PIC单片机C语言简记

只看该作者 · 2019-4-24 13:47

原贴链接：https://www.cnblogs.com/wangh0802PositiveANDupward/archive/2012/07/16/2594150.html

1.PICC安装：

　　PICC编译器可以直接挂接在MPLAB-IDE集成开发平台下，实现一体化的编译连接和原代码调试。使用MPLAB-IDE内的调试工具ICE2000 、ICD2 和软件模拟器都可以实现原代码级的程序调试，非常方便。

　　首先必须在你的计算机中安装 PICC 编译器。安装成功后可以进入IDE ，选择菜单项Project Æ Set Language Tool Locations… ，打开语言工具挂接设置对话框。在对话框中选择“HI-TECH PICC Toolsuite”栏，展开可执行文件组“Executable”后，列出了将被MPLAB-IDE 后台调用的编译器所用到的所有可执行文件，其中有汇编编译器“PICC Assembler ”、C 原程序编译器“PICC Compiler”和连接定位程序“PICC Linker”。同时在此列表中还显示了对应的可执行程序名，请注意在这里都是“PICC.EXE”。用鼠标分别点击选中这三项可执行文件，观察对话框下面“Location ”一栏中显示的文件路径，用“Browse…”按纽，从计算机中已经安装的 PICC编译器文件夹中选择PICC.EXE 文件。

实际上PICC.EXE 只是一个调度管理程序，它会按照所输入的文件扩展名自动调用对应的编译器和连接器，用户要注意的是C 语言原程序扩展名用“.c ”，汇编原程序用“.as”即可。用C 语言编程的好处是可以实现模块化编程。程序编写者应尽量把相互独立的控制任务用多个独立的C 原程序文件实现，如果程序量较大，一般不要把所有的代码写在一个文件内。

　　基于PICC编译环境编写PIC 单片机程序的基本方式和标准C 程序类似，程序一般由以下几个主要部分组成：
　　z 在程序的最前面用#include 预处理指令引用包含头文件，其中必须包含一个编译器提供的“pic.h ”文件，实现单片机内特殊寄存器和其它特殊符号的声明；
　　z 用“__CONFIG ”预处理指令定义芯片的配置位；
　　z 声明本模块内被调用的所有函数的类型，PICC将对所调用的函数进行严格的类型匹配检查；
　　z 定义全局变量或符号替换；
　　z 实现函数（子程序），特别注意 main 函数必须是一个没有返回的死循环。

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一个C 原程序的范例

#include <pic.h>    //包含单片机内部资源预定义 

#include “pc68.h”    //包含自定义头文件 

 //定义芯片工作时的配置位 

__CONFIG (HS & PROTECT & PWRTEN & BOREN & WDTDIS); 

 //声明本模块中所调用的函数类型 

void SetSFR(void); 

void Clock(void); 

void KeyScan(void); 

void Measure(void); 

void LCD_Test(void); 

void LCD_Disp(unsigned char);  

//定义变量 

unsigned char second, minute, hour; 

bit flag1,flag2; 

//函数和子程序

void main(void) 

{ 

  SetSFR(); 

  PORTC = 0x00; 

  TMR1H += TMR1H_CONST; 

  LED1 = LED_OFF; 



  LCD_Test(); 

 

  //程序工作主循环 

  while(1) { 

     asm(“clrwdt”);   //清看门狗 

     Clock();        //更新时钟 

     KeyScan();      //扫描键盘 

     Measure();      //数据测量 

     SetSFR();       //刷新特殊功能寄存器 

  } 

}

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2.PICC 中的变量定义：

bit　　　　　　　　 1　　　　  布尔型位变量，0 或1 两种取值
char 　　　　　　8 　　　　有符号或无符号字符变量，PICC 缺省认定char 型变量为无符号数，但可以通过编译选项改为有符号字节变量
unsigned char  　　8 　　　　无符号字符变量
short 　　　　　　16　　　　  有符号整型数
unsigned short  　16 　　　　无符号整型数
int 　　　　　　 16 　　　　有符号整型数
unsigned int       16 　　　　无符号整型数
long 　　　　　　 32 　　　　有符号长整型数
unsigned long    32 　　　　无符号长整型数
float 　　　　　　 24 　　　　浮点数
double  　　　　　24  或32    浮点数，PICC 缺省认定double 型变量为24位长，但可以改变编译选项改成32位

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除了bit型位变量外，PICC完全支持数组、结构和联合等复合型高级变量，这和标准的C 语言所支持的高级变量类型没有什么区别。例如： 

数组：unsigned int data[10]; 

结构：struct commInData { 

         unsigned char inBuff[8]; 

         unsigned char getPtr, putPtr; 

      }; 

联合：union int_Byte { 

         unsigned char c[2]; 

         unsigned int i; 

      };

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3.PICC对数据寄存器bank 的管理

　　PICC把单片机中数据寄存器的bank 问题交由编程员自己管理，因此在定义用户变量时你必须自己决定这些变量具体放在哪一个bank 中。如
果没有特别指明，所定义的变量将被定位在bank0。　　

例如下面所定义的这些变量：
unsigned char buffer[32];
bit flag1,flag2;
float val[8];
　　除了bank0 内的变量声明时不需特殊处理外，定义在其它bank 内的变量前面必须加上相应的bank 序号，例如：
                              bank1 unsigned char buffer[32]; //变量定位在bank1中
                              bank2 bit flag1,flag2; //变量定位在bank2中
                              bank3 float val[8]; //变量定位在bank3中

　　如果超过bank 容量，在最后连接时会报错，大致信息如下：（中档PIC中一个数据寄存器128字节）
　　　　　　Error[000] : Can't find 0x12C words for psect rbss_1 in segment BANK1
　　连接器告诉你总共有0x12C （300 ）个字节准备放到 bank1 中但 bank1 容量不够。显然，只有把一部分原本定位在bank1 中的变量改放到其它 bank 中才能解决此问题。

　　虽然变量所在的bank 定位必须由编程员自己决定，但在编写原程序时进行变量存取操作前无需再特意编写设定bank 的指令。C 编译器会根据所操作的对象自动生成对应 bank 设定的汇编指令。为避免频繁的bank 切换以提高代码效率，尽量把实现同一任务的变量定位在同一个bank 内；对不同bank 内的变量进行读写操作时也尽量把位于相同 bank 内的变量归并在一起进行连续操作。

      PICC中把所有的函数内部定义的auto型局部变量放在bank0。为了节约宝贵的存储空间，它采用了一种被叫做“静态覆盖”的技术来实现局部变量的地址分配。因此用户自己定位在bank()内的变量字节数将受到一定的限制，在实际使用时需注意。

   bit型为变量只能是全局的或静态的。PICC将把定位在同一bank内的8个位变量合并成一个存放于一个固定地址。因此所有指针对为变量的操作将直接使用PIC单片机的位操作汇编指令高效实现。

　　在用C 语言写程序时变量一般由编译器和连接器最后定位，在写程序之时无需知道所定义的变量具体被放在哪个地址（除了bank 必须声明）。真正需要绝对定位的只是单片机中的那些特殊功能寄存器，而这些寄存器的地址定位在PICC编译环境所提供的头文件中已经实现，无需用户操心。

　　unsigned char tmpData @ 0x20;  //tmpData定位在地址0x20

   上面变量 tmpData 的地址是0x20，但最后 0x20 处完全有可能又被分配给了其它变量使用，这样就发生了地址冲突。因此针对变量的绝对定位要特别小心。从笔者的应用经验看，在一般的程序设计中用户自定义的变量实在是没有绝对定位的必要。

　　如果需要，位变量也可以绝对定位。但必须遵循上面介绍的位变量编址的方式。如果一个普通变量已经被绝对定位，那么此变量中的每个数据位就可以用下面的计算方式实现位变量指派：
　　　　　　unsigned char tmpData @ 0x20;  //tmpData定位在地址0x20
　　　　　　bit tmpBit0 @ tmpData*8+0; //tmpBit0对应于tmpData第0 位
　　　　　　bit tmpBit1 @ tmpData*8+1; //tmpBit0对应于tmpData第1 位
　　　　　　bit tmpBit2 @ tmpData*8+2; //tmpBit0对应于tmpData第2 位
如果tmpData 事先没有被绝对定位，那就不能用上面的位变量定位方式。

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4.PICC的其它变量修饰关键词：

　　extern  —  外部变量声明。如果在一个C 程序文件中要使用一些变量但其原型定义写在另外的文件中，那么在本文件中必须将这些变量声明成“extern ”外部类型。

例如程序文件code1.c中有如下定义：
bank1 unsigned char var1, var2;    //定义了bank1中的两个变量
在另外一个程序文件code2.c中要对上面定义的变量进行操作，则必须在程序的开头定义：
extern bank1 unsigned char var1, var2;  //声明位于bank1的外部变量

　　volatile —  易变型变量声明。PICC 中还有一个变量修饰词在普通的C 语言介绍中一般是看不到的，它说明了一个变量的值是会随机变化的，即使程序没有刻意对它进行任何赋值操作。“volatile”类型定义在单片机的 C 语言编程中是如此的重要，是因为它可以告诉编译器的优化处理器这些变量是实实在在存在的，在优化过程中不能无故消除。

　　假定你的程序定义了一个变量并对其作了一次赋值，但随后就再也没有对其进行任何读写操作，如果是非volatile 型变量，优化后的结果是这个变量将有可能被彻底删除以节约存储空间。另外一种情形是在使用某一个变量进行连续的运算操作时，这个变量的值将在第一次操作时被复制到中间临时变量中，如果它是非volatile型变量，则紧接其后的其它操作将有可能直接从临时变量中取数以提高运行效率，显然这样做后对于那些随机变化的参数就会出问题。只要将其定义成volatile 类型后，编译后的代码就可以保证每次操作时直接从变量地址处取数。

const  —  常数型变量声明。这些变量就成为常数，程序运行过程中不能对其修改。除了位变量（这些位变量还是被放置在 RAM中，但程序不能对其赋值修改。），其它所有基本类型的变量或高级组合变量都将被存放在程序空间（ROM区）以节约数据存储空间。显然，被定义在ROM区的变量是不能再在程序中对其进行赋值修改的，这也是“const”的本来意义。

　　persistent —  非初始化变量声明。按照标准C 语言的做法，程序在开始运行前首先要把所有定义的但没有预置初值的变量全部清零。PICC会在最后生成的机器码中加入一小段初始化代码来实现这一变量清零操作，且这一操作将在main 函数被调用之前执行。问题是作为一个单片机的控制系统有很多变量是不允许在程序复位后被清零的。为了达到这一目的，PICC 提供了“persistent ”修饰词以声明此类变量无需在复位时自动清零，编程员应该自己决定程序中的那些变量是必须声明成“persisten ”类型，而且须自己判断什么时候需要对其进行初始化赋值。

　　例如： persistent unsigned char hour,minute,second;  //定义时分秒变量

只看该作者 · 2019-4-24 13:49

5.PICC中的指针

　　PICC中指针的基本概念和标准C 语法没有太多的差别。但是在 PIC 单片机这一特定的架构上，指针的定义方式还是有几点需要特别注意。

　　1.指向RAM的指针

　　如果是汇编语言编程，实现指针寻址的方法肯定就是用FSR 寄存器，PICC也不例外。这样就势必产生一个问题：FSR 能够直接连续寻址的范围是256 字节（bank0/1或bank2/3），要覆盖最大512 字节的内部数据存储空间，又该如何让定义指针？PICC还是将这一问题留给编程员自己解决：在定义指针时必须明确指定该指针所适用的寻址区域，例如：　　

unsigned char *ptr0; //①定义覆盖bank0/1的指针
bank2 unsigned char *ptr1;  //②定义覆盖bank2/3的指针
bank3 unsigned char *ptr2;  //③定义覆盖bank2/3的指针
上面定义了三个指针变量，其中①指针没有任何bank 限定，缺省就是指向bank0 和bank1；②和③一个指明了bank2，另一个指明了bank3，
但实际上两者是一样的，因为一个指针可以同时覆盖两个bank 的存储区域。另外，上面三个指针变量自身都存放在 bank0 中。
我们将在稍后介绍如何在其它bank 中存放指针变量。

　　既然定义的指针有明确的bank 适用区域，在对指针变量赋值时就必须实现类型匹配，同样的道理，若函数调用时用了指针作为传递参数，也必须注意bank 作用域的匹配，而这点往往容易被忽视。假定有下面的函数实现发送一个字符串的功能：
　　　　　　　　　　void SendMessage(unsigned char *);
　　那么被发送的字符串必须位于bank0 或bank1 中。如果你还要发送位于 bank2 或bank3 内的字符串，必须再另外单独写一个函数：
　　　　　　　　　　void SendMessage_2(bank2 unsigned char *);
这两个函数从内部代码的实现来看可以一模一样，但传递的参数类型不同。
　　按笔者的应用经验体会，如果你看到了“Fixup overflow”的错误指示，几乎可以肯定是指针类型不匹配的赋值所至。请重点检查程序中有关指针的操作。

　　2.指向ROM常数的指针
　　如果一组变量是已经被定义在ROM区的常数，那么指向它的指针可以这样定义：
　　　　　　const unsigned char company[]=”Microchip”; //定义ROM 中的常数
　　　　　　const unsigned char *romPtr;    //定义指向ROM 的指针
　　程序中可以对上面的指针变量赋值和实现取数操作：
　　　　　　romPtr ＝ company;  //指针赋初值
　　　　　　data = *romPtr++;  //取指针指向的一个数，然后指针加1
　　反过来，下面的操作将是一个错误，因为该指针指向的是常数型变量，不能赋值。
　　　　　　*romPtr  ＝ data;  // 往指针指向的地址写一个数

　　3.指向函数的指针

　　单片机编程时函数指针的应用相对较少，但作为标准 C 语法的一部分，PICC同样支持函数指针调用。如果你对编译原理有一定的了解，就应该明白在PIC 单片机这一特定的架构上实现函数指针调用的效率是不高的：PICC 将在RAM中建立一个调用返回表，真正的调用和返回过程是靠直接修改PC指针来实现的。因此，除非特殊算法的需要，建议大家尽量不要使用函数指针。

㈠ bank 修饰词的位置含义
前面介绍的一些指针有的作用于bank0/1，有的作用于 bank2/3，但它们本身的存放位置全部在bank0。显然，在一个程序设计中指针变量将有
可能被定位在任何可用的地址空间，这时，bank 修饰词出现的位置就是一个关键，看下面的例子：
//定义指向bank0/1的指针，指针变量为于bank0中
unsigned char *ptr0;
//定义指向bank2/3的指针，指针变量为于bank0中
bank2 unsigned char *ptr0;
//定义指向bank2/3的指针，指针变量为于bank1中
bank2 unsigned char * bank1 ptr0;
从中可以看出规律：前面的 bank 修饰词指明了此指针的作用域；后面的 bank 修饰词定义了此指针变量自身的存放位置。只要掌握了这一法则，
你就可以定义任何作用域的指针且可以将指针变量放于任何bank 中。
㈡ volatile、persistent 和const修饰词的位置含义
如果能理解上面介绍的bank 修饰词的位置含义，实际上 volatile 、persistent 和const这些关键词出现在前后不同位置上的含义规律是和
bank 一词相一致的。例如：
//定义指向bank0/1易变型字符变量的指针，指针变量位于bank0中且自身为非易变型
volatile unsigned char *ptr0;
//定义指向bank2/3非易变型字符变量的指针，指针变量位于bank1中且自身为易变型
bank2 unsigned char * volatile bank1 ptr0;
//定义指向ROM 区的指针，指针变量本身也是存放于ROM 区的常数
const unsigned char * const ptr0;
亦即出现在前面的修饰词其作用对象是指针所指处的变量；出现在后面的修饰词其作用对象就是指针变量自己。

只看该作者 · 2019-4-24 13:51

6.PICC 中的子程序和函数
　　中档系列的PIC 单片机程序空间有分页的概念，但用C 语言编程时基本不用太多关心代码的分页问题。因为所有函数或子程序调用时的页面设定（如果代码超过一个页面）都由编译器自动生成的指令实现。

　　函数的代码长度限制，一个良好的程序设计应该有一个清晰的组织结构，把不同的功能用不同的函数实现是最好的方法，因此一个函数 2K字长的限制一般不会对程序代码的编写产生太多影响。如果为实现特定的功能确实要连续编写很长的程序，这时就必须把这些连续的代码拆分成若干函数，以保证每个函数最后编译出的代码不超过一个页面空间。

　　调用层次的控制，中档系列PIC 单片机的硬件堆栈深度为8 级，考虑中断响应需占用一级堆栈，所有函数调用嵌套的最大深度不要超过7 级。编程员必须自己控制子程序调用时的嵌套深度以符合这一限制要求。

　　中断函数的实现，PICC可以实现C 语言的中断服务程序。中断服务程序有一个特殊的定义方法：
　　　　　　　　　　void interrupt ISR(void);
其中的函数名“ISR ”可以改成任意合法的字母或数字组合，但其入口参数和返回参数类型必须是“void ”型，亦即没有入口参数和返回参数，且中间必须有一个关键词“interrupt ”。中断函数可以被放置在原程序的任意位置。因为已有关键词“interrupt ”声明，PICC在最后进行代码连接时会自动将其定位到0x0004中断入口处，实现中断服务响应。编译器也会实现中断函数的返回指令“retfie”。

一个简单的中断服务示范函数如下：
void  interrupt  ISR(void)  //中断服务程序
{
if (T0IE && T0IF)    //判TMR0 中断
{
T0IF = 0; // 清除TMR0 中断标志
   //在此加入TMR0 中断服务
}
if (TMR1IE && TMR1IF)  //判TMR1 中断
{
  TMR1IF = 0; //清除TMR1 中断标志
   //在此加入TMR1 中断服务
}
}    //中断结束并返回

　PICC会自动加入代码实现中断现场的保护，并在中断结束时自动恢复现场，所以编程员无需象编写汇编程序那样加入中断现场保护和恢复的额外指令语句。但如果在中断服务程序中需要修改某些全局变量时，是否需要保护这些变量的初值将由编程员自己决定和实施。用C 语言编写中断服务程序必须遵循高效的原则：

　　1.代码尽量简短，中断服务强调的是一个“快”字。2.避免在中断内使用函数调用。3.避免在中断内进行数**算。

　　标准库函数，PICC提供了较完整的C 标准库函数支持，其中包括数**算函数和字符串操作函数。前加“#include <math.h> ”  包含头文件，“#include <string.h> ”头文件。

　　PICC 定义特殊区域值:

　　1  定义工作配置字,在用 PICC写程序时同样可以在C 原程序中定义，具体方式如下：
　　　　　　　　　　　　__CONFIG (HS & UNPROTECT & PWRTEN & BORDIS & WDTEN);

　上面的关键词“__CONFIG ”（注意前面有两个下划线符）专门用于是芯片配置字的设定，后面括号中的各项配置位符号在特定型号单片机的头文件中已经定义（注意不是pic.h头文件），相互之间用逻辑“与”操作符组合在一起。这样定义的配置字信息最后将和程序代码一起放入同一个HEX文件。

在这里列出了适用于16F7x 系列单片机配置位符号预定义，其它型号或系列的单片机配置字定义方式类似，使用前查阅一下对应的头文件即可。
/*振荡器配置*/
#define RC 0x3FFF  // RC 振荡
#define HS 0x3FFE  // HS 模式
#define XT 0x3FFD  // XT 模式
#define LP 0x3FFC  // LP 模式

/*看门狗配置*/
#define WDTEN 0x3FFF  // 看门狗打开
#define WDTDIS 0x3FFB  // 看门狗关闭
/*上电延时定时器配置*/
#define PWRTEN 0x3FF7  // 上电延时定时器打开
#define PWRTDIS  0x3FFF  // 上电延时定时器关闭

/*低电压复位配置*/
#define BOREN 0x3FFF  // 低电压复位允许
#define BORDIS 0x3FBF  // 低电压复位禁止

/*代码保护配置*/
#define UNPROTECT  0x3FFF  // 没有代码保护
#define PROTECT  0x3FEF  // 程序代码保护

头文件预定义的配置信息符号

定义芯片标记单元
　　PIC 单片机中的标记单元定义可以用下面的__IDLOC（注意前面有两个下划线符）预处理指令实现，方法如下：
　　　　__IDLOC (1234);
　　其特殊之处是括号内的值全部为16进制数，不需要用“0x”引导。这样上面的定义就设定了标记单元内容为01020304 。

C 和汇编混合编程

　　在C 原程序中直接嵌入汇编指令是最直接最容易的方法。如果只需要嵌入少量几条的汇编指令，PICC提供了一个类似于函数的语句：
　　　　　　　　　　　　　　　　　　asm(“clrwdt”);
双引号中可以编写任何一条PIC 的标准汇编指令。例如：

for (;;) {
asm("clrwdt"); //清看门狗
Task();
ClockRun();
asm("sleep"); //休眠
asm("nop"); //空操作延时
}

　　如果需要编写一段连续的汇编指令，PICC支持另外一种语法描述：用“#asm”开始汇编指令段，用“#endasm ”结束。一句话：用了C 语言后，就不要再老想着用汇编。尽量使用全局变量进行参数传递。

　　类似于纯汇编文件的代码也可以在C 语言框架下实现，方法是基于C 标准语法定义所有的变量和函数名，包括需要传递的形式参数、返回参数和局部变量，但函数内部的指令基本用嵌入汇编指令编写，只有最后的返回参数用C 语句实现。这样做后函数的运行效率和纯汇编编写时几乎一模一样，但各参数的传递统一用C 标准实现，这样管理和维护就比较方便。例如下面的实现一个字节变量的偶校验位计算。

bit EvenParity(unsigned char data)
{
#asm
swapf ?a_EvenParity+0,w //入口参数data 的寻址符为 ?a_EvenParity+0
xorwf ?a_EvenParity+0,f
rrf    ?a_EvenParity+0,w
xorwf ?a_EvenParity+0,f
btfsc ?a_EvenParity+0,2
incf ?a_EvenParity+0,f
#endasm
//至此，data 的最低位即为偶校验位
if (data&0x01) return(1);
else return(0);
}

只看该作者 · 2019-4-24 22:48

PIC的中文手册很好的

只看该作者 · 2019-5-6 01:16

顶，谢谢分享