51單片機程序執(zhí)行流程詳細分析

單片機是沒有上操作系統(tǒng)的東西，在keil中編寫的代碼都是裸機代碼，深入編寫裸機代碼有助于了解硬件的特性。

若不是硬件特性已定的情況之下的其它流程都是代碼作祟。忽然想到來探探51單片機的執(zhí)行流程。這個念頭起源于最初見到每個51程序里面的主函數(shù)里面最終都掛一個while(1);語句。為何要加一句while死循環(huán)讓程序停留在main函數(shù)中呢。將while(1);語句去掉有什么影響么?

寫一個很簡單的程序試一下。

執(zhí)行以上程序，由P1端口控制的流水燈閃了一下。程序最終進入while(1);里糾纏去了，這個到好解釋。

現(xiàn)將while(1);語句屏蔽掉。我還以為程序不能被正確執(zhí)行了呢，因為退出了main主函數(shù)，就像Render需要循環(huán)來實現(xiàn)一樣(盡管剛剛閃燈的程序不在循環(huán)之內(nèi)，但我還是不由產(chǎn)生了這一錯覺)。程序執(zhí)行的結(jié)果是：流水燈不停的閃爍!

看到這個現(xiàn)象后的猜想及動作^-^：

(1) 這塊板壞了吧!(在帶操作系統(tǒng)如linux字符界面下運行一個不帶死循環(huán)的C語言文件完畢后就會返回到linux shell程序中)。趕緊換個板再測試一下，顯然還是一樣的結(jié)果。

(2) 單片機中將一直執(zhí)行main函數(shù)中的最后一個(些)語句?(基于帶OS平臺下運行標(biāo)準C語言文件的經(jīng)驗，可從來沒有想過是main函數(shù)被多次調(diào)用或多次進入)

(3) 單片機內(nèi)將C語言指令取出來加載到單片機內(nèi)，單片機內(nèi)自動生成一個主程序循環(huán)執(zhí)行C語言中main函數(shù)的內(nèi)容?(雖然很荒唐，還是想了)

(4) 趕快谷歌百度一下單片機的執(zhí)行流程(雖然在谷歌百度時以“51單片機程序執(zhí)行流程”搜索，沒有搜到相關(guān)內(nèi)容)。換樸實的搜索詞：“51單片機 main”。然后就出現(xiàn)跟我一樣帶有疑問的問題：為什么main函數(shù)中不加while(1);語句之后程序會反復(fù)執(zhí)行呢?回答的關(guān)鍵詞包括“程序跑飛、看門狗、復(fù)位”。

(5) 趁上嵌入式的機會將“51單片機程序執(zhí)行流程”搬出來并向老師講述了我所寫程序的得到的現(xiàn)象，包括我怎么驗證呀等等。

老師的回答：Keil C51程序自動加載了一個名為”STARTUP.A51”的文件，在這個文件里面進行了一系列的初始化操作后進入用戶編寫的C語言程序入口main函數(shù)中，main函數(shù)執(zhí)行完畢后，STARTUP.A51文件后有一句跳轉(zhuǎn)到程序入口main函數(shù)的語句，所以會再次進入C語言主程序main函數(shù)中執(zhí)行相關(guān)內(nèi)容。

然后我用keil軟件模擬了運行一下以上那一段代碼：

程序開始運行就在程序入口main函數(shù)的第一條語句之處，Disassembly窗口是c語言代碼與匯編代碼相對應(yīng)的窗口，前面是地址，后面的是C語言對應(yīng)的匯編語句。下面的窗口是相應(yīng)文件的運行代碼的位置，由黃色箭頭指向當(dāng)前正要執(zhí)行的代碼。然后點擊單步運行工具條，指導(dǎo)跳出main函數(shù)為止，程序跳轉(zhuǎn)到STARTUP.A51中的以下代碼位置：

繼續(xù)點擊單步調(diào)試直到進入一個循環(huán)中：

這里是一個循環(huán)，根據(jù)DJNZ指令的功能：每執(zhí)行一次DJNZ RO, IDATALOOP就將R0的值減1，若R0的值不為0則就跳到IDATALOOP地址去。很顯然這是一個循環(huán)，那么RO的值是多少呢，在以下窗口顯示：

可見r0的初值為0x7f，這里將要循環(huán)0x7f(128)次，具體在這里r0值的含義可查看一下子的。那么在這個循環(huán)之后程序又將去哪里呢?跳過這個循環(huán)后程序運行的地方如下：

再單步運行一次：

根據(jù)Disassembly的內(nèi)容，此條語句執(zhí)行了就又要回到main函數(shù)中去了，執(zhí)行一下試試：

是的!

所以，在51單片機中，程序的執(zhí)行流程就是會不斷( 以r0的值作為延遲條件， 具體含義可繼續(xù)探索 )的進入main函數(shù)中執(zhí)行main函數(shù)中的代碼。

為什么我們在linux等上面運行不帶死循環(huán)的C語言代碼后程序就會自行終止呢?這是不同的操作流程：

(1) C51單片機不帶OS(操作系統(tǒng))，代碼的執(zhí)行形勢在此看來就由STARTUP.A51來安排了，沒有一個更大的程序來管理怎么調(diào)用main函數(shù)。

(2) 像Linux這類的平臺是帶了OS的，運行一個C語言程序?qū)inux來說就是一個任務(wù)，除了運行C語言程序這個任務(wù)外還有其它的任務(wù)。當(dāng)運行一個C語言程序完畢時，此次的任務(wù)也算是完成了。如在linux shell界面運行一個文件名為“hello.c”功能為輸出“hello world!”的C語言程序,過程如下：

編譯：gcc hello.c –o hello

運行：./hello

在運行hello可執(zhí)行文件時，可以當(dāng)做是shell調(diào)用了hello這個可執(zhí)行程序。在hello運行完畢后，將返回值等返回給shell界面。整個C語言文件的生死全有l(wèi)inux shell程序管理。

歸其原因，還是代碼規(guī)定的機制不一樣吧。