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单片机开发

C语言单片机技术


虽然单片机有自己的编程语言,如果,我们用单片机的编程语言要做出实际的东西,那是非常不容易的。比如,你做一个除法,十六位的,你要编几十条语句,如果没有专门的研究单片机的经历,相信很难胜任。但你用C语言,一句就行了,而且编写的程序精简,容易查出错来,调试比较简单。只要你对单片机有一些硬件的了解,你就可以用C编些比较复杂的程序。现在单片机的执行速度很快了,时针频率有的可以达到40MHz,不存在C语言的效率不高而影响你的程序运行。另外,C语言作为一种高级编程语言,具有良好的结构性和移植性,在单片机中引入C语言,可以极大地方便单片机的编程和开发。

一、单片机系统概述

(1)单片机的定义:单片机的英文全称为single chip microcomputer,翻译为单片微型计算机,主要将CPU、半导体存储器、I/O接口、中断系统和定时器等各种元器件集成到一块半导体芯片上,由此软硬件构成的整个数字电子计算机就叫做单片机,也称为MCU(Micro controller Unit)。

(2)单片机的系统组成:单片机系统通常包括硬件系统和软件系统两部分。硬件系统主要是指单片机芯片上集成的各种元器件以及被控对象。软件系统通常有很多主程序或者子程序组成,利用汇编语言或者C语言编写完成,具有对系统监控等功能。

(3)单片机的功能特点:单片机作为一种微型电子计算机,具有许多功能特点。第一,单片机的元器件集成度高,适合制作大规模或超大规模集成电路,可靠性和抗干扰能力都较强。第二,由于集成度高,单片机的价格相对较低廉,性价比较高。第三,单片机的指令较为丰富,拥有强大的控制功能。第四,很多单片机只需要2.2V甚至更低的电压就可以运行,所以其工作电压低,功耗低。第五,单片机的体积小,携带方便。

(4)单片机的应用范围:单片机强大的功能特点决定了具有广泛的应用范围。在国防、军农、工业、农业等方面,单片机都有所发挥它的用处。概括起来,主要是在家用电器、机电一体化中、智能仪器仪表、实时过程控制、分布式多机系统等方面较多。

二、C语言在单片机开发中的特点

C语言作为一种结构化的程序设计语言,具有很强大的功能性、结构性、可移植性。使用C语言开发单片机系统,可以让编程人员在不懂得单片机指令集的情况下,也能够写出完美的单程序。在基于C语言的单机片系统,可以对数据进行专业化处理,能够避免运行中非异步的破坏。在所有的计算机语言中,C语言的运用最为广泛。在单片机的开发中,使用C语言会表现出以下优势。

(1)库函数丰富,移植性好:C语言是一种编译型程序设计语言,它的运算速度快、编译效率高,拥有齐全的函数库,比汇编语言更加具有可读性。由于它是面向对象的语言,所以其可移植性好。

(2)应用广泛,方便开发相比于汇编语言,C语言更加符合人类的思维方式。很多编程人员都习惯C语言,使用C语言进行编程可以减少他们在硬件匹配上所花的精力,从而有更多的时间去调试程序和优化算法。

(3)程序结构完善,兼容性好:C语言编译的程序往往具有较为完善的模块化结构,在后续的开发中可以随时修改和补充。正是由于C语言的程序结构较为完善,也使得它在模块化设计方面运用较为广泛。使用C语言编写的单片机程序,采用的是自顶向下的结构化程序。对应不同的模块,设计不同的功能,使整个程序功能模块化,实现不同的兼容性。这种结构化模块可以使整个程序结构清楚,方便后续的调试和修改。

三、基于C语言的单片机开发技术

3.1基于C语言的单片机开发环境

在众多的单片机程序开发软件中,KEILC5l是运用最为广泛的一个软件,集合了编辑、编译、仿真等功能,可以支持不同公司生产的MCS51芯片。同时,KEILC51软件具有友好的操作界面,而且已经将C语言集成进去,另外还支持汇编语言,所以具有强大的编程和调试功能。KEILC51的开发环境包括了编译器、汇编器、实时操作系统、项目管理器、调试器等部分。而编写的目标程序的源文件可以构成不同的组,利用项目管理器,可以方便地对应目标、组或单个文件。利用KEILC51中集成的浏览器包含了全局索索的功能,可以帮助用户快速搜索文件和查找信息。KEILC51软件中集成了源代码编辑器,它的操作界面友好,许多特性都为用户所熟悉。利用源代码编辑器自然而又方便的编程环境,编译人员可以在编辑器内随时编辑和调试代码,更能对所写程序进行快速的检查错误和优化代码。

3.2基于C语言的单片机开发步骤

在使用C语言开发单片机程序时,通常分为:程序代码的编写和编译、目标代码的连接和转换等过程。在编写完程序代码和调试完程序后,还应当将程序编译为HEX文件,使其能够移植到单片机上,并能执行所编译的代码。基于C语言的单片机开发步骤,主要包括四个过程。

第一步,安装软件。登录KEIL的官方网站,下载所需的商业软件安装包到电脑上。下载完成后解压安装包,然后双击SETUP.EXE文件,同意其协议条款,根据提示信息输入序列号,一步一步完成安装过程。可以进行完整安装,并进行对应的设置。

第二步,创建源文件。首先,打开软件建立一个新的项目,或者添加原有的项目,然后建立一个新的空白程序。在新程序的文字编辑窗口,编写所需代码,即可生产C语言程序的源文件。

第三步,编译并调试。这也是单片机开发过程中的中间阶段,开发人员将软件转换到调试模式,然后利用软件的仿真功能,对源程序代码进行逐个调试。检查并发现错误的代码,及时改正和完善。利用C51编译器调试和编译源程序,生成目标代码或模块1。最后,将各模块连接在一起,最终生成文件。

第四步,生成HEX文件。采用Intel公司提出的十六进制字节宽度来保存HEX文件,然后将所编译的目标程序生成HEX文件,最后将该文件通过编译器烧写进单片机的芯片中,用于后续的仿真调试。

结论

综上所述,基于C语言的单片机技术具有强大的功能,可以实现硬件指定的作用。单片机的出现极大地推动了计算机技术的快速发展,目前已经运用到了家用电器、汽车电子等生产生活的各个方面。C语言逐渐代替汇编语言,成为了单片机开发中最合适的语言,在未来的运用中,基于C语言的单片机技术将会有更大的发展空间。

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