PIC单片机的C语言.ppt

PIC单片机的C语言编程 一 PIC单片机C语言编程简介用C语言来开发单片机系统软件最大的好处是编写代码效率高 软件调试直观 维护升级方便 代码的重复利用率高等 因此C语言编程在单片机系统设计中已得到越来越广泛的运用 PIC单片机的软件开发 同样可以用C语言实现 Microchip公司没有自行开发PIC单片机的C语言编译器 但其他公司有开发众多支持PIC单片机的C语言编译器 常见的有Hitech CCS IAR Bytecraft等公司 其中最常用的是Hitech公司的PICC编译器 它稳定可靠 编译生成的代码效率高 在用PIC单片机开发者中得到广泛认可 Hitech PICC编译器基本上符合ANSIC标准 但是不支持函数的递归调用 其主要原因是因为PIC单片机特殊的堆栈结构 PIC单片机的堆栈是硬件实现的 其深度已随芯片固定 无法实现需要大量堆栈操作的递归算法 二 PICCC编译器的安装PICCC编译器可以运行在Windows操作系统上 可以在MPLABIDE集成开发环境下进行项目开发 下面介绍在MPLABIDE7 00集成环境下安装和设置PICCV8 05PL1PICC编译器 以及在此环境下编译和调试源程序的基本方法 PICCC编译器的安装 安装PICCV8 05PL1运行文件picc8 05 pl1 exe即可进入安装过程 在安装过程中会出现下图所示的编译器安装路径和磁盘空间需求情况的提示画面 注意 应使用英文路径和文件名 不要使用中文 图中的C HT PIC是编译器缺省安装路径 若要改变安装路径 可以通过Browse按钮选择安装路径 指定路径后 单击图中的Next按钮 出现如下所示的开始安装PICCV8 05PL1编译器画面 单击图中Next按钮 会进入PICCC编译器安装过程 经过一段时间后 出现如下所示的提示画面 单击画面上的 是 按钮 安装即成功 并要求重新启动 激活PICCC编译器安装完PICCV8 05PL1编译器 其安装目录下还有一个picc mplab6 setup exe文件 这是PICCV8 05PL1编译器运行在MPLABV6 0以上版本的支持文件 PICCV8 05PL1编译器在安装完成后应在激活后使用 如果不激活只能作为DEMO版使用 DEMO版使用有时间限制 PICCV8 05PL1编译器的激活方法是 单击PICC编译器开始菜单中的CompilerActivation项 可出现如下所示的编译器激活窗口 找到激活编译器所需的Serial CompanyName Registration和Activation项的相关信息 分别填入编译器激活窗口对应的文本框中 单击 下一步 按钮 编译器即被激活 PICCC编译器的启动运行PICCC编译器安装完成后 便可以在MPLABIDE集成开发环境下运行 设置PICC的编译环境 设置PICC的编译环境为便于PICC编译器的编译环境设置 应先在MPLABIDE集成开发环境下创建一个PICCC编译器的项目 创建项目具体操作步骤如下 第1步 启动MPLABIDE7 00集成开发环境窗口 第2步 选择集成开发环境中的Project New菜单项 打开如下所示的新项目对话框 在此对话框中设置项目名和项目路径 第3步 在项目名文本框中输入项目名led 在项目路径文本框中输入项目路径D led 也可以通过单击Browse按钮选择项目名的保存路径 第4步 单击新项目对话框的OK按钮 出现如下所示的项目树窗口 说明项目已经建立 选择器件在开始其他工作之前 应先选择开发过程中所需器件 其操作过程如下所示 首先在MPLAB集成开发环境中打开Configure菜单 然后单击SelectDevice菜单项 弹出如下所示的器件选择对话框 此处可以选择PICl6F877A作为开发芯片 设置项目 选择语言组件在创建项目和选定器件后 接下来就可以设置工程的编译环境 首先介绍语言组件的设置 操作步骤如下 第1步 在MPLAB集成开发环境中打开Project SelectLanguageToolsuite菜单 弹出如下的选择语言组件对话框 第2步 上图所示对话框用来选择开发工具组件 在ActiveToolsuite下拉列表框中选择HI TECHPICCToolsuite作为开发工具组件 然后在ToolsuiteContents列表框中选择PICCCompiler项 如下图所示 第3步 单击对话框中的Browse按钮 弹出如下图所示的打开文件对话框 在缺省PICCV8 05PL1编译器安装目录C HT PIC bin 下 选择plcc exe作为编译程序 然后单击 打开 按钮 可以发现PICCCompiler项已选择picc exe作为编译程序 同样 PICCAssembler和PICCLinker都选择picc exe作为汇编和链接程序 如下图所示 第4步 选择完成后 单击上图OK按钮 完成选择工具组件的工作 设置语言组件其操作步骤如下 第1步 在MPLAB中打开Project SetLanguageToolsuite菜单 弹出如下图所示的设置语言组件对话框 第2步 在设置语言组件对话框中 选择HI TECHPICCToolsuite项 单击HI TECHPICCToolsuite项前的 号 打开目录树 如下图所示 上图中 子目录Executables下 PICCCompiler PICCAssembler和PICCLinker在选择语言工具组件中都已选择picc exe作为编译 汇编 链接的处理程序 第3步 在目录树的子目录DefaultSearchPaths Directories下 IncludeSearchPath和LibrarySearchPath分别选择C HT PIC include和C HT PIC lib作为搜索路径 第4步 设置完包含文件路径和库文件路径后 在设置语言组件的对话框中 单击OK按钮 设置语言组件完成 至此PICC的项目设置完毕 可以对项目进行编译 调试和运行了 三 PICC基本编程 PICC中的基本变量类型PICC支持的基本变量类型见下表 PICC中的高级变量基于上表的基本变量 除了bit型位变量外 PICC完全支持数组 结构和联合等复合型高级变量 这和标准的C语言所支持的高级变量类型没有什么区别 例如 数组 unsignedintdata 10 结构体 structcommInData unsignedcharinBuff 8 unsignedchargetPtr putPtr 联合体 unionint Byte unsignedcharc 2 unsignedinti PICC对数据寄存器bank的管理在PIC单片机编程时 单片机数据寄存器的bank是由编程员管理的 因此在定义变量时必须决定这些变量具体放在哪一个bank中 缺省时 所定义的变量将被定位在bank0中 例如下面所定义的这些变量 unsignedcharbuffer 32 bitflag1 flag2 floatval 8 以上变量都是分布在bank0中 定义在其它bank内的变量前面必须加上相应的bank序号 例如 bank1unsignedcharbuffer 32 变量定位在bank1中bank2bitflag1 flag2 变量定位在bank2中bank3floatval 8 变量定位在bank3中 volatile修饰词PICC中还有一个特殊的变量修饰词 volatile 用来说明一个变量的值是会随机变化的 即使程序没有刻意对它进行任何赋值操作 在单片机中 作为输入的IO端口其内容将是随意变化的 很多特殊功能寄存器的值也将随着指令的运行而动态改变 所有这种类型的变量必须将它们明确定义成 volatile 类型 例如 volatileunsignedcharSTATUS 0 x03 volatilebitcommFlag 标准库函数PICC提供了较完整的C标准库函数支持 其中包括数学运算函数和字符串操作函数 在程序中使用这些现成的库函数时需要注意的是入口参数必须在bank0中 如果需要用到数学函数 则用 include 包含头文件 如果要使用字符串操作函数 就需要包含 include 头文件 在这些头文件中提供了函数类型的声明 直接查看这些头文件就可以知道PICC提供了哪些标准库函数 C语言中的格式化输出函数 printf sprintf 用在单片机的程序中时要特别谨慎 printf sprintf是一个非常大的函数 一旦使用 你的程序代码长度就会增加很多 C和汇编混合编程 用C语言进行单片机应用程序开发时经常要使用汇编语句 比如 单片机的一些特殊指令操作在标准的C语言语法中没有直接对应的描述 例如PIC单片机的清看门狗指令 clrwdt 和休眠指令 sleep 这样 一个项目中就会出现C和汇编混合编程的情形 我们在此讨论一些混合编程的基本方法和技巧 在C原程序中直接嵌入汇编指令是最直接最容易的方法 如果只需要嵌入少量几条的汇编指令 PICC提供了一个类似于函数的语句 asm clrwdt 双引号中可以编写任何一条PIC的标准汇编指令 例如 for asm clrwdt 清看门狗asm sleep 休眠asm nop 空操作延时 如果需要编写一段连续的汇编指令 PICC支持另外一种语法描述 用 asm 开始汇编指令段 用 endasm 结束 例如下面的一段嵌入汇编指令实现了将0 x20 0 x7F间的RAM全部清零 asmmovlw0 x20movwf FSRclrf INDFincf FSR fbtfss FSR 7goto 3 endasm 四 编程实例 PICC的头文件PICC支持下的C程序代码中一定要包含pic h头文件 该文件安装在HT PIC include目录下 它是很多头文件的集合 C编译器在pic h中根据用户选择的芯片自动载入相应的其它头文件 例如用户选择的芯片是PIC16F877 则pic h会把pic1687x h载入 例如用户选择的芯片是PIC16F877A 则pic h会把pic168xa h载入 载入的头文件中其实是声明芯片的寄存器和一些函数 例如以下程序片段 staticvolatileunsignedcharTMR0 0 x01 staticvolatileunsignedcharPCL 0 x02 staticvolatileunsignedcharSTATUS 0 x03 staticvolatileunsignedcharPORTA 0 x05 staticvolatileunsignedcharPORTB 0 x06 staticunsignedcharbank1OPTION 0 x81 staticunsignedcharbank1TRISA 0 x85 staticunsignedcharbank1TRISB 0 x86 符号表示地址的意思 这些声明和PIC汇编中的定义寄存器是差不多的 例如 TMR0EQU0 x01 PCLEQU0 x02 STATUSEQU0X03 对于特殊功能寄存器的位地址在头文件中也有定义 比如PORTB端口的位地址定义如下 PORTBbits staticvolatilebitRB7 unsigned 其中RB7代表PORTB的bit7 我们可以模仿pic h文件的定义方法定义RAM中文件寄存器的方法 定义bank0的20h 21h 22h为文件寄存器以及他们的位地址 假设我们把20h取名RAM20H 其位地址分别是RAM20H7 RAM20H021h取名RAM21H 其位地址分别是RAM21H7 RAM21H022h取名RAM22H 其位地址分别是RAM22H7 RAM22H0 定义如下 staticvolatileunsignedcharRAM20H 0 x20 staticvolatileunsignedcharRAM21H 0 x21 staticvolatileunsignedcharRAM22H 0 x22 RAM20H的位地址定义如下 staticvolatilebitRAM20H7 unsigned RAH21H和RAH22H的位地址也可以类似定义 staticvolatilebitRAM21H7 unsigned 将这些定义加入到相应的头文件中 或者直接写在源程序中 这样就可以直接对通过变量RAM20H对bank0的20h单元进行字节操作 可以通过RAM20H7 RAM20H0对bank0的20h单元进行位操作 例如 includemain RAM20H 0 x20 把0 x20赋值给20hRAM21H 0 x21 把0 x21赋值给21hRAM22H RAM20H RAM21H while 1 以上程序中假设RAM20H RAM21H和RAM22H的声明已经加入到相应的头文件中 那么在源程序中就可以直接使用 简单的PICC程序 例1 由于PIC16F877指令系统中没有乘 除指令 用汇编语言编写乘 除运算难度较大 特别是多字节运算时 可以用C语言编写就十分简便 includemain RAM20H 0 x20 RAM21H 0 x05 RAM22H RAM20H RAM21H while 1 C和汇编的混合编程 例2 该例能将文件寄存器20h的低4位放入21h 高4位放入22h includemain RAM20H 0 x35 asmMOVF20H WANDLW0FHMOVWF21HSWAPF20H WANDLW0FHMOVWF22H endasmwhile 1 说明 上例中 为了程序的可读性好就要减少汇编指令的使用量 由于C语言中没有SWAPF功能的语句 程序编程如下 includemain RAM20H 0 x35 RAM22H RAM20H RAM21H RAM20H 说明 程序中SWAPF0 x22 F中的F已经定义过了 可以直接使用F 例3 比较大小 判断21h和20h中数值的大小 大的放入到22h中 includemain if RAM21H RAM20H RAM22H RAM21H elseRAM22H RAM20H while 1 例4 对RAM中从30h开始的50个单元清零 用汇编编制 COUNTEQU20H 指定20H寄存器为循环变量FSREQU04H 指定FSR为04HINDFEQU00H 指定INDF为00H MOVLWD 50 给循环变量赋初值MOVWFCOUNTMOVLW30H 将30H FSRMOVWFFSRNEXTCLRFINDF 间接寻址INCFFSR 1 地址指针内容加1 指向下一单元DECFSZCOUNT 1 计数值减1 结果为0就 跳过下一条指令到STOP处GOTONEXT 跳转回去并执行下一次循环STOPGOTOSTOP 停机 混合编制 includecharCOUNT 定义全局变量main COUNT 50 FSR 0 x30 asmINDFEQU00HNEXTCLRFINDFINCF FSR FDECFSZ COUNT FGOTONEXT endasmwhile 1 说明 只要是C语言中定义的变量 在汇编中对其寻址时一定要用下划线 实际上在头文件中INDF也有定义可以直接使用 那么上面的程序可以修改如下 includecharCOUNT 定义全局变量main COUNT 50 FSR 0 x30 INDF 0 asmNEXTCLRF INDFINCF FSR FDECFSZ COUNT FGOTONEXT endasmwhile 1 用C编制 说明 假如程序员了解了FSR和INDF的工作原理后 上面的程序可以完全用C语言实现 includecharCOUNT 定义全局变量main COUNT 50 FSR 0 x30 INDF 0 NEXT INDF 0 FSR if COUNT 0 gotoNEXT while 1 说明 用C语言编写可读性强 但是占用的资源会多 PICC的指向RAM的指针 例5 将30h 31h 32h单元中最大的数放入40h includestaticvolatileunsignedcharadd1 0 x30 staticvolatileunsignedcharadd2 0 x31 staticvolatileunsignedcharadd3 0 x32 staticvolatileunsignedcharadd 0 x40 main 绝对地址定位 add1 0 x51 add2 0 x5 add3 0 x60 if add1 add2 add add1 elseadd add2 if add3 add add add3 while 1 说明 本例中add1 add2 add3和add本质上都是地址 因此它们都是指向RAM的指针 在PICC中用指针进行寻址是通过FSR间接寻址的 因此add1 0 x51以及add add1都是以间接寻址方式进行赋值的 以上程序中的指针add1 add2 add3和add都是指向bank0 假如要定义指向其他bank的指针也是可以的 例如 include 将绝对地址定位在不同的体staticvolatileunsignedcharadd1 0 x30 实际地址 30hbank1staticvolatileunsignedcharadd2 0 x31 实际地址 80h 31h 0B1h bank2staticvolatileunsignedcharadd3 0 x32 实际地址 80h 2 32h 132hbank3staticvolatileunsignedcharadd 0 x40 实际地址 80h 3 40h 1c0hintx y z voidcomparison if x y z x elsez y main add1 0 x31 add2 0 x34 add3 0 x28 x add1 y add2 comparison x z y add3 comparison add z while 1 也可以直接对三个常数进行比较大小 然后将最大的数存放在于bank3的某单元中 include 符号定义 definex data0 xe0 definey data0 x60 definez data0 x90 bank3staticvolatileunsignedcharadd 0 x40 实际地址 80h 3 40h 1c0hintx y z voidcomparison if x y z x elsez y main x x data y y data comparison x z y z data comparison add z while 1