PIC 單片機(jī) C 語言編程簡介(3)
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PICC 會(huì)自動(dòng)加入代碼實(shí)現(xiàn)中斷現(xiàn)場(chǎng)的保護(hù)，并在中斷結(jié)束時(shí)自動(dòng)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，所以編程
員無需象編寫匯編程序那樣加入中斷現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)的額外指令語句。但如果在中斷服務(wù)程
序中需要修改某些全局變量時(shí)，是否需要保護(hù)這些變量的初值將由編程員自己決定和實(shí)施。
用 C 語言編寫中斷服務(wù)程序必須遵循高效的原則：
&O1540;
&O1540;
遞歸調(diào)用的問題，此函數(shù)必須為中斷服務(wù)獨(dú)家專用。既如此，不妨把原本要寫在其
它函數(shù)內(nèi)的代碼直接寫在中斷服務(wù)程序中。
&O1540;
算不出現(xiàn)遞歸調(diào)用的問題，光在中斷入口和出口處為了保護(hù)和恢復(fù)這些中間臨時(shí)變
量就需要大量的開銷，嚴(yán)重影響中斷服務(wù)的效率。
中檔系列 PIC 單片機(jī)的中斷入口只有一個(gè)，因此整個(gè)程序中只能有一個(gè)中斷服務(wù)函數(shù)。
11.6.5
PICC 提供了較完整的 C 標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)支持，其中包括數(shù)學(xué)運(yùn)算函數(shù)和字符串操作函數(shù)。
在程序中使用這些現(xiàn)成的庫函數(shù)時(shí)需要注意的是入口參數(shù)必須在 bank0 中。
如果需要用到數(shù)學(xué)函數(shù)，則應(yīng)在程序前
用字符串操作函數(shù)，就需要包含“#include ”頭文件。在這些頭文件中提供了函數(shù)
類型的聲明。通過直接查看這些頭文件就可以知道 PICC 提供了哪些標(biāo)準(zhǔn)庫函數(shù)。
C
printf/sprintf 是一個(gè)非常大的函數(shù)，一旦使用，你的程序代碼長度就會(huì)增加很多。除非是在
編寫試驗(yàn)性質(zhì)的代碼，可以考慮使用格式化打印函數(shù)以簡化測(cè)試程序；一般的最終產(chǎn)品設(shè)計(jì)
都是自己編寫最精簡的代碼實(shí)現(xiàn)特定格式的數(shù)據(jù)顯示和輸出。本來，在單片機(jī)應(yīng)用中輸出的
數(shù)據(jù)格式都相對(duì)簡單而且固定，實(shí)現(xiàn)起來應(yīng)該很容易。
對(duì)于標(biāo)準(zhǔn) C 語言的控制臺(tái)輸入（scanf）／輸出（printf）函數(shù)，PICC 需要用戶自己編寫
其底層函數(shù) getch()和 putch()。在單片機(jī)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn) scanf/printf 本來就沒什么太多意義，如
果一定要實(shí)現(xiàn)，只要編寫好特定的
出格式化的數(shù)據(jù)。
11.7
PICC 定義特殊區(qū)域值
PICC 提供了相關(guān)的預(yù)處理指令以實(shí)現(xiàn)在原程序中定義單片機(jī)的配置字和標(biāo)記單元。
11.7.1
在原程序中定義 PIC 單片機(jī)工作配置字的重要性在前面章節(jié)中已經(jīng)闡述。在用 PICC 寫
程序時(shí)同樣可以在 C 原程序中定義，具體方式如下：
__CONFIG (HS & UNPROTECT & PWRTEN & BORDIS & WDTEN);
上面的關(guān)鍵詞“__CONFIG”（注意前面有兩個(gè)下劃線符）專門用于是芯片配置字的設(shè)
定，后面括號(hào)中的各項(xiàng)配置位符號(hào)在特定型號(hào)單片機(jī)的頭文件中已經(jīng)定義（注意不是
頭文件），相互之間用邏輯“與”操作符組合在一起。這樣定義的配置字信息最后將和程序
代碼一起放入同一個(gè) HEX 文件。
在這里列出了適用于
配置字定義方式類似，使用前查閱一下對(duì)應(yīng)的頭文件即可。
#define RC
#define HS
0x3FFF // RC 振蕩
0x3FFE // HS 模式
#define XT
#define LP
0x3FFD // XT 模式
0x3FFC // LP 模式
#define WDTEN
#define WDTDIS
#define PWRTEN
0x3FFB //
0x3FF7 //
#define PWRTDIS
#define BOREN
#define BORDIS
0x3FBF //
#define UNPROTECT
#define PROTECT
例 11-6 頭文件預(yù)定義的配置信息符號(hào)
11.7.2
PIC 單片機(jī)中的標(biāo)記單元定義可以用下面的__IDLOC（注意前面有兩個(gè)下劃線符）預(yù)處
理指令實(shí)現(xiàn)，方法如下：
__IDLOC (1234);
其特殊之處是括號(hào)內(nèi)的值全部為 16 進(jìn)制數(shù)，不需要用“0x”引導(dǎo)。這樣上面的定義就設(shè)定
了標(biāo)記單元內(nèi)容為 01020304。
11.8
MPLAB-IDE 中實(shí)現(xiàn) PICC 的編譯選項(xiàng)設(shè)置
在 11.3 節(jié)中已經(jīng)介紹了如何實(shí)現(xiàn) PICC 和 MPLAB-IDE 開發(fā)平臺(tái)的掛接。一旦項(xiàng)目建立
成功、程序編寫完成后即可以通過 MPLAB 環(huán)境下的項(xiàng)目管理工具實(shí)現(xiàn)程序的編譯、連接和
調(diào)試。它們的含義分別
是：
－項(xiàng)目維護(hù)（Make）：MPLAB 檢查項(xiàng)目中的原程序文件，只編譯那些在上次編
譯后又被修改過的原程序，最后進(jìn)行連接；
－項(xiàng)目重建（Build All）：項(xiàng)目中的所有原程序文件，不管是否有修改，都將被
重新編譯一次，最后進(jìn)行連接。
也可以通過 Project 菜單選擇“Make”或“Build All”實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目編譯。不管采用何種方
式，在啟動(dòng)編譯過程前一般都要設(shè)定一些編譯選項(xiàng)。
11.8.1
在選擇 PICC 作為語言工具并建立了項(xiàng)目后，同樣通過菜單項(xiàng) Configure&O1616;Select Device
在 MPLAB 環(huán)境中選擇具體單片機(jī)型號(hào)。請(qǐng)回顧一下例 11-1 的代碼，我們?cè)谠绦蛞婚_始
使用了“#include ”實(shí)現(xiàn)了相關(guān)單片機(jī)的一些預(yù)定義符號(hào)的直接引用，但沒有具體指
明是哪一個(gè)型號(hào)。實(shí)際上，“pic.h”頭文件只是一個(gè)簡單的管理工具（條件判別），它會(huì)按照
MPLAB 所選擇的特定型號(hào)的單片機(jī)，把真正對(duì)應(yīng)的頭文件包含進(jìn)來。有興趣者可以直接用
文本編輯工具打開 pic.h 文件查看其是如何根據(jù)不同的單片機(jī)型號(hào)包含對(duì)應(yīng)的頭文件。
這樣對(duì)編程員而言，程序中只需加上一句“#include ”即可。
11.8.2
參考第三章
PICC 語言工具時(shí)對(duì)話框的內(nèi)容和用 MPAMS 匯編工具相比完全不同。圖 11-3 為 PICC 編譯
環(huán)境下普通選項(xiàng)設(shè)定的界面。
在此界面中用戶唯一能改變的是編譯器查找頭文件時(shí)的指定路徑（Include Path），實(shí)際
上如果編譯器安裝沒有問題，在此界面中這些普通選項(xiàng)的設(shè)定無需任何改動(dòng)，編譯器會(huì)自動(dòng)
到缺省認(rèn)定的路徑中（編譯器安裝后的相關(guān)路徑）查找編譯所需的各類文件。
%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/9.jpg" src="file:///F:/data/%C3%83%C2%8F%C3%83%C2%82%C3%83%C2%94%C3%83%C2%98/PIC%C3%82%C2%B5%C3%82%C2%A5%C3%83%C2%86%C3%82%C2%AC%C3%82%C2%BB%C3%83%C2%BAC%C3%83%C2%93%C3%83%C2%AF%C3%83%C2%91%C3%83%C2%94%C3%82%C2%B1%C3%83%C2%A0%3Cwbr%3E%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/9.jpg" />
圖 11-3
11.8.3
全局選項(xiàng)將影響項(xiàng)目中所有 C 和匯編原程序的編譯，詳細(xì)的設(shè)定內(nèi)容見圖 11-4。其中
必須關(guān)注的有：
&O1540;
就必須打鉤選中。這樣編譯后的結(jié)果就能保證
分的程序和數(shù)據(jù)空間）不被應(yīng)用程序所占用。
&O1540;
是無符號(hào)數(shù)。如果在設(shè)計(jì)中需要使用帶符號(hào)的‘char’型變量，此項(xiàng)就應(yīng)該被選中。
&O1540;
‘double’型的雙精度浮點(diǎn)數(shù)變量的實(shí)現(xiàn)長度為 24 位（等同于普通 float 型浮點(diǎn)數(shù)）。
在這里可以選擇使其長度達(dá) 32 位。這樣數(shù)值計(jì)算的精度將得到提高，但代碼長度
將增加，計(jì)算速度也會(huì)降低，所以請(qǐng)?jiān)跈?quán)衡利弊后作出你自己的決定。
11.8.4
項(xiàng)目中所有的 C 原程序都將通過 C 編譯器編譯成機(jī)器碼，這些選項(xiàng)決定了 C 編譯器是
如何工作的。所有選項(xiàng)又分為兩組：普通選項(xiàng)（General）和高級(jí)選項(xiàng)（Advanced），分別見
圖 11-5A 和 11-5B。
C 編譯器的普通選項(xiàng)最重要的就是針對(duì)代碼優(yōu)化的設(shè)定。如果沒有特殊原因，應(yīng)該設(shè)定
全局優(yōu)化級(jí)別為 9 級(jí)（最高級(jí)別優(yōu)化），同時(shí)使用匯編級(jí)優(yōu)化，這樣最終得到的代碼效率最
高（長度和執(zhí)行速度兩方面）。按筆者的使用經(jīng)驗(yàn)，僅從代碼長度去比較，使用最高級(jí)別優(yōu)
化后代碼長度至少可以減少 20%（2K 字以上的程序）。而且 PICC 的優(yōu)化器相當(dāng)可靠，一般
%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/11.jpg" src="file:///F:/data/%C3%83%C2%8F%C3%83%C2%82%C3%83%C2%94%C3%83%C2%98/PIC%C3%82%C2%B5%C3%82%C2%A5%C3%83%C2%86%C3%82%C2%AC%C3%82%C2%BB%C3%83%C2%BAC%C3%83%C2%93%C3%83%C2%AF%C3%83%C2%91%C3%83%C2%94%C3%82%C2%B1%C3%83%C2%A0%3Cwbr%3E%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/11.jpg" />
（A）常用選項(xiàng)
不會(huì)因?yàn)槭褂脙?yōu)化從而使生成的程序出現(xiàn)錯(cuò)誤。碰到的一些問題也基本都是用戶編寫的原程
序有漏洞所導(dǎo)致，例如一些變量應(yīng)該是 volatile 型但編程員沒有明確定義，在優(yōu)化前程序可
以正常運(yùn)行，一旦使用優(yōu)化，程序運(yùn)行就出現(xiàn)異常。顯然，把出現(xiàn)的這些問題歸罪到編譯器
是毫無道理的。
使用優(yōu)化后可能對(duì)原程序級(jí)的調(diào)試帶來一些不便之處。因 PICC 可能會(huì)重組編譯后的代
碼，例如多處重復(fù)的代碼可能會(huì)改成同一個(gè)子程序調(diào)用以節(jié)約程序空間，這樣在調(diào)試過程中
跟蹤原程序時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)程序亂跳的現(xiàn)象，這基本是正常的。若為了強(qiáng)調(diào)更直觀的代碼調(diào)試
過程，你可以將優(yōu)化級(jí)別降低甚至關(guān)閉所有優(yōu)化功能，這樣調(diào)試時(shí)程序的運(yùn)行就可以按部就
班了。
C 編譯器的高級(jí)選項(xiàng)設(shè)定基本都是針對(duì)診斷信息輸出的，和生成的代碼無關(guān)。用得相對(duì)
較多的選項(xiàng)有：
&O1540;
中列出了每一行
條
題的輔助手段。如果你懷疑編譯器生成的代碼有錯(cuò)誤，不妨先產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的匯編列表
文件，看看在優(yōu)化前一條 C 語句被編譯后的匯編碼到底是什么。
&O1540;
（*.as），此時(shí)將不生成目標(biāo)文件，也不進(jìn)行最后的連接定位。這一選項(xiàng)在 C 和匯
編混合編程時(shí)特別有用。通過解讀 C 程序?qū)?yīng)的匯編指令，可以掌握 C 程序中存
取變量的具體方法，然后用在自己編寫的匯編指令中。我們將在稍后專門做介紹。
11.8.5
連接器 PICC Linker 的選項(xiàng)基本不用作太多的改變，在圖 11-6 的對(duì)話框中顯示了可設(shè)定的各類
項(xiàng)目。其中有兩項(xiàng)有用的信息輸出可以考慮加以利用：
&O1540;
序用到的變量的具體物理地址；所有函數(shù)的入口地址；函數(shù)相互之間調(diào)用的層次關(guān)系和深度等。這
些信息對(duì)于程序的調(diào)試將非常有用。此文件將以擴(kuò)展名“*.map”的形式存放在同一個(gè)項(xiàng)目路徑
下，需要時(shí)可以用任何文本編輯器打開觀察。
%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/13.jpg" src="file:///F:/data/%C3%83%C2%8F%C3%83%C2%82%C3%83%C2%94%C3%83%C2%98/PIC%C3%82%C2%B5%C3%82%C2%A5%C3%83%C2%86%C3%82%C2%AC%C3%82%C2%BB%C3%83%C2%BAC%C3%83%C2%93%C3%83%C2%AF%C3%83%C2%91%C3%83%C2%94%C3%82%C2%B1%C3%83%C2%A0%3Cwbr%3E%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%BD%C3%83%C2%8C%C3%82%C2%B3%C3%83%C2%8C.files/13.jpg" />
圖 11-6
&O1540;
了解到程序空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間資源分配的細(xì)節(jié)。下面列舉了在一個(gè)項(xiàng)目編譯后實(shí)際的內(nèi)存使用
信息，為方便理解筆者用“//”添加了一些注釋：
Psect Usage Map:
Psect
----------|------------------------------|--------------------
powerup
intentry
intcode
intret
init
end_init
clrtext
const3
const
const2
text
text
float_te
rbss_0
temp
nvram
intsave
intsave
intsave_1 | Saved copy of W in bank 1
rbit_0
config
Memory Usage Map:
//程序空間代碼定位地址分布
//存儲(chǔ)空間使用情況報(bào)告
Program
Program
//bank0 數(shù)據(jù)空間變量地址分布
Bank
Bank
//bank1 數(shù)據(jù)空間變量地址分布
Bank 1 RAM
//bank0 數(shù)據(jù)空間位變量地址分布
Bank 0 Bits
//配置字地址
Config Data
Program statistics:
//程序總體資源消耗統(tǒng)計(jì)
Total ROM used
Total RAM used
例 11-7
11.8.6
PICC 環(huán)境提供了自己的匯編編譯器，它和 Microchip 公司提供的 MPASM 編譯器在原
程序的語法表達(dá)方面要求稍有不同。另外，PICC 的匯編編譯器要求輸入原程序文件的擴(kuò)展
名是“*.as”，而 MPASM 缺省認(rèn)定的原程序以“*.asm”為擴(kuò)展名。
在基于 PICC 編譯環(huán)境下開發(fā) PIC 單片機(jī)的 C 語言應(yīng)用程序時(shí)基本無需關(guān)心其匯編編譯
器，除非是在混合語言編程時(shí)用匯編語言編寫完整的匯編原程序模塊文件。其編譯選項(xiàng)設(shè)定
的對(duì)話框見圖 11-7，最重要的是優(yōu)化使能控制項(xiàng)“Enable optimization”,一般情況下應(yīng)該使
用匯編器的優(yōu)化以節(jié)約程序空間。
評(píng)論