8051微控制器的C語言程式設計

一、資料型別
（一）基本型別：
1. 位型別（bit）:1）是C51的擴充資料型別，用於存取8051中可定址的位單元。
2）8051支援兩種位型別：bit型和sbit型別，它們在記憶體中都只佔一個二進位制位，其值可以是1或0。
3）用bit定義的位變數在C51編譯器編譯時，在不同的時候位地址是可以變化的。
4）用sbit定義的位變數必須與8051系列微控制器的一個可以定址單元或可位定址的位元組單元中的某一位
聯絡在一起，在C51編譯器編譯時，其對應的位地址是不可以變化的。
2. 字元型（char）：1）有signed char和unsigned char之分，預設signed char。佔一個位元組。
2）signed char定義帶符號位元組資料，位元組最高位用0表示正數，1表示負數，一二補數表示，數值
範圍-128~+127.
3）unsigned char定義無符號位元組資料或字元，可以存放一個位元組的無符號數，數值範圍0~255；
unsigned char還可以表示西文字元，佔一個位元組，在計算機中用ASCII碼存放
3. 整型（int）：1）有signed int和unsigned int之分，預設signed int。佔兩個位元組。
2）signed int，用於存放兩位元組帶符號數，以二補數表示，數值範圍-32768~+32767；
3）unsigned int，用於存放兩個位元組無符號數，數值範圍0~65535；
4. 長整型（long）:1）有signed long和unsigned long之分，預設signed long，佔4個位元組；
2）signed long，用於存放4位元組帶符號數，以二補數表示，數值範圍-2147483648~+2147483648；
3）unsigned long，用於存放4個位元組無符號數，數值範圍0~4294967695；
5. 浮點型（float）：佔4個位元組
6. 特殊功能暫存器型：1）這是C51的擴充的資料型別，用於存取8051微控制器中的特殊功能暫存器資料；
2）分為sfr和sfr16兩種。sfr為位元組型特殊功能暫存器型別，佔一個位元組單元，利用它可以存取
8051微控制器內部所有的特殊功能暫存器；sfr16為2位元組特殊功能暫存器型別，佔2進行個字
節單元，利用它可以存取8051微控制器內部所有2位元組的特殊功能暫存器。
3）在C51中對特殊功能暫存器的存取必須先用sfr和sfr16進行宣告
（二）構造型別
1. 陣列型別（array）
2. 結構體型別（struct）
3. 共用體（union）
4. 列舉（enum）
（三）指標型別
指標型本身是一個變數，在這個變數中存放著指向另一個資料的地址。這個指標變數要佔用一定的內 存單元，對於不 同的處理器器長度不一樣，在C51中指標的長度一般為1~3個位元組。
（四）空型別
二、C51的運算量
（一）常數
包括整型常數、浮點型常數、字元型常數、字串型常數
（二）變數
1. 記憶體型別
2. 特殊功能暫存器變數
1）格式：sfr/sfr16 特殊功能暫存器名=地址。
2）特殊功能暫存器名一般用大寫字母表示，地址一般採用直接地址形式，具體特殊功能暫存器地址看之前的文章
例：sfr PSW=0xD0；–>定義程式狀態字PSW的地址為D0H；
sfr TMOD=0x89；–>定義定時器控制暫存器TMOD的地址為89H；
sfr P1=0x90；–>定義p1埠的地址為90H；
3. 位變數
1）格式：bit 位變數名（注意：在格式中可以加上各種修飾符，但記憶體型別只有bdata data idata）
例：bit data a1；正確
bit pdata a2;錯誤
2）格式：sbit 位變數名=位地址；（注意：如位地址為為直接地址，其取值範圍為0x00~0xFF；如位地址是可位定址變數帶位號或特殊功能暫存器名帶位號，則在它前面需對可位定址變數或特殊功能暫存器進行定義。位元組地址與位號之間、特殊功能暫存器與位號之間一般用……作間隔。
例：sbit Cy=0xD7；–>定義進位標誌Cy的地址位D7H；
sbit AC=0xD0……6；–>定義輔助進位標誌AC的地址為D6H；
sbit RS0=0xD0^3;–>定義RS0的地址為D0H；
（三）儲存模式
C51編譯器支援3種儲存模式：SMALL模式、COMPACT模式和LARGE模式。
1. SMALL模式：稱為小編譯模式，編譯時函數引數和變數被預設在片內RAM中，記憶體型別為data；
2. COMPACT模式：稱為緊湊編譯模式，函數引數被預設在片外RAM的低256B空間，儲存型別為pdata；
3. LARGE模式：稱為大編譯模式，編譯時函數引數和變數被預設在片外RAM的64B空間，儲存型別為xdata；
在程式中變數儲存模式的指定通過#pragma預處理指令來實現。函數的儲存模式可通過函數定義時後面帶儲存模式來說明。如果沒有指定，則預設為SMALL模式。
例：#pragma small/int func() small/int func() -->都是變數的儲存模式為small模式
（四）絕對地址存取
在C51中，可以通過變數的形式存取8051微控制器的的記憶體，也可以通過絕對地址來存取記憶體，存取絕對地址有3種
1. 使用C51執行庫中預定義宏（使用時加標頭檔案 #include <absacc.h>）
在C51中，可以通過變數的形式存取8051微控制器的code、data、pdata、xdata空間進行絕對定址。規定只能以無符號的方式存取，定義了8個宏，原型如下：
#difine CBYTE((unsigned char volatile*)0x50000L)–>(CBYTE以位元組形式對code區定址)
#difine DBYTE((unsigned char volatile*)0x40000L)–>(DBYTE以位元組形式對data區定址)
#difine PBYTE((unsigned char volatile*)0x30000L)–>(PBYTE以位元組形式對pdata區定址)
#difine XBYTE((unsigned char volatile*)0x20000L)–>(XBYTE以位元組形式對xdata區定址)
#difine CWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(CWORD以位元組形式對code區定址)
#difine DWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(DWORD以位元組形式對data區定址)
#difine PWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(PWORD以位元組形式對pdata區定址)
#difine XWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(XWORD以位元組形式對xdata區定址)
存取形式：宏名[地址]；其中CBYTE、DBYTE、PBYTE、XBYTE、CWORD、DWORD、PWORD、XWORD為宏名，地址用16進位製表示：
例：var1 = XBYTE[0x0005];–>XBYTE[0x0005]存取片外RAM的0005位元組單元；
2. 通過指標存取
採用指標的方法，可以實現C51程式中對任意指定的記憶體單元進行存取。
例： int xdata *dpt1；–>定義一個指向xdata區的指標dpt1；
dpt1=0x30；–>dpt1指標賦值，指向xdata區的30H單元；
dpt1=0xFF；–>將資料0xFF送到片外RAM的30H單元；
3. 使用C51關鍵擴充套件字_at_
使用_at_是對指定的記憶體空間的絕對地址進行存取，格式：[記憶體型別] 資料型別說明符 變數名 at 地址常數；
地址常數用於指定變數的絕對地址，必須位於有效的儲存空間之內，使用_at_定義的變數必須為全域性變數。
例：data char x1_at_0x40；–>在data區中定義位元組變數x1，它的地址為40H；
三、函數
（一）函數的定義
一般格式：函數型別 函數名(形式參數列) [reentrant] [interrupt m] using n
（二）reentrant修飾符
在C51中，這個修飾符用於把函數定義可重入函數。所謂的可重入的函數就是允許被遞迴呼叫的函數。一般的函數不可以遞迴呼叫，只有可重入函數才允許遞迴呼叫。在C51中，當函數被定義為可重入函數，C51編譯器編譯時將會為可重入函數生成一個模組棧，通過這個模組棧來完成引數的傳遞和區域性變數存放。關於可重入函數，應該注意以下幾點：
1. 用reentrant修飾的可重入函數被呼叫的時，實參列表內不允許使用bit型別的引數。函數體內也不允許存在任何關於位變數的操作，更不能返回bit型別的值。
2. 編譯時，系統為可重入函數在內部或外部記憶體中建立一個模擬堆疊區，稱為重入棧。可重入函數的區域性變數及引數被放入重入棧中，時可重入函數可以實現被遞迴呼叫。
3. 在引數的傳遞上，實際引數可以傳遞給間接呼叫的可重入引數。無重入屬性的間接呼叫函數不能包含呼叫函數，但是可以使用定義的全域性變數來進行引數傳遞。
（三）interrupt m修飾符
interrupt m是C51函數中一個非常重要的修飾符，是因為中斷函數必須通過它來進行修飾。在C51程式設計時，當函數用interrupt 修飾時，系統編譯把對應的函數轉化為中斷函數，自動加上程式頭段和尾段，並按MCS-51系統中斷的處理方式自動把它安排在程式記憶體的相應位置。在該修飾符中，m的取值為0~31，對應的中斷如下：
0——外部中斷；1——定時器/計數器T0；2——外部中斷；3——定時器/計數器T1；
4——序列口中斷；5——定時器/計數器T2；其他值預留。使用中斷函數應注意以下7點：
1. 中斷函數不能進行引數傳遞，如果中斷函數中包含任何引數宣告，都將導致編譯出錯；
2. 中斷函數沒有返回值，如果試圖定義一個返回值，將得不到正確的結果，建議在定義中斷函數時將其定義為void型，以說明沒有返回值；
3. 在任何情況下都不能之間呼叫中斷函數，否則會產生編譯錯誤。因為中斷函數的返回由8051微控制器的RETI指令完成，RETI指令影響8051微控制器的硬體中斷系統。如果在沒有實際中斷情況下之間呼叫中斷函數，RETI指令的操作結果會產生一個致命的錯誤。當中斷條件滿足時自動呼叫。
4. 如果在中斷函數中直接呼叫了其他函數，則被呼叫函數所使用的暫存器必須與中斷函數相同，否則不會輸出正確結果。
5. C51編譯器對中斷函數編譯時，會自動在程式開始和結束加上相應的內容。具體如下：在程式開始處ACC、B、DPH、DPL、PSW入棧，結束時出棧；中斷函數未加using n修飾符的，開始時還要將R0~R1入棧，結束時出棧，如中斷函數加using n修飾符，則在開始PSW將入棧後還要修改PSW中的工作寄存組選擇位。
6. C51編譯器從絕對地址8m+3處產生一箇中斷向量，其中m為中斷號，即interrupt後面的數位，該向量包含一個到中斷函數入口的絕對跳轉。
7. 中斷函數最好寫在檔案的尾部，並且禁止使用extern儲存型別說明，以防其他程式呼叫。
（四）using n修飾符
MCS-51微控制器有4組工作暫存器：0組、1組、2組、3組。每組8個暫存器，分別用R0~7R表示。修飾符using n用於指定本函數內部使用的工作暫存器組，其中n的取值範圍0–3，表示暫存器組號。對應using n的使用，注意以下幾點：
1. 加入using n後，C51在編譯時自動在函數的開始處和結束處加入以下命令。
{
PUSH PSW；//標誌暫存器入棧
MOV PSW，#與暫存器組號n相關的常數；//常數值為（PSW&OXET）&n8
~~~~~
POP PSW；//標誌暫存器出棧
}
2. using n修飾符不能用於有返回值的函數，因為C51函數的返回值是放在暫存器中的。如果暫存器組改變了，返回值就會出錯。