8051單片機的C語言程式設計

一、資料型別
（一）基本型別：
1. 位型別（bit）:1）是C51的擴充資料型別，用于訪問8051中可尋址的位單元，
2）8051支持兩種位型別：bit型和sbit型別，它們在記憶體中都只占一個二進制位，其值可以是1或0，
3）用bit定義的位變數在C51編譯器編譯時，在不同的時候位地址是可以變化的，
4）用sbit定義的位變數必須與8051系列單片機的一個可以尋址單元或可位尋址的位元組單元中的某一位
聯系在一起，在C51編譯器編譯時，其對應的位地址是不可以變化的，
2. 字符型（char）：1）有signed char和unsigned char之分，默認signed char，占一個位元組，
2）signed char定義帶符號位元組資料，位元組最高位用0表示正數，1表示負數，一補碼表示，數值
范圍-128~+127.
3）unsigned char定義無符號位元組資料或字符，可以存放一個位元組的無符號數，數值范圍0~255；
unsigned char還可以表示西文字符，占一個位元組，在計算機中用ASCII碼存放
3. 整型（int）：1）有signed int和unsigned int之分，默認signed int，占兩個位元組，
2）signed int，用于存放兩位元組帶符號數，以補碼表示，數值范圍-32768~+32767；
3）unsigned int，用于存放兩個位元組無符號數，數值范圍0~65535；
4. 長整型（long）:1）有signed long和unsigned long之分，默認signed long，占4個位元組；
2）signed long，用于存放4位元組帶符號數，以補碼表示，數值范圍-2147483648~+2147483648；
3）unsigned long，用于存放4個位元組無符號數，數值范圍0~4294967695；
5. 浮點型（float）：占4個位元組
6. 特殊功能暫存器型：1）這是C51的擴充的資料型別，用于訪問8051單片機中的特殊功能暫存器資料；
2）分為sfr和sfr16兩種，sfr為位元組型特殊功能暫存器型別，占一個位元組單元，利用它可以訪問
8051單片機內部所有的特殊功能暫存器；sfr16為2位元組特殊功能暫存器型別，占2進行個字
節單元，利用它可以訪問8051單片機內部所有2位元組的特殊功能暫存器，
3）在C51中對特殊功能暫存器的訪問必須先用sfr和sfr16進行宣告
（二）構造型別
1. 陣列型別（array）
2. 結構體型別（struct）
3. 共用體（union）
4. 列舉（enum）
（三）指標型別
指標型本身是一個變數，在這個變數中存放著指向另一個資料的地址，這個指標變數要占用一定的內 存單元，對于不 同的處理器器長度不一樣，在C51中指標的長度一般為1~3個位元組，
（四）空型別
二、C51的運算量
（一）常量
包括整型常量、浮點型常量、字符型常量、字串型常量
（二）變數
1. 存盤器型別
2. 特殊功能暫存器變數
1）格式：sfr/sfr16 特殊功能暫存器名=地址，
2）特殊功能暫存器名一般用大寫字母表示，地址一般采用直接地址形式，具體特殊功能暫存器地址看之前的文章
例：sfr PSW=0xD0；–>定義程式狀態字PSW的地址為D0H；
sfr TMOD=0x89；–>定義定時器控制暫存器TMOD的地址為89H；
sfr P1=0x90；–>定義p1埠的地址為90H；
3. 位變數
1）格式：bit 位變數名（注意：在格式中可以加上各種修飾符，但存盤器型別只有bdata data idata）
例：bit data a1；正確
bit pdata a2;錯誤
2）格式：sbit 位變數名=位地址；（注意：如位地址為為直接地址，其取值范圍為0x00~0xFF；如位地址是可位尋址變數帶位號或特殊功能暫存器名帶位號，則在它前面需對可位尋址變數或特殊功能暫存器進行定義，位元組地址與位號之間、特殊功能暫存器與位號之間一般用……作間隔，
例：sbit Cy=0xD7；–>定義進位標志Cy的地址位D7H；
sbit AC=0xD0……6；–>定義輔助進位標志AC的地址為D6H；
sbit RS0=0xD0^3;–>定義RS0的地址為D0H；
（三）存盤模式
C51編譯器支持3種存盤模式：SMALL模式、COMPACT模式和LARGE模式，
1. SMALL模式：稱為小編譯模式，編譯時函式引數和變數被默認在片內RAM中，存盤器型別為data；
2. COMPACT模式：稱為緊湊編譯模式，函式引數被默認在片外RAM的低256B空間，存盤型別為pdata；
3. LARGE模式：稱為大編譯模式，編譯時函式引數和變數被默認在片外RAM的64B空間，存盤型別為xdata；
在程式中變數存盤模式的指定通過#pragma預處理指令來實作，函式的存盤模式可通過函式定義時后面帶存盤模式來說明，如果沒有指定，則默認為SMALL模式，
例：#pragma small/int func() small/int func() -->都是變數的存盤模式為small模式
（四）絕對地址訪問
在C51中，可以通過變數的形式訪問8051單片機的的存盤器，也可以通過絕對地址來訪問存盤器，訪問絕對地址有3種
1. 使用C51運行庫中預定義宏（使用時加頭檔案 #include <absacc.h>）
在C51中，可以通過變數的形式訪問8051單片機的code、data、pdata、xdata空間進行絕對尋址，規定只能以無符號的方式訪問，定義了8個宏，原型如下：
#difine CBYTE((unsigned char volatile*)0x50000L)–>(CBYTE以位元組形式對code區尋址)
#difine DBYTE((unsigned char volatile*)0x40000L)–>(DBYTE以位元組形式對data區尋址)
#difine PBYTE((unsigned char volatile*)0x30000L)–>(PBYTE以位元組形式對pdata區尋址)
#difine XBYTE((unsigned char volatile*)0x20000L)–>(XBYTE以位元組形式對xdata區尋址)
#difine CWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(CWORD以位元組形式對code區尋址)
#difine DWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(DWORD以位元組形式對data區尋址)
#difine PWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(PWORD以位元組形式對pdata區尋址)
#difine XWORD((unsigned int volatile*)0x50000L)–>(XWORD以位元組形式對xdata區尋址)
訪問形式：宏名[地址]；其中CBYTE、DBYTE、PBYTE、XBYTE、CWORD、DWORD、PWORD、XWORD為宏名，地址用16進制表示：
例：var1 = XBYTE[0x0005];–>XBYTE[0x0005]訪問片外RAM的0005位元組單元；
2. 通過指標訪問
采用指標的方法，可以實作C51程式中對任意指定的存盤器單元進行訪問，
例： int xdata *dpt1；–>定義一個指向xdata區的指標dpt1；
dpt1=0x30；–>dpt1指標賦值，指向xdata區的30H單元；
dpt1=0xFF；–>將資料0xFF送到片外RAM的30H單元；
3. 使用C51關鍵擴展字_at_
使用_at_是對指定的存盤器空間的絕對地址進行訪問，格式：[存盤器型別] 資料型別說明符 變數名 at 地址常數；
地址常數用于指定變數的絕對地址，必須位于有效的存盤空間之內，使用_at_定義的變數必須為全域變數，
例：data char x1_at_0x40；–>在data區中定義位元組變數x1，它的地址為40H；
三、函式
（一）函式的定義
一般格式：函式型別 函式名(形式引數表) [reentrant] [interrupt m] using n
（二）reentrant修飾符
在C51中，這個修飾符用于把函式定義可重入函式，所謂的可重入的函式就是允許被遞回呼叫的函式，一般的函式不可以遞回呼叫，只有可重入函式才允許遞回呼叫，在C51中，當函式被定義為可重入函式，C51編譯器編譯時將會為可重入函式生成一個模塊堆疊，通過這個模塊堆疊來完成引數的傳遞和區域變數存放，關于可重入函式，應該注意以下幾點：
1. 用reentrant修飾的可重入函式被呼叫的時，實參串列內不允許使用bit型別的引數，函式體內也不允許存在任何關于位變數的操作，更不能回傳bit型別的值，
2. 編譯時，系統為可重入函式在內部或外部存盤器中建立一個模擬堆疊區，稱為重入堆疊，可重入函式的區域變數及引數被放入重入堆疊中，時可重入函式可以實作被遞回呼叫，
3. 在引數的傳遞上，實際引數可以傳遞給間接呼叫的可重入引數，無重入屬性的間接呼叫函式不能包含呼叫函式，但是可以使用定義的全域變數來進行引數傳遞，
（三）interrupt m修飾符
interrupt m是C51函式中一個非常重要的修飾符，是因為中斷函式必須通過它來進行修飾，在C51程式設計時，當函式用interrupt 修飾時，系統編譯把對應的函式轉化為中斷函式，自動加上程式頭段和尾段，并按MCS-51系統中斷的處理方式自動把它安排在程式存盤器的相應位置，在該修飾符中，m的取值為0~31，對應的中斷如下：
0——外部中斷；1——定時器/計數器T0；2——外部中斷；3——定時器/計數器T1；
4——串行口中斷；5——定時器/計數器T2；其他值預留，使用中斷函式應注意以下7點：
1. 中斷函式不能進行引數傳遞，如果中斷函式中包含任何引數宣告，都將導致編譯出錯；
2. 中斷函式沒有回傳值，如果試圖定義一個回傳值，將得不到正確的結果，建議在定義中斷函式時將其定義為void型，以說明沒有回傳值；
3. 在任何情況下都不能之間呼叫中斷函式，否則會產生編譯錯誤，因為中斷函式的回傳由8051單片機的RETI指令完成，RETI指令影響8051單片機的硬體中斷系統，如果在沒有實際中斷情況下之間呼叫中斷函式，RETI指令的操作結果會產生一個致命的錯誤，當中斷條件滿足時自動呼叫，
4. 如果在中斷函式中直接呼叫了其他函式，則被呼叫函式所使用的暫存器必須與中斷函式相同，否則不會輸出正確結果，
5. C51編譯器對中斷函式編譯時，會自動在程式開始和結束加上相應的內容，具體如下：在程式開始處ACC、B、DPH、DPL、PSW入堆疊，結束時出堆疊；中斷函式未加using n修飾符的，開始時還要將R0~R1入堆疊，結束時出堆疊，如中斷函式加using n修飾符，則在開始PSW將入堆疊后還要修改PSW中的作業寄存組選擇位，
6. C51編譯器從絕對地址8m+3處產生一個中斷向量，其中m為中斷號，即interrupt后面的數字，該向量包含一個到中斷函式入口的絕對跳轉，
7. 中斷函式最好寫在檔案的尾部，并且禁止使用extern存盤型別說明，以防其他程式呼叫，
（四）using n修飾符
MCS-51單片機有4組作業暫存器：0組、1組、2組、3組，每組8個暫存器，分別用R0~7R表示，修飾符using n用于指定本函式內部使用的作業暫存器組，其中n的取值范圍0–3，表示暫存器組號，對應using n的使用，注意以下幾點：
1. 加入using n后，C51在編譯時自動在函式的開始處和結束處加入以下命令，
{
PUSH PSW；//標志暫存器入堆疊
MOV PSW，#與暫存器組號n相關的常量；//常量值為（PSW&OXET）&n8
~~~~~
POP PSW；//標志暫存器出堆疊
}
2. using n修飾符不能用于有回傳值的函式，因為C51函式的回傳值是放在暫存器中的，如果暫存器組改變了，回傳值就會出錯，