单片机程序结构
c51程序的基本结构

c51程序的基本结构一、简介c51程序是指在C语言编写的基于8051单片机的程序。
c51程序的基本结构是指程序的框架和组成部分。
在本文中,我们将深入探讨c51程序的基本结构,包括程序的主要组成部分、编译和连接过程、初始化和中断处理等方面。
二、程序的主要组成部分c51程序的主要组成部分包括以下几个部分:1. 头文件包含在c51程序的开头,需要包含一些常用的头文件,以便在程序中使用一些常用的函数和宏定义。
常见的头文件包括reg51.h、intrins.h等。
2. 函数声明在程序的主体之前,需要进行函数的声明。
函数的声明包括函数的返回类型、函数名和参数列表。
通过函数声明,我们可以通过函数名在程序中调用相应的函数。
3. 全局变量定义在程序的主体之前,可以定义一些全局变量。
全局变量可以在程序的任意位置访问,因此非常适合用来存储一些需要在不同函数间共享的数据。
4. 主函数在c51程序中,主函数是程序的入口。
主函数中包含程序的主要执行逻辑。
在主函数中,可以调用其他函数、执行一些初始化操作以及进行一些逻辑判断和循环等操作。
5. 其他函数除了主函数外,c51程序中还可以定义其他函数。
这些函数可以在主函数中调用,也可以在其他函数中调用。
通过将程序的不同功能模块封装成独立的函数,可以提高程序的可读性和易维护性。
三、编译和连接过程c51程序的编译和连接过程主要包括以下几个步骤:1. 预处理在预处理阶段,编译器将对程序进行宏替换和文件包含操作。
通过宏替换,程序中的宏定义将被替换为相应的代码;通过文件包含,程序中包含的头文件将被插入到相应的位置。
2. 编译在编译阶段,编译器将把预处理后的代码转换成汇编语言。
在这个阶段,编译器将对代码进行词法分析和语法分析,生成汇编语言代码。
3. 汇编在汇编阶段,汇编器将把汇编语言代码转换成机器语言代码。
这个阶段主要涉及符号和地址的分配,以及生成可重定位的目标文件。
4. 链接在链接阶段,链接器将把多个目标文件和库文件合并成一个可执行文件。
简述一般单片机的结构及各个部分的功能

简述一般单片机的结构及各个部分的功能单片机(Microcontroller)是一种集成了处理器核心、存储器和各种外设接口的微型计算机系统。
它通常被应用于嵌入式系统中,用于控制、通信和数据处理等任务。
本文将对一般单片机的结构及各个部分的功能进行简述。
一、单片机的结构一般单片机包含三个核心部分,即中央处理器(Central Processing Unit,简称CPU)、存储器和外设接口。
这些部分通过总线连接在一起,形成了一个完整的单片机系统。
1. 中央处理器(CPU)中央处理器是单片机的核心部件,它负责执行程序指令、控制数据流动和处理数据。
CPU包括指令执行单元、时钟控制单元和寄存器等模块。
指令执行单元解码和执行存储器中的程序指令,时钟控制单元提供时钟信号使CPU工作,寄存器用于存储和传输数据。
2. 存储器存储器用于存储程序指令和数据。
它通常包括随机存储器(Random Access Memory,简称RAM)和只读存储器(Read-Only Memory,简称ROM)。
RAM用于存储临时数据和程序运行过程中的中间结果,可读写。
ROM用于存储程序指令和常量数据,只读。
3. 外设接口外设接口是连接单片机与外部设备的接口,用于与外界进行信息交互。
常见的外设接口包括通用输入输出口(General PurposeInput/Output,简称GPIO)、串行接口、模拟到数字转换器(Analog-to-Digital Converter,简称ADC)等。
GPIO用于连接外部开关、LED 灯等外设,串行接口用于与其他设备进行串行通信,ADC用于将模拟信号转换为数字信号。
二、各个部分的功能1. 中央处理器(CPU)功能:- 指令执行:解码和执行存储器中的程序指令。
- 数据处理:对数据进行算术和逻辑运算。
- 控制:控制程序流程和数据流动。
2. 存储器功能:- RAM功能:存储程序执行过程中的中间结果、临时数据等。
- ROM功能:存储程序指令、常量数据等。
嵌入式单片机三种应用程序架构

嵌入式单片机三种应用程序架构嵌入式单片机是一种集成了处理器、存储器、输入输出接口等功能的微型计算机系统,广泛应用于各种电子设备中。
针对不同的应用需求,嵌入式单片机可以采用不同的应用程序架构。
下面将介绍三种常见的嵌入式单片机应用程序架构,包括单任务、多任务和事件驱动架构。
一、单任务架构在单任务架构下,嵌入式单片机只能执行一项任务,也就是一次只能处理一个事件。
程序代码是按照顺序执行的,没有并行处理的能力。
在单任务架构下,主程序中通常包含一个主循环,通过循环不断地检测各种外部事件的发生并作出相应的处理。
例如,一个简单的嵌入式系统可能需要周期性地读取传感器数据并进行处理,然后将处理结果输出到显示屏上。
单任务架构的优点在于编程简单,逻辑清晰,适用于单一功能较简单的场景。
同时,由于不需要考虑并行处理的复杂性,系统资源的管理也相对简单。
然而,单任务架构的缺点在于不能同时进行多个任务处理,效率较低,且无法处理实时性要求较高的应用场景。
二、多任务架构多任务架构是一种支持多个任务并发执行的应用程序架构。
在多任务架构下,嵌入式单片机可以同时处理多个任务,提高系统的处理效率。
每个任务都有自己的代码段和数据段,并且任务之间可以实现相互通信和数据共享。
实现多任务的方法有多种,最常见的是利用操作系统的支持。
操作系统可以为每个任务分配独立的时间片,并负责任务的切换和调度。
常见的嵌入式操作系统有uc/OS、FreeRTOS等。
多任务架构的优点在于可以提高系统的并发处理能力,适用于多任务、复杂功能的应用场景。
同时,多任务架构可以实现任务间的相互独立,提高系统的可维护性和可重用性。
然而,多任务架构在设计和开发过程中需要考虑任务间的调度、通信、同步等问题,复杂度较高。
三、事件驱动架构事件驱动架构是一种基于事件触发的应用程序架构。
在事件驱动架构下,嵌入式单片机依据外部事件的发生而作出相应的响应,而非简单的按序执行代码。
事件可以是外部信号(如按键输入、传感器数据等)、定时器中断、通信中断等。
单片机程序架构和分层

单片机程序架构通常采用分层设计,以增强程序的可移植性、可维护性和模块化。
以下是一些常见的分层方式:
1.管理层:这一层负责整个系统的协调和管理,包括系统初始化、任务调度、资源管理等。
它通常是与硬件无关的部分,负责决策和策略的实施。
2.具体设备层:这一层包含与特定硬件设备直接交互的代码,例如按键、屏幕、传感器等。
这些代码通常包含了设备驱动程序,负责具体的硬件操作。
3.内核抽象层(KAL):这一层提供了对操作系统或内核功能的抽象,使得上层应用不需要关心底层的具体实现细节。
这样可以在不同的操作系统或内核之间移植应用程序。
4.芯片抽象层(CAL):这一层是对微控制器特定功能(如定时器、串口、ADC等)的抽象,它封装了与芯片相关的操作,为上层提供统一的接口。
5.应用层:这是最接近用户的一层,包含了用户界面、业务逻辑等。
它使用下层提供的服务来完成具体的功能。
6.驱动层:这一层包含设备的驱动程序,负责直接与硬件通信,如SPI、I2C等通信协议的实现。
7.固件层:这是最底层,通常是由官方提供的库函数,直接对寄存器进行操作,是与硬件最接近的软件层次。
总的来说,在设计单片机程序时,采用分层思想可以提高程序的可读性和可维护性,同时也便于团队协作开发。
每一层都有其特
定的职责,上层依赖于下层提供的服务,而不需要关心服务的实现细节。
这种分层屏蔽的思想不仅存在于单片机程序设计中,也是许多复杂系统设计中的常见做法,如操作系统、网络协议等都是基于分层架构设计的。
单片机的结构

单片机的结构单片机是一种集成电路,它是一种微型计算机系统,由中央处理器、存储器、输入输出接口等组成。
单片机广泛应用于各种电子设备中,例如电视机、音响、电脑等。
单片机的核心是中央处理器,它负责单片机的运算和控制。
中央处理器由控制器和运算器两部分组成,控制器负责指令的执行和程序的控制,运算器负责数据的运算和逻辑判断。
中央处理器的性能直接影响单片机的运算速度和应用范围。
单片机的存储器包括程序存储器和数据存储器。
程序存储器用于存储单片机的程序,它通常采用闪存或EEPROM。
数据存储器用于存储单片机的数据,包括RAM和ROM。
RAM是一种易失性存储器,它在断电后会丢失存储的数据;ROM是一种只读存储器,它存储的数据在断电后不会丢失。
单片机的输入输出接口用于连接外部设备,包括LED、LCD、键盘、麦克风、扬声器等。
输入输出接口的数量和类型根据不同的应用需求进行选择。
单片机的时钟电路是单片机的重要组成部分,它用于提供单片机运行的时钟信号。
时钟信号的频率决定了单片机的运行速度,频率越高,运行速度越快。
时钟电路通常采用晶体振荡器,它提供稳定的时钟信号,使单片机能够正常运行。
单片机的复位电路用于保证单片机在上电或复位后能够正常启动。
复位电路通常采用复位芯片或电容复位电路。
复位芯片具有复位延迟时间,能够保证单片机在复位后稳定运行;电容复位电路则直接通过电容充放电实现复位功能。
单片机的电源电路用于提供单片机的电源,通常采用直流电源或电池。
电源电路的质量直接影响单片机的稳定性和可靠性。
单片机的结构包括中央处理器、存储器、输入输出接口、时钟电路、复位电路和电源电路。
这些组成部分密切配合,使单片机能够完成各种应用需求。
单片机基本结构及常用程序运行构架

switch(State) { case 1:分支程序1;
break;
case2:分支程序2;
break;
…… default:break;
}
二、程序的基本结构
2.3循环结构
在应用程序中,有时需要多次反复执行相同的操作, 只是操作的操作数(数据)不同,这是就可以采用循环 程序结构。循环程序可以显著缩短程序,减少程序所 占存储空间(ROM),使程序结构大大优化。
二、程序的基本结构
2.2 分支结构
分支结构根据分支数出口的多寡分 为单分支结构和多分支结构。
单支程序结构如右图:
EX:
if(Key==1) goto @F; //跳到下一 处@@处
$ LED Toggle; .delay 1000000; @@: NOP;
开始 程序段1
条件
Y
N
程序段A
程序段B
二、程序的基本结构
单片机程序基本构架及实 现
Kerwin 2019.11.20
目录
• 一、总述 • 二、程序的基本结构
• 2.1 顺序结构 • 2.2 分支结构 • 2.3 循环结构
• 三、单片机程序执行构架
• 3.1 简单顺序执行法 • 3.2 时间片轮询法 • 3.3 操作系统(略)
一、总述
单片机程序普遍采用结构化程序设计方法,任何复 杂的程序都是由
顺序结构 ……
程序段A
程序段B
……
二、程序的基本结构
2.2分支结构 顺序结构只解决一些简单的运算、
逻辑处理等。实际控制MCU往往 要求CPU能根据给定的条件进行 判断,再选择不同的处理路径, 从而表现出某种智能。 这时候就要求改变程序的执行顺 序,即程序的流向有两个或两个 以上,这种程序结构称为分支程 序结构。分支程序结构的特点是 程序根据不同条件,进行判断和 跳转。如右图
单片机——程序的基本结构

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ORG 0000H LJMP STRAT ORG 0100H STRAT:MOV R1,#0 ; R1用于计数,R1清零 MOV DPTR,#TAB ; 设置表地址指针 GO:MOV A, R1 LOOP: MOVC A,@A+DPTR ;查表取显示码 CJNE A,#0FFH,OK ;不是结束码显示码送P0口 SJMP STRAT ;是结束码,重新开始 OK:MOV P0,A LCALL DEL ;延时1s INC R1 ;循环左移一次 SJMP GO (此处略延时程序DEL) TAB:DB 0FEH,0FDH,0FBH,0F7H,0EFH DB 0DFH,0BFH,7FH,0FFH ;LED点亮码,0FFH为结束码 .......... END
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子程序
可以被调用的程序段称为子程序。在实际问题中,常常 会遇到在一个程序中有许多相同的运算或操作,例如多字节 的加、减、字符处理等。如果每遇到这些运算和操作,都从 头做起,则使程序非常繁琐且浪费内存。因此在实际应用中 ,通常把这些多次使用的程序段,按一定结构编好,存放在 内存中,当需要时,程序可以去调用这些独立的程序段。因
; IN为主程序或调用程序标号
┇
┇ SUB: PUSH PSW ;现场保护
PUSH ACC
子程序处理程序段 POP POP RET ACC PSW ;最后一条指令必须为RET ;现场恢复
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【例4】编写一个通用子程序,实现N个单字节无符号数
之和(N < 100H)。调用该子程序完成将片内部30H~5FH 中存放的单字节无符号数求和,结果存入60H、61H单元 中(高位在前)。
addr11
addr16
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单片机程序架构详解篇

单片机程序架构详解一、前言单片机,也称为微控制器(Microcontroller),是将计算机的体系结构集成到一个芯片上的微型计算机。
由于其体积小、成本低、可靠性高等特点,单片机在工业控制、智能仪表、家用电器等领域得到了广泛应用。
了解单片机的程序架构是编写和优化单片机程序的关键。
二、单片机程序架构概述单片机的程序架构主要由以下几个部分组成:1. 硬件抽象层(HAL):这一层为上层软件提供了一个与硬件无关的接口,使得软件可以独立于硬件进行开发和运行。
HAL层通常包括对单片机各种外设(如GPIO、UART、SPI、PWM等)的操作函数。
2. 系统服务层:这一层提供了系统级的各种服务,如任务调度、内存管理、时间管理等。
这些服务使得上层应用程序可以更加专注于业务逻辑的实现。
3. 应用层:这是最上层,直接面向用户,包含了各种应用程序的逻辑代码。
三、各层详解1. 硬件抽象层(HAL)硬件抽象层(HAL)是单片机程序架构中非常重要的一层,其主要目标是使得硬件相关的操作与具体的硬件实现无关。
这样,当硬件平台发生变化时,只要HAL层设计得当,上层代码就不需要改变。
HAL层通常包括以下内容:* 各种外设寄存器的操作函数:例如,GPIO的输入输出函数、UART的发送接收函数等。
这些函数隐藏了具体的寄存器操作细节,使得开发者只需要关注功能实现而不需要关心底层寄存器的操作。
* 硬件初始化函数:用于在系统启动时对单片机进行初始化,如配置时钟、启动看门狗等。
* 中断处理函数:用于处理单片机的各种中断事件,如定时器溢出、串口接收等。
2. 系统服务层系统服务层提供了单片机操作系统所需的各种服务,如任务调度、内存管理、时间管理等。
这些服务使得上层应用程序可以更加专注于业务逻辑的实现。
以下是一些常见的系统服务:* 任务调度:多任务环境下,任务调度器负责分配CPU时间给各个任务,使得各个任务能够按需运行。
* 内存管理:负责动态内存的分配和释放,如堆和栈的管理。
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时间片轮询法架构
4. 应用——编写各个任务函数 void TaskDisplayClock() { }
void TaskKeySan()
{ } void TaskLedScan() { }
时间片轮询法架构
4. 应用——编写主函数 v态
//按键释放的状态
按键扫描程序
case key_state_0: // 按键初始态 if (!key_press) key_state = key_state_1;// 键被按下,状态转换到键确认态 break; case key_state_1: // 按键确认态 if (!key_press) { key_return = 1; // 按键仍按下,按键确认输出为“1” key_state = key_state_2;// 状态转换到键释放态 } else key_state = key_state_0; // 按键已抬起,转换到按键初始态 break; case key_state_2: if (key_press) key_state = key_state_0;//按键已释放,转换到按键初始 break; }
灭。 作 者: 创建时间:2014年12月14日 修改时间: 备 注: ***********************************************************************/ #include<reg52.h> //头文件 #include"Key_State.h" //按键扫描头文件
按键扫描程序
/************************************************************************************** 函数名称:按键扫描程序 功
能:检测按键,并返回按键值 返 回 值:key_press 时 间:2014-12-14 备 注: ***************************************************************************************/ unsigned char read_key(void) { static char key_state = 0; //按键的状态 unsigned char key_press; //按键是否被按下 unsigned char key_return = 0; //按键返回值 key_press = key_sr1; // 读按键I/O电? switch (key_state) { ………… } return key_return; //返回按键值 }
//逐个任务时间处理
// 时间不为0 // 运行任务 // 标志清0
时间片轮询法架构
4. 应用——建立任务 static TASK_COMPONENTS TaskComps[] = {
};
{0, 1000, 1000, TaskDisplayClock}, // 显示时钟 {0, 10, 10, TaskKeyScan}, // 按键扫描 {0, 5, 5, TaskLedScan}, // 动态刷新LED // 可以继续添加任务。。。。
2. 任务运行标志出来,此函数就相当于中断服务函数,需要在定时器的中
断服务函数中调用此函数,这里独立出来,并于移植和理解。 voidTaskRemarks(void) { uint8 i; for (i=0; i<Task_Max;i++)//逐个任务时间处理 { if (TaskComps[i].Timer) // 时间不为0 { TaskComps[i].Timer--; // 减去一个节拍 if (TaskComps[i].Timer == 0) // 时间减完了 { TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime; // 恢复计时器值 TaskComps[i].Run = 1; // 任务可以运行 } } } }
//LED灯输出
unsigned char Key_Number = 0; //按键值
按键扫描程序
/************************************************************************************ 函数名称:主程序 功
状态机——按键扫描程序
I/O口高电平 I/O口低电平 按键初 始状态 I/O口高电平 I/O口低电平 I/O口高电平 按键释 放状态 执行按键 动作 按键按 下状态
I/O口低电平
按键扫描程序
/*********************************************************************** 名 称:状态机按键扫描 功 能:运用状态机思想,实现按下按键LED点亮,再按一下LED灯熄 sbit Led = P0^7;
{
uint8 Run; // 程序运行标记:0-不运行,1运行 uint8 Timer; // 计时器 uint8 ItvTime; // 任务运行间隔时间 void (*TaskHook)(void); // 要运行的任务函数 } TASK_COMPONENTS;
时间片轮询法架构
按键扫描程序
Key_State.c #include<reg52.h> sbit key_sr1 = P1^6; // 按键输入口 #define key_state_0 #define key_state_1 #define key_state_2
0 //按键的初始状态 1 //按键按下的状态 2 //按键释放的状态
时间片轮询法架构
3. 任务处理,主程序中调用 voidTaskProcess(void) { uint8 i; for (i=0; i<TASKS_MAX; i++) { if (TaskComps[i].Run) { TaskComps[i].TaskHook(); TaskComps[i].Run = 0; } } }
}
InitSys(); while (1) { TaskProcess(); }
// 初始化
// 任务处理
按键扫描程序
unsigned char read_key(void) { }
unsigned char key_press; //按键是否被按下 unsigned char key_return = 0; //按键返回值 key_press = key_sr1; // 读按键I/O电? if(!key_press) { delay(10); key_press = key_sr1; // 读按键I/O电? if(!key_press) key_return = 1; }
按键扫描程序
switch (key_state) { case key_state_0: ………… break; case key_state_1: ………… break; case key_state_2: ………… break; }
// 按键初始态
单片机程序结构
void SysTick_Handler() { if(ADTimer) ADTimer--; if(KeyTimer) KeyTimer--; if(LEDTimer) LEDTimer--; }
时间片轮询法架构
1.设计一个结构体:
// 任务结构 typedef struct _TASK_COMPONENTS
单片机程序结构
单片机程序结构
void main() { sysinit(); moduleInit(); while(1){ if(!ADTimer) { ADTimer=500; 处理AD数据; } if(!KeyTimer) { KeyTimer=10; 扫描按键; }
if(!LEDTimer) { LEDTimer=2; 扫描LED; } if(hp!=rp) { 处理串行接口数据; } } }
能:程序执行的入口 返 回 值:无 时 间:2014-12-14 备 注: ***************************************************************************************/ void main() { while(1) { if(!Key_Timer) { Key_Timer=10; //在定时器内每1Ms增1 Key_Number = read_key(); //按键扫描函数,取得按键值,10MS调用一次 if(Key_Number == 1) //按键返回值是1 Led = ~Led; //LED灯取反 } } }