PIC单片机C语言程序设计（1）

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                    　　编者按：为了帮助具有PIC单片机汇编语言知识的技术人员或工程师，快速掌握利用C语言编写PIC单片机程序的方法，本刊特推出《PIC单片机C语言程序设计》系列连载文章。丈中给出的C语言程序实例，均是可执行的，读者可以放心引用。
　　一、汇编语言与C语言
　　早期的单片机程序多采用汇编语言编写。用汇编语言编程，直接、简捷，可有效地访问和控制各种硬件设备，如存储器、I／O口等，目标代码简短、占用内存少、执行速度快、语句效率高。然而，由于汇编语言是面向机器的语言，不同厂家或同厂家不同系列的单片机。其汇编语言指令系统往往互不相同，即通常所说的“不兼容”。这就出现了精通51单片机汇编语言的人不能直接编写PIC或其他单片机的汇编语言源程序，反之亦然的现象，以及产品升级换代和不同单片机问程序移植难的问题。而且，由于汇编语言是采用助记符的低级语言，可读性较差，当源程序功能多、程序长时，即使加了注释，阅读自己编写的程序也会感到困难，更不用说修改程序和增加功能了。
　　目前，单片机的应用越来越广，各半导体生产厂家不断推出各种高、中、低档单片机系列，以适应市场的需求。而客户对单片机系统的设计人员的基本要求，就是要选择能够满足产品性能和成本要求的单片机，并以最快的速度开发出完全满足市场需求的智能化产品。用汇编语言编程显然无法达到要求。
　　用C语言开发单片机系统软件的最大好处，是代码效率高、软件调试直观、维护升级方便、代码的重复利用率高、便于跨平台的代码移植等。因此，C语言在单片机系统设计中得到越来越广泛的运用。
　　C语言是一种高级语言，具有低级语言的特点，原来用各种汇编语言编写的单片机程序，均可用C语言程序代换。
　　二、C语言的特点
　　C语言的特点可归纳如下。
　　1.语言简洁
　　C是一种小型语言，共有32个关键字，9种控制语句，表示方法简单，只需用规范的方法。就可以构造出功能很强的数据类型、语句和程序结构。如用++表示加1；一一表示减1；运算符省写等。
　　2.表达方式灵活实用
　　C语言提供多种运算符和表达式值的方法，对问题的表达可通过多种途径获得，其程序设计更主动、灵活。它语法限制不太严格，程序设计自由度大，如对整型量与字符型数据及逻辑型数据可以通用等。
　　3. 表达力强
　　C语言有丰富的数据结构和运算符。包含了各种数据结构，如整型、数据类型、指针类型和联合类型等，用来实现各种数据结构的运算。C语言的运算符有34种，范围很宽，灵活使用各种运算符可以实现难度极大的运算。
　　C语言能直接访问硬件的物理地址，能进行位（bit）操作。兼有高级语言和低级语言的许多优点。
　　它既可用来编写系统软件，又可用来开发应用软件，已成为一种通用程序设计语言。
　　4.C语言生成的目标代码质量高
　　C语言描述问题比汇编语言迅速，工作量小、可读性好，易于调试、修改和移植，而代码质量与汇编语言相当。
　　5.结构化程序设计
　　C语言是一种结构化语言，提供编写结构化程序所需的控制流的结构语句，如for、while、do…while、lf…else等；用函数作为程序设计的基本单位，以实现程序的模块化；其源文件还可分割为多个源文件，以分别对各源文件进行编译，再连接生成可执行的目标码（hex）文件。
　　6.可移植性
　　汇编语言是不可移植的。而C语言在不同机器上的C编译程序，86％的代码是公共的，所以C语言的编译程序便于移植。在一个环境上用C语言编写的程序，不改动或稍加改动，就可移植到另一个完全不同的环境中运行。
　　三、学习方法
　　用PIC单片机开发电子产品和用C语言编程，最主要的是要坚持学习，不能中断。应通过各种实例程序来学习C语言的语法规则。要熟练掌握C语言的数据类型表达方法、各种运算符、各种语句结构。
　　最好能背诵。要学会用C函数实现所需功能的方法。实际上，每个C函数都相当于一个功能模块，一个C函数便可实现一种功能。
　　此外，用C语言开发PIC单片机应用产品，必须具有PIC单片机汇编语言知识。如果你已经掌握了用汇编语言编写PIC单片机源程序的方法，最好将编写成功的PIC单片机汇编语言源程序，逐个用C语言源文件代换，从中体会C语言的优越性。
　　四、简单的C 语言程序
　　为了帮助读者进入C语言编程环境，要给大家介绍一个简单的C语言程序。
　　下面扼要介绍该程序所用到的C语言基本知识。更多的知识则在后文详细介绍。
　　1.主函数main（ ）
　　C语言程序一般由若干个函数组成。函数是完成某个功能的算法的程序段，是C语言的基本组成单位。组成一个程序的若干函数，可以保存在一个或几个源程序文件中，这些文件都以。C为扩展名（汇编语言以ASM为扩展名）。一个程序必须有且只能有一个名为main的函数，即是主函数main（ ）程序运行时，总是从主函数main（ ）开始执行的。
　　2.C语言函数
　　C语言程序的基本单位是函数。C语言程序必须有且只能有一个名为main的主函数。主函数可以调用其他函数，其他函数也可相互调用。被调用的函数可以是系统提供的库函数，也可以是程序设计者自己编写的函数——对于MCU （如PIC单片机），所用的大多是自己编写的函数。一个函数由函数头和函数体两部分组成，每个函数的形式都相同。
　　（1）函数头由函数名（自定义名）、函数标志——（ ），即一对圆括号，以及参数表，又称函数形式参数名和参数说明（定义形式参数类型）组成。
　　前两项必须有，如主函数main（ ），后两项为即可选项。注意：函数名可包括函数类型和函数名字等。
　　（2）函数体由一对花括号：{}括起来，括号内由若干语句组成。这些语句有两种类型：一类是说明语句，又称变量定义，其作用是定义函数中用到的变量；另一类是执行语句，又称函数功能的执行部分。
　　用于完成一定的功能，即算法处理。注意：有的函数没有变量定义部分，但有若干执行语句。而在特定的情况下，则既无声明部分，也无执行部分，如：
　　Dump（ ）
　　{}
　　这是一个空函数。什么也不做，它也是合法的函数。
　　再有，每个语句和数据定义的最后，必须有一个分号“；”（#define……的不加分号）。分号是C语言环境首先接触到的基本符号，在以后的文章中我们还会深入介绍这些符号的用途。

            
                   
　　（3）赋值运算符赋值号“=”，即赋值运算符。
　　赋值运算符有三种表达形式，这里先介绍一种简单的赋值运算符。
　　格式：变量=表达式。
　　功能：先计算出表达式值（有些表达式已有结果，勿需计算），并将该值赋给等式左端的变量。赋值运算符是按照“自右而左”的顺序进行作业的。例如：
　　PORTB=0X0 3
　　TRISB=0×0 0
　　TRISA=0X0 F （0X代表十六进制）
　　分别执行以下操作：把等式右边的0X0 3送给等式左边的端口寄存器PORTB口，即B口低两位为高电平，其余6位为低电平；把0X0 0送给方向寄存器TRISB，即设置B口为输出；把0×0 F送给方向寄存器TRISA，即设置A 口低四位为输入，高四位为输出。
　　3.PIC16F84A点灯电路和C语言程序
　　下面以控制PIC16F84A单片机端口寄存器PORTB口外接的8只LED任一位的亮灭为例，介绍相关C语言程序的编写。电路如图1所示。



　　笔者使用的是MPLAB tDE V7 40集成开发环境及PICC编译器，所生成的C语言源程序又称源文件。
　　在编写C的源程序时，需要定义硬件的标志头文件（也称包含头文件或头文件）。因为用户经常使用的标准寄存器地址和其位地址都被定义在Pic h标志头文件中，按C语言编译器编译源程序的语法规则，在编写C语言程序时，必须使用#include语句，把这个pic.h头文件包含到自己的源程序中。即对于PIC中级产品的单片机，C语言程序的开头是固定格式#include。编译器在编译处理#include语句时，会把pic.h的内容。复制到你的源程序中，这样PICC才认为用户使用的标准寄存器的端口地址和端1：3的位地址已经被定义，源程序就会合法地使用这些标准寄存器及其对应的位。关于MPLAP IDE V7.4和picc编译器，在后文还会详细介绍。
　　4.PIC单片机端口寄存器的位定义
　　这里介绍的PIC单片机端口的位定义，属于需要背诵的内容。
　　以PIRTB为例，PIC单片机端口寄存器的位（即8位）定义，实写如下：



　　5.延时函数
　　PiC单片机C语言中的延时函数（即延时一定值），有多种等效的编写，这里介绍一种最简延时函数，在后文中，我们还会详细介绍各种延时函数。



　　函数中的K为给定的整形值

            
                   
　　6.C语言程序清单
　　PIC16F84A单片机PORTB口外接8只LED间亮和位1、2、6外接的LED分别点亮的程序清单如下（源文件名PIC01.C）：






　　说明：以上是一个完整的，可执行图1 LED点灯的C程序，主要由端口寄存器PORTB 1：3的位定义，延时函数delay （）定义； 主函数main（）、延时函数void delay（ ）及各种语句等组成。
　　该C程序第三行以符号“∥”开头的说明文是一个注释，它可在一行内写完，亦可分多行写完。注释可写在程序的任何位置，用于帮助阅读和理解程序。说明程序的相关功能、注意事项，以及说明有关算法等。注释应尽可能简捷。在编译时，注释不产生代码。C程序还可用“ ”开头到“ ”结尾之间的内容作注释，与符号“∥”开头的注释是等效的。
　　上述程序的第一行，是引导程序开始的用#in—clude语句的头文件。
　　第二行是PIC单片机PORTB口的位定义，这里指8位，即（&ddd）*8。
　　第三行是第二行端口寄存器PORTB的位定义的注释。
　　第四行～第六行是端口寄存器PORTB口的RBO、RB1、RB6三位的定义，以便在后续程序中对其赋值之用。
　　第七行是RBO、RB1、RB6三位的定义注释。
　　第八行是延时函数的定义第九行到结尾的功能（参看相关注释）。
　　关于端口寄存器的位表达方式。在用C语言编写PIC单片机源文件时，一旦端口的位被定义，即（以端口PORTB为例）；#daefine PORTBIT （ddd，bit）（（unsigned）（&ddd） 8+（bie）），在该条件下，端口PORTB的位有两种表达方式，在C程序中均是等效的。以PORTB的0位为例：



　　它们都是等效的。但一旦位定义中用了PORTB_ O.则在赋值时也应用PORTB—O： 或位定义用了PORT_O，对应赋值时也应用PORT_O。
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（待续）