PIC單片機(jī)C語言程序?qū)嵗?/h1>
編者按：為了幫助具有PIC單片機(jī)匯編語言知識(shí)的技術(shù)人員或工程師，快速掌握利用C語言編寫PIC單片機(jī)程序的方法，本刊特推出《PIC單片機(jī)C語言程序設(shè)計(jì)》系列連載文章。丈中給出的C語言程序?qū)嵗?，均是可?zhí)行的，讀者可以放心引用。
一、匯編語言與C語言
早期的單片機(jī)程序多采用匯編語言編寫。用匯編語言編程，直接、簡捷，可有效地訪問和控制各種硬件設(shè)備，如存儲(chǔ)器、I/O口等，目標(biāo)代碼簡短、占用內(nèi)存少、執(zhí)行速度快、語句效率高。然而，由于匯編語言是面向機(jī)器的語言，不同廠家或同廠家不同系列的單片機(jī)。其匯編語言指令系統(tǒng)往往互不相同，即通常所說的“不兼容”。這就出現(xiàn)了精通51單片機(jī)匯編語言的人不能直接編寫PIC或其他單片機(jī)的匯編語言源程序，反之亦然的現(xiàn)象，以及產(chǎn)品升級(jí)換代和不同單片機(jī)問程序移植難的問題。而且，由于匯編語言是采用助記符的低級(jí)語言，可讀性較差，當(dāng)源程序功能多、程序長時(shí)，即使加了注釋，閱讀自己編寫的程序也會(huì)感到困難，更不用說修改程序和增加功能了。
目前，單片機(jī)的應(yīng)用越來越廣，各半導(dǎo)體生產(chǎn)廠家不斷推出各種高、中、低檔單片機(jī)系列，以適應(yīng)市場的需求。而客戶對(duì)單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員的基本要求，就是要選擇能夠滿足產(chǎn)品性能和成本要求的單片機(jī)，并以最快的速度開發(fā)出完全滿足市場需求的智能化產(chǎn)品。用匯編語言編程顯然無法達(dá)到要求。
用C語言開發(fā)單片機(jī)系統(tǒng)軟件的最大好處，是代碼效率高、軟件調(diào)試直觀、維護(hù)升級(jí)方便、代碼的重復(fù)利用率高、便于跨平臺(tái)的代碼移植等。因此，C語言在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中得到越來越廣泛的運(yùn)用。
C語言是一種高級(jí)語言，具有低級(jí)語言的特點(diǎn)，原來用各種匯編語言編寫的單片機(jī)程序，均可用C語言程序代換。
二、C語言的特點(diǎn)
C語言的特點(diǎn)可歸納如下。
1.語言簡潔
C是一種小型語言，共有32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語句，表示方法簡單，只需用規(guī)范的方法。就可以構(gòu)造出功能很強(qiáng)的數(shù)據(jù)類型、語句和程序結(jié)構(gòu)。如用++表示加1;一一表示減1;運(yùn)算符省寫等。
2.表達(dá)方式靈活實(shí)用
C語言提供多種運(yùn)算符和表達(dá)式值的方法，對(duì)問題的表達(dá)可通過多種途徑獲得，其程序設(shè)計(jì)更主動(dòng)、靈活。它語法限制不太嚴(yán)格，程序設(shè)計(jì)自由度大，如對(duì)整型量與字符型數(shù)據(jù)及邏輯型數(shù)據(jù)可以通用等。
3. 表達(dá)力強(qiáng)
C語言有豐富的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和運(yùn)算符。包含了各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，如整型、數(shù)據(jù)類型、指針類型和聯(lián)合類型等，用來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的運(yùn)算。C語言的運(yùn)算符有34種，范圍很寬，靈活使用各種運(yùn)算符可以實(shí)現(xiàn)難度極大的運(yùn)算。
C語言能直接訪問硬件的物理地址，能進(jìn)行位(bit)操作。兼有高級(jí)語言和低級(jí)語言的許多優(yōu)點(diǎn)。
它既可用來編寫系統(tǒng)軟件，又可用來開發(fā)應(yīng)用軟件，已成為一種通用程序設(shè)計(jì)語言。
4.C語言生成的目標(biāo)代碼質(zhì)量高
C語言描述問題比匯編語言迅速，工作量小、可讀性好，易于調(diào)試、修改和移植，而代碼質(zhì)量與匯編語言相當(dāng)。
5.結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)
C語言是一種結(jié)構(gòu)化語言，提供編寫結(jié)構(gòu)化程序所需的控制流的結(jié)構(gòu)語句，如for、while、do…while、lf…else等;用函數(shù)作為程序設(shè)計(jì)的基本單位，以實(shí)現(xiàn)程序的模塊化;其源文件還可分割為多個(gè)源文件，以分別對(duì)各源文件進(jìn)行編譯，再連接生成可執(zhí)行的目標(biāo)碼(hex)文件。
6.可移植性
匯編語言是不可移植的。而C語言在不同機(jī)器上的C編譯程序，86%的代碼是公共的，所以C語言的編譯程序便于移植。在一個(gè)環(huán)境上用C語言編寫的程序，不改動(dòng)或稍加改動(dòng)，就可移植到另一個(gè)完全不同的環(huán)境中運(yùn)行。
三、學(xué)習(xí)方法
用PIC單片機(jī)開發(fā)電子產(chǎn)品和用C語言編程，最主要的是要堅(jiān)持學(xué)習(xí)，不能中斷。應(yīng)通過各種實(shí)例程序來學(xué)習(xí)C語言的語法規(guī)則。要熟練掌握C語言的數(shù)據(jù)類型表達(dá)方法、各種運(yùn)算符、各種語句結(jié)構(gòu)。
最好能背誦。要學(xué)會(huì)用C函數(shù)實(shí)現(xiàn)所需功能的方法。實(shí)際上，每個(gè)C函數(shù)都相當(dāng)于一個(gè)功能模塊，一個(gè)C函數(shù)便可實(shí)現(xiàn)一種功能。
此外，用C語言開發(fā)PIC單片機(jī)應(yīng)用產(chǎn)品，必須具有PIC單片機(jī)匯編語言知識(shí)。如果你已經(jīng)掌握了用匯編語言編寫PIC單片機(jī)源程序的方法，最好將編寫成功的PIC單片機(jī)匯編語言源程序，逐個(gè)用C語言源文件代換，從中體會(huì)C語言的優(yōu)越性。
四、簡單的C 語言程序
為了幫助讀者進(jìn)入C語言編程環(huán)境，要給大家介紹一個(gè)簡單的C語言程序。
下面扼要介紹該程序所用到的C語言基本知識(shí)。更多的知識(shí)則在后文詳細(xì)介紹。
1.主函數(shù)main( )
C語言程序一般由若干個(gè)函數(shù)組成。函數(shù)是完成某個(gè)功能的算法的程序段，是C語言的基本組成單位。組成一個(gè)程序的若干函數(shù)，可以保存在一個(gè)或幾個(gè)源程序文件中，這些文件都以。C為擴(kuò)展名(匯編語言以ASM為擴(kuò)展名)。一個(gè)程序必須有且只能有一個(gè)名為main的函數(shù)，即是主函數(shù)main( )程序運(yùn)行時(shí)，總是從主函數(shù)main( )開始執(zhí)行的。
2.C語言函數(shù)
C語言程序的基本單位是函數(shù)。C語言程序必須有且只能有一個(gè)名為main的主函數(shù)。主函數(shù)可以調(diào)用其他函數(shù)，其他函數(shù)也可相互調(diào)用。被調(diào)用的函數(shù)可以是系統(tǒng)提供的庫函數(shù)，也可以是程序設(shè)計(jì)者自己編寫的函數(shù)——對(duì)于MCU (如PIC單片機(jī))，所用的大多是自己編寫的函數(shù)。一個(gè)函數(shù)由函數(shù)頭和函數(shù)體兩部分組成，每個(gè)函數(shù)的形式都相同。
(1)函數(shù)頭由函數(shù)名(自定義名)、函數(shù)標(biāo)志——( )，即一對(duì)圓括號(hào)，以及參數(shù)表，又稱函數(shù)形式參數(shù)名和參數(shù)說明(定義形式參數(shù)類型)組成。
前兩項(xiàng)必須有，如主函數(shù)main( )，后兩項(xiàng)為即可選項(xiàng)。注意：函數(shù)名可包括函數(shù)類型和函數(shù)名字等。
(2)函數(shù)體由一對(duì)花括號(hào)：{}括起來，括號(hào)內(nèi)由若干語句組成。這些語句有兩種類型：一類是說明語句，又稱變量定義，其作用是定義函數(shù)中用到的變量;另一類是執(zhí)行語句，又稱函數(shù)功能的執(zhí)行部分。
用于完成一定的功能，即算法處理。注意：有的函數(shù)沒有變量定義部分，但有若干執(zhí)行語句。而在特定的情況下，則既無聲明部分，也無執(zhí)行部分，如：
Dump( )
{}
這是一個(gè)空函數(shù)。什么也不做，它也是合法的函數(shù)。
再有，每個(gè)語句和數(shù)據(jù)定義的最后，必須有一個(gè)分號(hào)“;”(#define……的不加分號(hào))。分號(hào)是C語言環(huán)境首先接觸到的基本符號(hào)，在以后的文章中我們還會(huì)深入介紹這些符號(hào)的用途。[!--empirenews.page--]
(3)賦值運(yùn)算符賦值號(hào)“=”，即賦值運(yùn)算符。
賦值運(yùn)算符有三種表達(dá)形式，這里先介紹一種簡單的賦值運(yùn)算符。
格式：變量=表達(dá)式。
功能：先計(jì)算出表達(dá)式值(有些表達(dá)式已有結(jié)果，勿需計(jì)算)，并將該值賦給等式左端的變量。賦值運(yùn)算符是按照“自右而左”的順序進(jìn)行作業(yè)的。例如：
PORTB=0X0 3
TRISB=0×0 0
TRISA=0X0 F (0X代表十六進(jìn)制)
分別執(zhí)行以下操作：把等式右邊的0X0 3送給等式左邊的端口寄存器PORTB口，即B口低兩位為高電平，其余6位為低電平;把0X0 0送給方向寄存器TRISB，即設(shè)置B口為輸出;把0×0 F送給方向寄存器TRISA，即設(shè)置A 口低四位為輸入，高四位為輸出。
3.PIC16F84A點(diǎn)燈電路和C語言程序
下面以控制PIC16F84A單片機(jī)端口寄存器PORTB口外接的8只LED任一位的亮滅為例，介紹相關(guān)C語言程序的編寫。電路如圖1所示。
筆者使用的是MPLAB tDE V7 40集成開發(fā)環(huán)境及PICC編譯器，所生成的C語言源程序又稱源文件。
在編寫C的源程序時(shí)，需要定義硬件的標(biāo)志頭文件(也稱包含頭文件或頭文件)。因?yàn)橛脩艚?jīng)常使用的標(biāo)準(zhǔn)寄存器地址和其位地址都被定義在Pic h標(biāo)志頭文件中，按C語言編譯器編譯源程序的語法規(guī)則，在編寫C語言程序時(shí)，必須使用#include語句，把這個(gè)pic.h頭文件包含到自己的源程序中。即對(duì)于PIC中級(jí)產(chǎn)品的單片機(jī)，C語言程序的開頭是固定格式#include。編譯器在編譯處理#include語句時(shí)，會(huì)把pic.h的內(nèi)容。復(fù)制到你的源程序中，這樣PICC才認(rèn)為用戶使用的標(biāo)準(zhǔn)寄存器的端口地址和端1：3的位地址已經(jīng)被定義，源程序就會(huì)合法地使用這些標(biāo)準(zhǔn)寄存器及其對(duì)應(yīng)的位。關(guān)于MPLAP IDE V7.4和picc編譯器，在后文還會(huì)詳細(xì)介紹。
4.PIC單片機(jī)端口寄存器的位定義
4.PIC單片機(jī)端口寄存器的位定義
這里介紹的PIC單片機(jī)端口的位定義，屬于需要背誦的內(nèi)容。
以PIRTB為例，PIC單片機(jī)端口寄存器的位(即8位)定義，實(shí)寫如下：
5.延時(shí)函數(shù)
PiC單片機(jī)C語言中的延時(shí)函數(shù)(即延時(shí)一定值)，有多種等效的編寫，這里介紹一種最簡延時(shí)函數(shù)，在后文中，我們還會(huì)詳細(xì)介紹各種延時(shí)函數(shù)。
函數(shù)中的K為給定的整形值
6.C語言程序清單
PIC16F84A單片機(jī)PORTB口外接8只LED間亮和位1、2、6外接的LED分別點(diǎn)亮的程序清單如下(源文件名PIC01.C)：
說明：以上是一個(gè)完整的，可執(zhí)行圖1 LED點(diǎn)燈的C程序，主要由端口寄存器PORTB 1：3的位定義，延時(shí)函數(shù)delay ()定義; 主函數(shù)main()、延時(shí)函數(shù)void delay( )及各種語句等組成。
該C程序第三行以符號(hào)“∥”開頭的說明文是一個(gè)注釋，它可在一行內(nèi)寫完，亦可分多行寫完。注釋可寫在程序的任何位置，用于幫助閱讀和理解程序。說明程序的相關(guān)功能、注意事項(xiàng)，以及說明有關(guān)算法等。注釋應(yīng)盡可能簡捷。在編譯時(shí)，注釋不產(chǎn)生代碼。C程序還可用“ ”開頭到“ ”結(jié)尾之間的內(nèi)容作注釋，與符號(hào)“∥”開頭的注釋是等效的。
上述程序的第一行，是引導(dǎo)程序開始的用#in—clude語句的頭文件。
第二行是PIC單片機(jī)PORTB口的位定義，這里指8位，即(&ddd)*8。
第三行是第二行端口寄存器PORTB的位定義的注釋。
第四行～第六行是端口寄存器PORTB口的RBO、RB1、RB6三位的定義，以便在后續(xù)程序中對(duì)其賦值之用。
第七行是RBO、RB1、RB6三位的定義注釋。
第八行是延時(shí)函數(shù)的定義第九行到結(jié)尾的功能(參看相關(guān)注釋)。
關(guān)于端口寄存器的位表達(dá)方式。在用C語言編寫PIC單片機(jī)源文件時(shí)，一旦端口的位被定義，即(以端口PORTB為例);#daefine PORTBIT (ddd，bit)((unsigned)(&ddd) 8+(bie))，在該條件下，端口PORTB的位有兩種表達(dá)方式，在C程序中均是等效的。以PORTB的0位為例：
它們都是等效的。但一旦位定義中用了PORTB_ O.則在賦值時(shí)也應(yīng)用PORTB—O： 或位定義用了PORT_O，對(duì)應(yīng)賦值時(shí)也應(yīng)用PORT_O。
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