2022年单片机原理与C程序设计基础教程2

重点内容：程序设计及编程方法KeilC51和A51接口编程基础C与汇编语言混合编程实现模块化程序设计本章小结第6章C与汇编语言混合编程一、程序设计及编程方法无论是高级语言还是汇编语言，源程序都要转换成目标代码(机器语言)单片机才能执行。在Kell中程序的编译过程如图6.1所示。C语言程序经过c51编译器、汇编语言程序经过汇编器编译后可以产生浮动地址目标程序，经过连接定位器生成十六进制的可执行文件。1、单片机程序编制过程二、KeilC51和A51接口编程基础1．A51中的段A51中的代码及数据分为不同的段，各段及功能如表6-1所示。1、宏汇编器A51二、KeilC51和A51接口编程基础A51中保留了些关键字如表6-2所示。1、宏汇编器A51二、KeilC51和A51接口编程基础2．A51中的伪指令宏汇编器A51有一些伪指令，可以让我们定义符号值，预留和初始化内存，以及控制代码的位置。下面主要介绍在混合编程中会经常碰到的程序连接伪指令和段伪指令。（1）程序连接伪指令程序连接伪指令可以使我们通过允许模块间的引用和和模块的命名来实现各模块之间通信。①PUBLIC伪指令PUBLIC列出将在其它目标模块中使用的符号。伪指令PUBLIC使指定符号在生成的目标模块中可用。这实际上就是把这些符号的名称公用化。伪指令PUBLIC的格式如下：PUBLIC符号PUBLIC指令后可以指定多个符号名，各个名字之间用逗号隔开。例如：PUBLICTimer0_Init//指定一个外部可以使用的函数名。1、宏汇编器A51二、KeilC51和A51接口编程基础②EXTERN/EXTRNEXTERN/EXTRN指令与PUBLIC指令对应，如果要使用其他模块中的符号，则必须用EXTERN/EXTRN指令进行说明。指令格式为：EXTRNclass:type(symbol,symbol...)EXTERNclass:type(symbol,symbol...)class是该符号被定义处的存储空间类型，可以是下列类型之一：BIT,CODE,CONST,DATA,EBIT,ECONST,EDATA,ECODE,HDATA,HCONST,IDATA,XDATA,或NUMBER（声明一个无类型符号）；type是外部符号的符号类型，可以是下列类型之一：BYTE,WORD,DWORD,NEAR,FAR。symbol是一个外部符号名。例如：EXTRNCODE(PUT_CRLF),DATA(BUFFER)EXTERNCODE(BINASC,ASCBIN)EXTRNNUMBER(TABLE_SIZE)EXTERNCODE:FAR(main)EXTRNEDATA:BYTE(VALUE,COUNT)EXTRNNCONST:DWORD(LIMIT)通过以上指令说明后，本程序段中才可以访问外部变量。1、宏汇编器A513． C51函数的参数传递规则无论是高级语言还是汇编语言，源程序都要转换成目标代码(机器语言)单片机才能执行。L1=0;//点亮灯voidmain(void)1、C语言中嵌入汇编语言下面主要介绍在混合编程中会经常碰到的程序连接伪指令和段伪指令。在大型一些的项目中，需要汇编语言实现的功能比较复杂时，这时需要用汇编语言编写函数，此时就要用到C51程序调用汇编函数的方法。需要说明的是，用户不必先写汇编函数的C代码，而是直接写汇编语言代码，然后完成C51与汇编函数的相互调用。ucharfunc(ucharx,uchary);/*函数func原型声明*/DTESEGMENTCODE;选择DTE为当前段本章主要介绍了单片机的混合编程，详细介绍了单片机的混合编程的原理、C51/A51的相关知识以及C语言汇编语言混合编程的三种形式。ucharfunc(ucharx,uchary);/*函数func原型声明*/delay(50);//延时二、KeilC51和A51接口编程基础这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。二、KeilC51和A51接口编程基础③NAMENAME指令用来标识当前模块。指令格式为：NAME目标模块名目标模块名最多可包含40个字符，此模块名与对应该模块的文件名无关，每个模块只能有一个模块名，如果源程序中没有给出模块名，则以不带扩展名的文件名做为模块名。（2）段伪指令一个段是一个代码或数据存储块，它根据汇编器从x51汇编源文件中的代码或数据创建。我们在源模块中怎样使用段，取决于我们的应用的复杂度。较小的应用需要较少的存储空间，一般比大型多模块应用的复杂度低。下面分别介绍。①RSEG(RelocatableSegment)RSEG为再定位段指令，用于选择一个已经在前面定义的再定位段做为当前段。指令格式为：RSEG段名段名必须是在前面已经声明过了的可再定位段。1、宏汇编器A51二、KeilC51和A51接口编程基础1．C51函数名的转换及其命名规则C51程序模块编译成目标文件后，其中的函数名依据其定义的性质不同会转换为不同的函数名，因此，在C和汇编程序的相互调用中，要求汇编程序必须服从这种函数名的转换规则，否则，将无法调用到所需的函数或出现错误。C51中函数名的转换规则如表6-3所列。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础2． C51函数及其相关段的命名规则一个C51源程序模块被编译后，其中的每一个函数以“？PR？函数名？模块名”为名的命名规则被分配到一个独立的CODE段。例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。如果一个函数包含有data和bit对象的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE和？函数名？BIT”命令规则建立一个data和bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移值为零。这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。另外，这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，故可被L51连接/定位器作覆盖分析。依赖于所使用的存储器模式，这些段的段名按表6-4所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础2． C51函数及其相关段的命名规则一个C51源程序模块被编译后，其中的每一个函数以“？PR？函数名？模块名”为名的命名规则被分配到一个独立的CODE段。例如，如果模块“FUNC51”内包含一个名为“func”的函数，则其CODE段的名字是“？PR？FUNC？FUNC51”。如果一个函数包含有data和bit对象的局部变量，编译器将按“？函数名？BYTE和？函数名？BIT”命令规则建立一个data和bit段，它们代表所要传递参数的起始位置，其偏移值为零。这些段是公开的，因而它们的地址可被其它模块访问。另外，这些段被编译器赋予“OVERLAYABLE”标志，故可被L51连接/定位器作覆盖分析。依赖于所使用的存储器模式，这些段的段名按表6-4所列规则命名，在相互调用时，汇编语言必须服从C51有关段名的命名规则。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础3． C51函数的参数传递规则在C51中调用汇编程序进行参数传递关键在于要弄清C51函数的参数传递规则.在C51中调用汇编程序进行参数传递的方式有两种：一种是通过寄存器传递参数;一种是通过固定存储区传递。（1）通过寄存器传递参数C和汇编接口的关键在于要弄清C函数的参数传递规则。KeilC51具有特定的参数传递规则，这就为二者的接口提供了条件。KeilC51函数最多可通过CPU寄存器传递三个参数，这种传递技术的优点是可产生与汇编语言相比的高效代码。表6-5是利用寄存器传递参数的规则。表6-5中，int型和long型数据传递时高位数据在低位寄存器中，低位数据在高位寄存器中；float型数据满足32位的IEEE格式，指数和符号位在R7中；通用指针存储类型在R3中，高位在R2中。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础函数参数传递举例情况如表6-6所示。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础（2）通过固定存储区传递如果参数较多而使得寄存器不够用时，部分参数将在固定的存储区域内传送，这种混合的情况有时会令用户在弄清每一个参数的传递方式时发生困难。如果在源程序中选择了编译控制命令“#pragmaNOREGPARMS”，则所有参数传递都发生在固定的存储区域，所使用的地址空间依赖于所选择的存储器模式。这种参数传递技术的优点是传递途径非常清晰，缺点是代码效率不高，速度较慢。用固定存储区传递参数给汇编程序，参数段首地址用段名“?function-name?BYTE”和“?function-name?BIT”保存，function-name为函数的名称，其中“,?function-name?BIT”保存位参数段首地址，“?function-name?BYTE”保存别的参数段首地址,即使通过寄存器传递参数，参数也将在这些段中分配空间,参数按声明的先后在每个段中顺序保存。用做参数传递的固定存储区可在内部数据区或外部数据区，这由存储模式决定.Small模式的参数段用内部数据区，Compact和Large模式用外部数据区。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础（3）函数返回值当函数具有返回值时，也需传递参数，这种返回值参数的传递均是通过CPU内部寄存器完成，其传递规则如表6-7所示。2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础【例6-1】C51的函数名转换规则、段命名规则及参数传递规则举例。/*------------------------------------------------------------功能：计算x/y--------------------------------------------------------------*/#include<reg51.h>#defineucharunsignedcharucharfunc(ucharx,uchary);/*函数func原型声明*/voidmain(void)/*主函数*/{func(0x12,0x34);/*调用函数func*/}ucharfunc(ucharx,uchary)/*函数func*/{return(x/y);/*计算x/y并返回结果*/}2、C51编译器二、KeilC51和A51接口编程基础;**************************************************************;文件名：ASM.SRC;说明：此文件是ASM.C编译后的汇编输出文件(限于篇幅，有所省略);**************************************************************?PR?main?ASMSEGMENTCODE;主函数main代码段声明?PR?_func?ASMSEGMENTCODE;函数func代码段声明PUBLIC_func;公开函数名以便可被其它模块调用PUBLICmainRSEG?PR?main?ASMmain:;主函数代码段起始;;{;func(0x12,0x34);MOVR7,#02H;R7传递第一个char参数MOVR5,#034H;R5传递第二个char参数LCALL_func;调用函数func;}RET;返回;ucharfunc(ucharx,uchary)RSEG?PR?_func?ASM_func:;函数func代码段起始;{;return(x/y);MOVA,R7;计算x/yMOVB,R5DIVABMOVR7,A;结果经R7返回;}RET;返回END;结束2、C51编译器三、C与汇编语言混合编程实现下面是C51文件中嵌入汇编语言的一般步骤：①通过预编译指令“#pragnaasm”和“#pragmaasm”在C语言代码中插入汇编语言代码，如：#include<at89x51.h>voidmain(void){….#pragmaasm//从此处插入汇编代码…...#pragmaendasm//结束汇编代码…..}1、C语言中嵌入汇编语言三、C与汇编语言混合编程实现②在Project窗口中包含汇编代码的C文件上右键，选择“Optionsfor...”命令，点击选择右边的“GenerateAssemblerSRCFile”和“AssembleSRCFile”，使检查框由灰色变成黑色状态，设置完成之后的对话框如图6.2所示。1、C语言中嵌入汇编语言三、C与汇编语言混合编程实现注意，如果没有做这一步编译时会出现如下错误：'asm/endasm'requiressrc-controltobeactive，无法通过编译。③根据选择的编译模式，把相应的库文件(如Small模式时，是Keil\C51\Lib\C51S.Lib)加入工程中，该文件必须作为工程的最后文件。如果没有做这一步编译时会出现如下警告：“UNRESOLVEDEXTERNALSYMBOL”。④编译，即可生成目标代码。1、C语言中嵌入汇编语言三、C与汇编语言混合编程实现前面介绍了在C51程序中直接嵌入汇编语言的方法，这适合汇编代码比较短的场合。在大型一些的项目中，需要汇编语言实现的功能比较复杂时，这时需要用汇编语言编写函数，此时就要用到C51程序调用汇编函数的方法。当然，有时候也需要用汇编调用C51函数。无论是C51调用汇编函数，还是汇编调用C51函数，其操作是完全一致的。当我们需要利用函数进行混合编程时，只需分别用C语言和汇编语言把函数写好，然后在C语言程序（汇编程序）中调用汇编函数（C函数）。当然我们也可以通过后面6.3.4的内容来编写汇编程序，这样大大减少了编程的时间，提高了效率。详细互调方法大家可以结合6.3.4节并参考实验6-1进行学习。2、C语言与汇编函数的互调三、C与汇编语言混合编程实现【例6-2】在keil中建立C和混合项目编程混合。首先我们新建一个工程，工程名为hunhe，在keil中建立C语言文件的项目读者已经非常熟悉了，只需要编制所需要的汇编语言程序并将其加入到项目中就可以了。建立如下程序：PUBLIC_DELAY;公共符号定义DTESEGMENTCODE;选择DTE为当前段RSEGDTE_DELAY: NOPDELA:MOVR1,#0F8H;延时LOP1:NOPNOPDJNZR1,LOP1DJNZR7,DELA；R7为C程序传递过来的参数EXIT: RETEND 3、混合项目文件编程三、C与汇编语言混合编程实现上面这个程序为一个用汇编程序编写的延时程序，将其保存为hunhe.A51。同时还用C编写一个程序，保存为Delay.c。程序清单如下：#include<reg52.H>externvoiddelay（unint）sbitL1=P1^3;//定义p1.3口输出即p1.3的SFR voidmain(void){unsignedchari=0;while(1){L1=0;//点亮灯delay(50);//延时L1=1;//熄灭灯delay(50);//延时}}3、混合项目文件编程三、C与汇编语言混合编程实现C51编译器提供了一个十分有用的编译控制指令“SRC”，在编写汇编语言程序时可以先按需要用C语言编写相应的函数，对该函数采用编译控制指令SRC进行编译，编译后将产生一个汇编语言源文件，该文件的扩展名为SRC，文件名与相应的C文件同名。在工作区的某个文件上点击右键，弹出如图6.4所示。4、Keil中的编译控制命令SRC三、C与汇编语言混合编程实现选择“Optionsforfile‘hunhe.c’”选项，出现如图6.5所示的对话框。然后将“GeneratedAssemblerSRCFile”前的勾划上并点击确定，编译连接之后就会自动生成后缀为SRC的汇编文件。4、Keil中的编译控制命令SRC三、C与汇编语言混合编程实现【例6-3】用带SRC选项的命令对C文件进行编译。首先编写的C程序如下：#include<reg52.H>voidmain(void){longi=0;while(1){L1=0;//点亮灯for(i=0;i<2540;i++);//延时L1=1;//熄灭灯for(i=0;i<2540;i++);//延时}}4、Keil中的编译控制命令SRC三、C与汇编语言混合编程实现【例6-