單片機(jī)c語(yǔ)言教程：C51變量

 上課所提到變量就是一種在程序執(zhí)行過(guò)程中其值能不斷變化的量。要在程序中使用變量必須先用標(biāo)識(shí)符作為變量名，并指出所用的數(shù)據(jù)類型和存儲(chǔ)模式，這樣編譯系統(tǒng)才能為變量分配相應(yīng)的存儲(chǔ)空間。定義一個(gè)變量的格式如下：

[存儲(chǔ)種類]　數(shù)據(jù)類型　[存儲(chǔ)器類型]　變量名表

在定義格式中除了數(shù)據(jù)類型和變量名表是必要的，其它都是可選項(xiàng)。存儲(chǔ)種類有四種：自動(dòng)（auto）,外部（extern）,靜態(tài)（static）和寄存器（register），缺省類型為自動(dòng)(auto)。這些存儲(chǔ)種類的具體含義和使用方法，將在第七課《變量的存儲(chǔ)》中進(jìn)一步進(jìn)行學(xué)習(xí)。

而這里的數(shù)據(jù)類型則是和我們?cè)诘谒恼n中學(xué)習(xí)到的名種數(shù)據(jù)類型的定義是一樣的。說(shuō)明了一個(gè)變量的數(shù)據(jù)類型后，還可選擇說(shuō)明該變量的存儲(chǔ)器類型。存儲(chǔ)器類型的說(shuō)明就是指定該變量在單片機(jī)c語(yǔ)言硬件系統(tǒng)中所使用的存儲(chǔ)區(qū)域，并在編譯時(shí)準(zhǔn)確的定位。表6－1中是KEIL uVision2所能認(rèn)別的存儲(chǔ)器類型。注意的是在AT89c51芯片中RAM只有低128位，位于80H到FFH的高128位則在52芯片中才有用，并和特殊寄存器地址重疊。特殊寄存器（SFR）的地址表請(qǐng)看附錄二　AT89c51特殊功能寄存器列表

如果省略存儲(chǔ)器類型，系統(tǒng)則會(huì)按編譯模式SMALL,COMPACT或LARGE所規(guī)定的默認(rèn)存儲(chǔ)器類型去指定變量的存儲(chǔ)區(qū)域。無(wú)論什么存儲(chǔ)模式都能聲明變量在任何的8051存儲(chǔ)區(qū)范圍，然而把最常用的命令如循環(huán)計(jì)數(shù)器和隊(duì)列索引放在內(nèi)部數(shù)據(jù)區(qū)能顯著的提高系統(tǒng)性能。還有要指出的就是變量的存儲(chǔ)種類與存儲(chǔ)器類型是完全無(wú)關(guān)的。

. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模式

存儲(chǔ)模式?jīng)Q定了沒有明確指定存儲(chǔ)類型的變量，函數(shù)參數(shù)等的缺省存儲(chǔ)區(qū)域，共三種：

1. 1. Small模式

所有缺省變量參數(shù)均裝入內(nèi)部RAM，優(yōu)點(diǎn)是訪問(wèn)速度快，缺點(diǎn)是空間有限，只適用于小程序。

2. 2. Compact模式

所有缺省變量均位于外部RAM區(qū)的一頁(yè)(256Bytes)，具體哪一頁(yè)可由P2口指定，在STARTUP.A51文件中說(shuō)明，也可用pdata指定，優(yōu)點(diǎn)是空間較Small為寬裕速度較Small慢，較large要快，是一種中間狀態(tài)。

3. 3. large模式

所有缺省變量可放在多達(dá)64KB的外部RAM區(qū)，優(yōu)點(diǎn)是空間大，可存變量多，缺點(diǎn)是速度較慢。

提示：存儲(chǔ)模式在單片機(jī)c語(yǔ)言編譯器選項(xiàng)中選擇。

之前提到簡(jiǎn)單提到sfr,sfr16,sbit定義變量的方法，下面我們?cè)賮?lái)仔細(xì)看看。

sfr和sfr16能直接對(duì)51單片機(jī)的特殊寄存器進(jìn)行定義，定義方法如下：

sfr 特殊功能寄存器名= 特殊功能寄存器地址常數(shù);

sfr16 特殊功能寄存器名= 特殊功能寄存器地址常數(shù);

我們能這樣定義AT89c51的P1口

sfr P1 = 0x90; //定義P1 I/O口，其地址90H

sfr關(guān)鍵定后面是一個(gè)要定義的名字，可任意選取，但要符合標(biāo)識(shí)符的命名規(guī)則，名字最好有一定的含義如P1口能用P1為名，這樣程序會(huì)變的好讀好多。等號(hào)后面必須是常數(shù)，不允許有帶運(yùn)算符的表達(dá)式，而且該常數(shù)必須在特殊功能寄存器的地址范圍之內(nèi)（80H－FFH），具體可查看附錄中的相關(guān)表。sfr是定義8位的特殊功能寄存器而sfr16則是用來(lái)定義16位特殊功能寄存器，如8052的T2定時(shí)器，能定義為：

sfr16 T2 = 0xCC; //這里定義8052定時(shí)器2，地址為T2L=CCH,T2H=CDH

用sfr16定義16位特殊功能寄存器時(shí)，等號(hào)后面是它的低位地址，高位地址一定要位于物理低位地址之上。注意的是不能用于定時(shí)器0和1的定義。

sbit可定義可位尋址對(duì)象。如訪問(wèn)特殊功能寄存器中的某位。其實(shí)這樣應(yīng)用是經(jīng)常要用的如要訪問(wèn)P1口中的第2個(gè)引腳P1.1。我們能照以下的方法去定義:

(1)sbit 位變量名＝位地址

sbit P1_1 = Ox91;

這樣是把位的絕對(duì)地址賦給位變量。同sfr一樣sbit的位地址必須位于80H-FFH之間。

(2)Sbit 位變量名＝特殊功能寄存器名^位位置

sft P1 = 0x90;

sbit P1_1 = P1 ^ 1; //先定義一個(gè)特殊功能寄存器名再指定位變量名所在的位置

當(dāng)可尋址位位于特殊功能寄存器中時(shí)可采用這種方法

(3)sbit 位變量名＝字節(jié)地址^位位置

sbit P1_1 = 0x90 ^ 1;

這種方法其實(shí)和2是一樣的，只是把特殊功能寄存器的位址直接用常數(shù)表示。

在單片機(jī)c語(yǔ)言存儲(chǔ)器類型中供給有一個(gè)bdata的存儲(chǔ)器類型，這個(gè)是指可位尋址的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，位于單片機(jī)的可位尋址區(qū)中，能將要求可位錄址的數(shù)據(jù)定義為bdata,如:

unsigned char bdata ib; //在可位錄址區(qū)定義ucsigned char類型的變量ib

int bdata ab[2]; //在可位尋址區(qū)定義數(shù)組ab[2]，這些也稱為可尋址位對(duì)象

sbit ib7=ib^7 //用關(guān)鍵字sbit定義位變量來(lái)獨(dú)立訪問(wèn)可尋址位對(duì)象的其中一位

sbit ab12=ab[1]^12;

操作符"＾"后面的位位置的最大值取決于指定的基址類型，char0-7,int0-15,long0-31。

下面我們用上一課的電路來(lái)實(shí)踐一下這一課的知識(shí)。同樣是做一下簡(jiǎn)單的跑馬燈實(shí)驗(yàn)，項(xiàng)目名為RunLED2。程序如下:
　sfr P1 = 0x90; //這里沒有使用預(yù)定義文件，
sbit P1_0 = P1 ^ 0; //而是自己定義特殊寄存器
sbit P1_7 = 0x90 ^ 7; //之前我們使用的預(yù)定義文件其實(shí)就是這個(gè)作用
sbit P1_1 = 0x91; //這里分別定義P1端口和P10,P11,P17引腳

void main(void)
{
unsigned int a;
unsigned char b;
do{
for (a=0;a<50000;a++)
P1_0 = 0; //點(diǎn)亮P1_0
for (a=0;a<50000;a++)
P1_7 = 0; //點(diǎn)亮P1_7
for (b=0;b<255;b++)
{
for (a=0;a<10000;a++)
P1 = b; //用b的值來(lái)做跑馬燈的花樣
}
P1 = 255; //熄滅P1上的LED
for (b=0;b<255;b++)
{
for (a=0;a<10000;a++) //P1_1閃爍
P1_1 = 0;
for (a=0;a<10000;a++)
P1_1 = 1;
}
}while(1);
}

 . Keil c51指針變量

單片機(jī)c語(yǔ)言支持一般指針(Generic Pointer)和存儲(chǔ)器指針(Memory_Specific Pointer).

1. 1. 一般指針

一般指針的聲明和使用均與標(biāo)準(zhǔn)C相同，不過(guò)同時(shí)還能說(shuō)明指針的存儲(chǔ)類型，例如：

long * state;為一個(gè)指向long型整數(shù)的指針，而state本身則依存儲(chǔ)模式存放。

char * xdata ptr；ptr為一個(gè)指向char數(shù)據(jù)的指針，而ptr本身放于外部RAM區(qū)，以上的long,char等指針指向的數(shù)據(jù)可存放于任何存儲(chǔ)器中。

一般指針本身用3個(gè)字節(jié)存放，分別為存儲(chǔ)器類型，高位偏移，低位偏移量。

2. 2. 存儲(chǔ)器指針

基于存儲(chǔ)器的指針說(shuō)明時(shí)即指定了存貯類型，例如：

char data * str;str指向data區(qū)中char型數(shù)據(jù)

int xdata * pow; pow指向外部RAM的int型整數(shù)。

這種指針存放時(shí)，只需一個(gè)字節(jié)或2個(gè)字節(jié)就夠了，因?yàn)橹恍璐娣牌屏俊?/p>

3. 3. 指針轉(zhuǎn)換

即指針在上兩種類型之間轉(zhuǎn)化：

l 當(dāng)基于存儲(chǔ)器的指針作為一個(gè)實(shí)參傳遞給需要一般指針的函數(shù)時(shí)，指針自動(dòng)轉(zhuǎn)化。

l 如果不說(shuō)明外部函數(shù)原形，基于存儲(chǔ)器的指針自動(dòng)轉(zhuǎn)化為一般指針，導(dǎo)致錯(cuò)誤，因而請(qǐng)用“＃include”說(shuō)明所有函數(shù)原形。

l 能強(qiáng)行改變指針類型。

變量的存儲(chǔ)類別

一、static（靜態(tài)局部）變量。

1、靜態(tài)局部變量在程序整個(gè)運(yùn)行期間都不會(huì)釋放內(nèi)存。

2、對(duì)于靜態(tài)局部變量，是在編譯的時(shí)候賦初值的，即只賦值一次。如果在程序運(yùn)行時(shí)已經(jīng)有初值，則以后每次調(diào)用的時(shí)候不再重新賦值。

3、如果定義局部變量的時(shí)候不賦值，則編譯的時(shí)候自動(dòng)賦值為0。而對(duì)于自動(dòng)變量而言，定義的時(shí)候不賦值，則是一個(gè)不確定的值。

4、雖然靜態(tài)變量在函數(shù)調(diào)用結(jié)束后仍然存在，但是其他函數(shù)不能引用。

二、用extern聲明外部變量。

用extern聲明外部變量，是為了擴(kuò)展外部變量的作用范圍。比如一個(gè)程序能由多個(gè)源程序文件組成。如果一個(gè)程序中需要引用另外一個(gè)文件中已經(jīng)定義的外部變量，就需要使用extern來(lái)聲明。

正確的做法是在一個(gè)文件中定義外部變量，而在另外一個(gè)文件中使用extern對(duì)該變量作外部變量聲明。

一個(gè)文件中：   int abc;

另外一個(gè)文件中：   extern abc;

例子：

用extern將外部變量的作用域擴(kuò)展到其他文件：

文件1：
//用extern將外部變量的作用域擴(kuò)展到其他文件中
#include
#include
#include
unsigned int array[10];
void fillarray();
void init_ser()
{
 SCON=0X50;
 TMOD|=0X20;
 TH1=0XF3;
 TR1=1;
 TI=1;
}
void main()
{
 unsigned int i;
 init_ser();
 fillarray();
 for(i=0;i<10;i++)
 {
  printf("array[%d]=%dn",i,array[i]);
 }
  for(;;){;}
}
 
文件2：
extern int array[10];
void fillarray()
{
 unsigned char i;
 for(i=0;i<10;i++)
 {
  array[i]=i;
 }
}

在單片機(jī)c語(yǔ)言中變量的空間分配幾個(gè)方法

1、 data區(qū)空間小，所以只有頻繁用到或?qū)\(yùn)算速度要求很高的變量才放到data區(qū)內(nèi)，比如for循環(huán)中的計(jì)數(shù)值。

2、 data區(qū)內(nèi)最好放局部變量。

因?yàn)榫植孔兞康目臻g是能覆蓋的某個(gè)函數(shù)的局部變量空間在退出該函數(shù)是就釋放，由別的函數(shù)的局部變量覆蓋），能提高內(nèi)存利用率。當(dāng)然靜態(tài)局部變量除外，其內(nèi)存使用方式與全局變量相同；

3、 確保你的程序中沒有未調(diào)用的函數(shù)。

在Keil C里遇到未調(diào)用函數(shù)，編譯器就將其認(rèn)為可能是中斷函數(shù)。函數(shù)里用的局部變量的空間是不釋放，也就是同全局變量一樣處理。這一點(diǎn)Keil C做得很愚蠢，但也沒辦法。

4、 程序中遇到的邏輯標(biāo)志變量能定義到bdata中，能大大降低內(nèi)存占用空間。

在51系列芯片中有16個(gè)字節(jié)位尋址區(qū)bdata，其中能定義8*16=128個(gè)邏輯變量。定義方法是： bdata bit LedState;但位類型不能用在數(shù)組和結(jié)構(gòu)體中。

5、 其他不頻繁用到和對(duì)運(yùn)算速度要求不高的變量都放到xdata區(qū)。

6、 如果想節(jié)省data空間就必須用large模式，將未定義內(nèi)存位置的變量全放到xdata區(qū)。當(dāng)然最好對(duì)所有變量都要指定內(nèi)存類型。

7、 當(dāng)使用到指針時(shí)，要指定指針指向的內(nèi)存類型。

在單片機(jī)c51語(yǔ)言中未定義指向內(nèi)存類型的通用指針占用3個(gè)字節(jié)；而指定指向data區(qū)的指針只占1個(gè)字節(jié)；指定指向xdata區(qū)的指針占2個(gè)字節(jié)。如指針p是指向data區(qū)，則應(yīng)定義為： char data *p;。還可指定指針本身的存放內(nèi)存類型，如：char data * xdata p;。其含義是指針p指向data區(qū)變量，而其本身存放在xdata區(qū)。