第五讲_嵌入式C语言程序设计技巧
C语言嵌入式操作系统裸机和RTOS
C语言嵌入式操作系统裸机和RTOS C语言嵌入式操作系统裸机与RTOS嵌入式操作系统（Embedded Operating System，简称EOS）是一种专为嵌入式设备设计的操作系统，它具有小巧、高效、实时等特点。
而裸机编程是指在嵌入式系统中，直接与硬件进行交互编程的方式，不依赖于任何操作系统。
RTOS（Real-time Operating System，实时操作系统）是一种提供实时响应的操作系统，针对嵌入式系统而设计。
本文将介绍C语言嵌入式操作系统裸机编程和RTOS编程的基础知识和技巧。
一、裸机编程入门在进行裸机编程之前，我们需要了解硬件平台的相关信息，包括处理器型号、寄存器、外设等。
然后，我们可以通过配置寄存器来初始化硬件设备，设置中断服务程序，并编写具体的功能代码。
在裸机编程中，我们需要注意时间分片、中断处理和资源管理等问题。
二、裸机编程与RTOS的区别1. 复杂性：裸机编程相对简单，因为我们可以直接访问硬件资源。
而RTOS编程需要考虑任务调度、资源互斥、消息传递等复杂的操作系统特性。
2. 实时性：RTOS可以提供更好的实时性能，可以用于要求较高实时响应的应用场景。
而裸机编程的实时性取决于程序的具体实现。
3. 可移植性：裸机编程通常与特定的硬件平台绑定，不具备通用的可移植性。
而RTOS提供了抽象层，可以将应用程序与底层硬件解耦，提高了可移植性。
三、RTOS编程基础1. 任务管理：RTOS允许将应用程序划分为多个任务，并通过任务调度器进行管理。
每个任务执行特定的功能，实现任务之间的并发执行。
2. 中断处理：RTOS提供了中断处理机制，可以对不同的中断进行响应和处理。
中断处理程序可以与任务同时运行，保证了系统的实时性。
3. 时间管理：RTOS提供了时间管理功能，可以进行时间片轮转调度、优先级调度等，确保任务按照预定的时间顺序执行。
4. 同步与互斥：RTOS提供了信号量、互斥锁等机制，用于管理共享资源的访问。
如何使用C语言进行嵌入式系统开发
如何使用C语言进行嵌入式系统开发第一章：引言嵌入式系统是一种专门设计用于特定应用领域的计算机系统，它通常由硬件平台和软件系统组成。
C语言作为一种高级编程语言，广泛应用于嵌入式系统开发中。
本文将介绍如何使用C语言进行嵌入式系统开发。
第二章：了解嵌入式系统在使用C语言进行嵌入式系统开发之前，我们需要了解嵌入式系统的基本概念和特点。
嵌入式系统通常运行在资源受限的环境中，因此需要对系统资源的管理和利用进行精确控制。
嵌入式系统的开发过程需要考虑实时性、可靠性、功耗等因素。
第三章：基础知识在使用C语言进行嵌入式系统开发之前，我们需要掌握一些基础知识。
首先是C语言的基本语法和特性，包括数据类型、运算符、控制语句等。
其次是嵌入式系统开发中常用的硬件知识，例如芯片架构、外设接口等。
还需要了解一些常用的嵌入式开发工具，如编译器、调试器等。
第四章：选择适合的开发平台嵌入式系统开发需要选择适合的开发平台。
常见的开发平台包括单片机、嵌入式Linux系统、实时操作系统等。
根据具体应用需求选择合适的开发平台，同时要考虑开发工具的可用性和便利性。
第五章：编写嵌入式系统应用程序使用C语言进行嵌入式系统开发的核心是编写应用程序。
在编写应用程序时，需要根据系统需求设计合适的算法和数据结构，实现功能模块。
同时要考虑资源的合理利用和性能的优化，以保证系统的稳定运行。
第六章：调试和测试嵌入式系统开发过程中，调试和测试是至关重要的环节。
通过调试和测试可以发现和解决系统中的问题，保证系统的可靠性和稳定性。
在调试和测试过程中，可以使用一些专业的嵌入式开发工具，如JTAG、Logic Analyzer等，来辅助分析和调试。
第七章：性能优化嵌入式系统通常具有资源受限的特点，因此性能优化是非常重要的。
通过代码优化、算法改进、资源管理等手段，可以提高系统的实时性、运行速度和功耗效率。
在进行性能优化时，需要仔细分析系统的瓶颈和热点，针对性地进行优化操作。
粤嵌知识：嵌入式C编程技巧
粤嵌知识：嵌入式C编程技巧预处理器（Preprocessor）1 . 用预处理指令#define 声明一个常数，用以表明1年中有多少秒（忽略闰年问题）#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL●#define 语法的基本知识（例如：不能以分号结束，括号的使用，等等）●懂得预处理器将为你计算常数表达式的值，因此，直接写出你是如何计算一年中有多少秒而不是计算出实际的值，是更清晰而没有代价的。
●意识到这个表达式将使一个16位机的整型数溢出-因此要用到长整型符号L,告诉编译器这个常数是的长整型数。
●如果你在你的表达式中用到UL（表示无符号长整型），那么你有了一个好的起点。
记住，第一印象很重要。
2 . 写一个“标准”宏MIN ，这个宏输入两个参数并返回较小的一个。
#define MIN(A,B) （（A）<= (B) ? (A) : (B))这个测试是为下面的目的而设的：●标识#define在宏中应用的基本知识。
这是很重要的，因为直到嵌入(inline)操作符变为标准C的一部分，宏是方便产生嵌入代码的唯一方法，对于嵌入式系统来说，为了能达到要求的性能，嵌入代码经常是必须的方法。
●三重条件操作符的知识。
这个操作符存在C语言中的原因是它使得编译器能产生比if-then-else更优化的代码，了解这个用法是很重要的。
●懂得在宏中小心地把参数用括号括起来●我也用这个问题开始讨论宏的副作用，例如：当你写下面的代码时会发生什么事？least = MIN(*p++, b);3. 预处理器标识#error的目的是什么？死循环（Infinite loops）4. 嵌入式系统中经常要用到无限循环，怎么样用C编写死循环呢？这个问题用几个解决方案。
首选的方案是：while(1){}一些程序员更喜欢如下方案：for(;;){}这个语法没有确切表达到底怎么回事。
第三个方案是用gotoLoop:...goto Loop;这是一个汇编语言程序员的思路。
C语言程序设计教程PPT完整全套教学课件
联合体定义和使用场景分析
联合体定义
使用`union`关键字定义联合体类型，指定联合体名 称和成员列表。
内存共享
联合体的所有成员共享同一块内存空间。
使用场景
适用于多种数据类型但只需存储其中一种的场景， 如混合类型的数据存储和处理。
枚举类型定义及应用举例
枚举类型定义
使用`enum`关键字定义枚举类型，指定枚举名称和枚举常量列表。
01
跳转语句的概念和 特点
改变程序执行流程，实现程序的 跳转。
02
跳转语句的语法和 示例
break语句、continue语句、 goto语句等。
03
跳转语句的应用场 景
适用于需要中断循环、跳过某些 操作等特殊情况。
04
函数与模块化设计
函数定义和调用
函数定义的基本语法
返回类型 函数名(参数列表) { 函数体 }
将数组元素作为实参传递给形参，形参和实参类型必须一致；
数组名作为函数参数
将数组名作为实参传递给形参，形参和实参类型可以不一致，但形 参数组的大小必须大于等于实参数组的大小；
多维数组作为函数参数
多维数组可以作为函数参数传递，但需要注意多维数组的传递方式 和一维数组的传递方式不同。
06
指针与动态内存管理
02
数据类型、运算符与表达式
基本数据类型
01
整型（int）
02
浮点型（float、 double）
字符型（char）
03
04
布尔型（bool）
常量与变量
常量
在程序运行过程中，其值不能被改变 的量。
变量
在程序运行过程中，其值可以被改变 的量。
运算符和表达式
嵌入式系统C语言编程基础PPT课件
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小测验？
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Quiz 1
• 所有嵌入式系统的主流程最后都进入一个 死循环，怎样用C语言实现一个死循环？
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Quiz 2
• while(){….}和do{….}while()有什么区别？
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Quiz 3
• 用变量a给出下列定义：
a) 一个整型数 b) 一个指向整型数的指针 c) 一个有10个整型数的的数组 d) 一个有10个指针的数组，该指针是指向一个整型
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Quiz 10
• 请评论下面一段程序代码： void test() { char string[10]; char *str = “0123456789”; strcpy(string,str); }
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Quiz 11
• 请评论下面一段程序代码： void GetMemory(char *p){ p = (char *)malloc(0x20); } void Test(void){ char *str = NULL; GetMemory(str); strcpy(str,”Hello World!”); printf(str); }
数的
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Quiz 4
• 关键字static的作用是什么？
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Quiz 5
• 关键字const的作用是什么？
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Quiz 6
• 定义一个标准宏MIN ，这个宏输入两个参 数并返回较小的一个。
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Quiz 7
• 嵌入式系统中经常要对变量或寄存器进行 位操作。给定一个int型变量a，写两段代码， 第一个将a的bit 3置为1，第二个将a的bit 3 置为0。以上两个操作中，要保持其它位不 变。
C语言第5讲--选择程序设计
语句1
else子句条件默认为：所有不满足if子句 条件的情况下，都执行else子句的步骤， 因此不需要再写执行后面步骤所需的条件 （即不再有圆括号和圆括号里的条 件）,else后面也不要加分号
5
2双边选择结构
格式: if (表达式) 语句1 else 语句2
执行过程：
表达式取值非0,即条件成立,执行语句1后继续向下执行
•为了使逻辑关系清晰，注意培养良好的程序设计习惯。
14
if（表达式）中的表达式对执行方向的影响
if语句执行的实质是判断表达式的值是否为 0来决定执行语句1还是语句2。 即if语句先去计算表达式的值，当表达式最 终值不为0时执行if子句，否则执行else子 句。
15
四、条件运算符
条件运算符(三目): ? :
16
条件运算符使用举例
有如下程序： main( ) { int a=3,b=4,c; c=a>b?a:b; if(a>b) c=a; else c=b; printf("max=%d\n",c); }
语句：c=a>b?a:b;执行以后，变量c中存放的是 变量a,b中的最大值
17
五、switch 语句（多分支选择语句） 根据此表达式
判断条件
表达式取值为0,即条件不成立,跳过语句1执行语句2后向 下执行 （入口）
Y
语句1
P
N
语句2
（出口）
6
3.多层选择结构
格式:
当我们遇到 的情况不只 一种，且针 对每种情况 我们要采取 不同的步骤 措施时，使 用多层选择 结构
if (表达式1) 语句1 else if (表达式2) 语句2 第2种情况 else if (表达式3) 语句3 及相应的措 : : 施，注意前 面是写 : : else if else if (表达式n) 语句n else 语句n+1 最后一种情况及相应的措施，
C语言嵌入式
C语言嵌入式系统编程修炼之一:背景篇不同于一般形式的软件编程，嵌入式系统编程建立在特定的硬件平台上，势必要求其编程语言具备较强的硬件直接操作能力。
无疑，汇编语言具备这样的特质。
但是，归因于汇编语言开发过程的复杂性，它并不是嵌入式系统开发的一般选择。
而与之相比，C语言--一种"高级的低级"语言，则成为嵌入式系统开发的最佳选择。
笔者在嵌入式系统项目的开发过程中，一次又一次感受到C语言的精妙，沉醉于C语言给嵌入式开发带来的便利。
图1给出了本文的讨论所基于的硬件平台，实际上，这也是大多数嵌入式系统的硬件平台。
它包括两部分：（1）以通用处理器为中心的协议处理模块，用于网络控制协议的处理；（2）以数字信号处理器（DSP）为中心的信号处理模块，用于调制、解调和数/模信号转换。
本文的讨论主要围绕以通用处理器为中心的协议处理模块进行，因为它更多地牵涉到具体的C语言编程技巧。
而DSP编程则重点关注具体的数字信号处理算法，主要涉及通信领域的知识，不是本文的讨论重点。
着眼于讨论普遍的嵌入式系统C编程技巧，系统的协议处理模块没有选择特别的CPU，而是选择了众所周知的CPU芯片--80186，每一位学习过《微机原理》的读者都应该对此芯片有一个基本的认识，且对其指令集比较熟悉。
80186的字长是16位，可以寻址到的内存空间为1MB，只有实地址模式。
C语言编译生成的指针为32位（双字），高16位为段地址，低16位为段内编译，一段最多64KB。
图1 系统硬件架构协议处理模块中的FLASH和RAM几乎是每个嵌入式系统的必备设备，前者用于存储程序，后者则是程序运行时指令及数据的存放位置。
系统所选择的FLASH和RAM的位宽都为16位，与CPU一致。
实时钟芯片可以为系统定时，给出当前的年、月、日及具体时间（小时、分、秒及毫秒），可以设定其经过一段时间即向CPU提出中断或设定报警时间到来时向CPU提出中断（类似闹钟功能）。
C语言技术的高级用法——进阶开发技巧详解
C语言技术的高级用法——进阶开发技巧详解C语言作为一门广泛应用于嵌入式系统和底层软件开发的编程语言，其高级用法和进阶开发技巧对于程序员来说至关重要。
本文将详细介绍一些C语言的高级用法和进阶开发技巧，帮助读者更好地掌握和应用C语言。
一、指针的高级应用指针是C语言中的重要概念，利用指针可以实现更高效的内存管理和数据操作。
以下是一些常见的指针高级应用：1. 指针的指针指针的指针是指一个指针变量指向另一个指针变量的地址。
通过使用指针的指针，可以实现对指针变量的动态修改和访问，进一步提高程序的灵活性。
2. 函数指针函数指针可以指向程序中的函数，通过函数指针可以实现对函数的动态调用和替代。
这在实现回调函数和函数式编程时非常有用。
3. 指针与数组指针和数组之间有着密切的关系，可以通过指针来遍历和操作数组元素，这样可以减少内存的占用和提高程序的运行效率。
二、内存管理与优化技巧C语言需要手动管理内存，合理地进行内存管理和优化可以提高程序的性能和稳定性。
以下是一些常用的内存管理和优化技巧：1. 内存分配和释放C语言提供了malloc()和free()函数用于动态分配和释放内存。
合理使用这些函数可以减少内存的浪费和泄漏。
2. 内存对齐内存对齐可以提高内存访问的效率，尤其对于嵌入式系统来说更为重要。
通过使用内存对齐的技巧，可以减少内存读取的时间，提高程序的运行效率。
3. 缓存优化程序中的缓存访问对于性能有着重要影响。
通过充分利用缓存的特性，如空间局部性和时间局部性，可以减少缓存的命中不中和提高程序的效率。
三、并发编程与多线程随着多核处理器的普及，多线程编程成为了提高程序性能的重要方式。
C语言提供了一些库和技术用于并发编程和多线程的实现。
1. 线程创建与管理C语言的线程库提供了线程的创建和管理方法，可以创建多个线程来执行不同的任务，提高程序的并行性。
2. 互斥与同步多线程访问共享资源时需要进行同步和互斥操作以避免竞态条件的发生。
嵌入式c语言课程设计
嵌入式c语言课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握嵌入式C语言的基础知识，能够运用C语言进行简单的嵌入式系统设计与开发。
具体目标如下：1.理解C语言的基本语法和数据类型。
2.掌握嵌入式系统的基本概念和原理。
3.熟悉常用的嵌入式开发工具和环境。
4.能够使用C语言编写简单的嵌入式程序。
5.能够进行基本的嵌入式系统设计与开发。
6.能够使用常见的嵌入式开发工具和环境。
情感态度价值观目标：1.培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
2.培养学生的创新精神和对新技术的敏感度。
3.培养学生对嵌入式系统的兴趣和热情。
二、教学内容根据教学目标，本课程的教学内容主要包括以下几个方面：1.C语言基础知识：数据类型、运算符、控制结构、函数等。
2.嵌入式系统基本概念：嵌入式系统的定义、特点、应用等。
3.嵌入式开发工具和环境：Keil、IAR、GCC等。
4.嵌入式系统设计与开发：硬件选择、软件设计、系统集成等。
5.实际项目实践：通过实际项目案例，使学生综合运用所学知识进行嵌入式系统设计与开发。
三、教学方法为了达到教学目标，本课程将采用多种教学方法相结合的方式进行教学：1.讲授法：通过教师的讲解，使学生掌握C语言的基本语法和数据类型，以及嵌入式系统的基本概念和原理。
2.讨论法：通过小组讨论，激发学生的思考，培养学生的团队合作意识和解决问题的能力。
3.案例分析法：通过分析实际项目案例，使学生了解嵌入式系统设计与开发的整个过程。
4.实验法：通过动手实践，使学生熟练掌握嵌入式开发工具和环境，培养学生的实际操作能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，本课程将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的嵌入式C语言教材作为主要教学资源。
2.参考书：提供相关的嵌入式系统和C语言参考书籍，供学生自主学习。
3.多媒体资料：制作课件、教学视频等，丰富教学手段，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备嵌入式开发板、编程器等实验设备，为学生提供实际操作的机会。
C语言第5讲 C语言的数据类型及格式输入与格式输出
数据 长 度
(比特)
8
取值范围
Signed (有符号)
Unsigned (无符号)
-127~ 127
0 ~ 255
16
-32 767 ~ 32 767 0 ~ 65 535
32 -2 147 483 647 ~ 2 147 48 0 ~ 4 294 967 295 3 647
64
-（263-1） ~ 263-1 0 ~ 264-1（18 446 744 07
取反得11111111 11110101 ④ 然后加1；
加1，得 11111111 11110110， 即-10的16位存储形式为：11111111 11110110。
类型宽度与取值范围
• 典型的存储空间宽度：1个字节(8位)、2个字节 (16位)、4个字节(32位)、8个字节(64位)和10个 字节(80位)几种。
转义字符
• 转义字符（反斜杠码）是C语言提供的处理一些 特殊字符（包括一些不可打印字符）方法。 • 用反斜杠开头后面跟一个字母代表一个控制字 符（不可打印字符）； • 用＼＼代表字符“＼”，用＼′代表撇号字符； • 用＼后跟1到3个八进制数代表ASCII码为该八 进制数的字符； • 用＼x后跟1到2个十六进制数代表ASCII码为该 十六进制数的字符。
3 709 551 615）
宽度不同长度机实内表型示数据的取值范围和表数精度
(比 数据类 （位数）
特 )
型 阶码 尾 符 数号
取值范围
有效数字和 精度
32 float 8 23 1 |3.4e-38| ~ |3.4e+38| 大约7位十进 制有效数 字，7位 精度
64 double 11 52 1 |1.7e-308| ~ |1.7e+308| 16或17位十 进制有效 数字，7 位精度
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二、参数传递
为了使单独编译的C语言程序和汇编 程序能够互相调用，定义了统一的函数过程 调用标准ATPCS。ATPCS定义了寄存器组 中的{R0~R3}作为参数传递和结果返回寄存 器，如果参数数目超过四个，则使用堆栈进 行传递。 内部寄存器的访问速度是远远大于存 储器的，所以要尽量使参数传递在寄存器里 面进行，即应尽量把函数的参数控制在四个 以下。
三、循环条件
计数循环是程序中十分常用的流程控制 结构，一般有以下两种形式：
for （loop=1；loop<=limit；loop++） for （loop=limit；loop!=0；loop--）
这两种循环形式在逻辑上并没有效率差 异，但是映射到具体的体系结构中时，就 产生了很大的不同，如下图所示。
四、以空间换时间
计算机程序中最大的矛盾是空间和时间的 矛盾，从这个角度出发逆向思维来考虑程序 的效率问题，比如若系统的实时性要求很高， 内存还有剩余，则我们就有可以用以空间换 时间的方法来提高程序执行的效率。
五、数学方法解决问题Fra bibliotek数学是计算机之母，计算机的发展是以数 学为依据和基础的，所以在编写程序的时候， 适当地采用一些数学方法会对程序的执行效 率有数量级的提高，如下例所示：
方法1： int I,J; I=257/8; J=456%32; 方法2： int I,J; I=257>>3; J=456-(456>>4<<4);
七、嵌入汇编
汇编语言是效率最高的计算机语言，但是 它地可读性较差，因此在C语言编程中为了 获得程序的高效率，我们可以采用变通的方 法--嵌入汇编、混合编程。
嵌入式C语言程序设计技巧
嵌入式C语言程序设计技巧
变量定义 参数传递 循环条件 以空间换时间 数学方法解决问题 使用位操作 嵌入汇编
一、变量定义
在变量声明的时候，最好把所有相同类型的变 量放在一起定义，这样可以优化存储器布局。由下 例可以看出： 对于局部变量类型的定义，使用short或char 来 定义变量并不是总能节省存储空间。有时使用32位 int 或 unsinged int 局部变量更有效率一些，如下 图所示： 变量定义中，为了精简程序，程序员总是竭力避 免使用冗余变量。但有时使用冗余变量可以减少存 储器访问的次数这可以提高系统性能。
方法1： int i,,j; For (i=1;i<=100;i=++){ j+=i; } 方法2： int i; i=(100*(1+100))/2
六、使用位操作
一般的位操作是用来控制硬件的，或者做 数据变换使用，但是，灵活的位操作可以减 少除法和取模的运算有效地提高程序运行的 效率,如下例所示：
基于ARM的嵌入式软件开发基础
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. ARM汇编语言的伪操作、宏指令与伪指令 ARM汇编语言程序设计 嵌入式C语言程序设计基础 嵌入式C语言程序设计实例 嵌入式C语言程序设计技巧 C与汇编语言混合编程 基于Embest IDE for ARM 环境的软件开发 实例
第五讲