào)用，若實參列表包含多個實參，則各個實參之間用逗號