單片機(jī)查表程序的自動(dòng)生成技術(shù)

摘要：介紹用高級(jí)語(yǔ)言C自動(dòng)生成單片機(jī)的查表程序，用查表的方法取代繁瑣復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算，計(jì)算精度高、時(shí)間短。包括自動(dòng)生成程序的原理以及D/A輸出復(fù)雜波形、非線性插值的示例。

在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，常用到許多復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，如計(jì)算sin(x)、cos(x)、有效值計(jì)算、非線性插值等。這些在高級(jí)語(yǔ)言中是簡(jiǎn)單的工作，而在單片機(jī)的匯編語(yǔ)言中卻是非常復(fù)雜的。因?yàn)椋@些運(yùn)算大都要用乘除運(yùn)算來(lái)進(jìn)行近似運(yùn)算，計(jì)算的精度很難滿足要求。更難以接受的是其運(yùn)算時(shí)間太長(zhǎng)，這對(duì)于無(wú)乘除指令的單片機(jī)系統(tǒng)更是如此。采用查表取代復(fù)雜的計(jì)算是一個(gè)明智的選擇。但是，這種查表程序表格往往都較長(zhǎng)，通常為幾十條到一二百條，如果采用手工輸入不但要花費(fèi)大量的時(shí)間，而且還容易出錯(cuò)。利用高級(jí)語(yǔ)言的單片機(jī)查表程序的自動(dòng)生成技術(shù)可以大大減小工作量，而且不易出錯(cuò)。

用過(guò)Microchip公司的PIC16系列單片機(jī)的讀者都知道，該系列單片機(jī)具有許多優(yōu)點(diǎn)，唯感遺憾的是在該指令中沒(méi)有乘除指令(PIC17以系列才有乘指令)。在應(yīng)用中常要自編乘除了程序以完成乘除運(yùn)算，這種程序執(zhí)行都要花費(fèi)較多的時(shí)間，如雙字節(jié)的乘法，運(yùn)算一次需要花費(fèi)100多個(gè)指令周期，而如果要用乘除進(jìn)行sin(x)、cos(x)、開方的計(jì)算，則花費(fèi)的時(shí)間就更多。因此，利用高級(jí)語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)查表程序的自動(dòng)笥成技術(shù)在PIC16系列單片機(jī)中就顯得更有意義。

現(xiàn)以目前在我國(guó)正大量使用的Microchip公司的PIC16系列單片機(jī)為例，用幾個(gè)例子說(shuō)明該技術(shù)的應(yīng)用。當(dāng)然，這種方法也可以用在其它單片機(jī)中，只是所給的示例程序中有關(guān)單片機(jī)的語(yǔ)句要改為相應(yīng)的單片機(jī)語(yǔ)言。本文采用Tubro

C作為高級(jí)語(yǔ)言的編程工具，也可以采用其它高級(jí)語(yǔ)言。

1 原理

利用高級(jí)語(yǔ)言自動(dòng)生成查表程序的實(shí)質(zhì)就是利用高級(jí)語(yǔ)言的計(jì)算功能，把原本復(fù)雜的計(jì)算轉(zhuǎn)換為簡(jiǎn)單的查表結(jié)果，以文本文件的形式輸出查表程序，在單片機(jī)編程中將該段程序插入相應(yīng)的程序中去。在應(yīng)用中需要注意的是：查表結(jié)果沒(méi)有小數(shù)，故在計(jì)算輸出時(shí)要四舍五入;查表結(jié)果只能在0～255之間，超出此范圍要加以處理。PIC16系列單片機(jī)的匯編程序默認(rèn)數(shù)制為十六進(jìn)制，如要使用十進(jìn)制，要在數(shù)前加“.”。還有一點(diǎn)要注意的是，在插入查表程序時(shí)特別要注意查表程序不能跨過(guò)0～255的頁(yè)面。

2 示例

2.1 用D/A輸出復(fù)雜的波形

用D/A器件可以輸出復(fù)雜的波形，如sin(x)、雙音多頻信號(hào)等復(fù)雜的波形。這里以并行D/A、輸出sin(x)為例，假設(shè)電源電壓為5V，D/A的參考電壓也為5V;同時(shí)假設(shè)在sin(x)的半波中共輸出90個(gè)點(diǎn)(2°輸出1個(gè)點(diǎn))，相應(yīng)的C語(yǔ)言源程序如下：

/*程序A.C*/
#includeSTdio.h>
#includemath.h>
main()
{
FILE *fp;
char f[15];
float Vmax,v,w;
int i,k;
puts (the output file name:);
gets (f); /*輸入要輸出的文件名*/
if((fp=fopen(f,w))= =NULL)
{puts(cON't open output file);
exit(0);
}
puts(Vmax:);
scanf(%f,Vmax)； /*輸入要輸出的sin波形峰值*/
fprintf(fp,SUB1 MOVWF BUF); /*輸出查表程序的第1行*/
fprintf(fp,SUBLW .%d,90); /*輸出查表程序的第2行*/
fprintf(fp,BTFSS STATUS，C)；/*輸出查表程序的第3行*/
fprintf(fp,RETLW .0); /*輸出查表程序的第4行*/
fprintf(fp,MOVLW HIGH($+4)); /*輸出查表程序的第5行*/
fprintf(fp,MOVWF PCLATH)； /*輸出查表程序的第6行*/
fprintf(fp,MOVF BUF,W)； /*輸出查表程序的第7行*/
fprintf(fp,ADDWF PCL,F); /*輸出查表程序的第8行*/
for(i=0;i=90;i++)
{w=i*2; /*2°輸出1個(gè)點(diǎn)*/
w=w*3.14159/180; /*轉(zhuǎn)換成弧度*/
v=sin(w)*255*Vmax*5; /*根據(jù)電壓峰值計(jì)算該點(diǎn)的輸出值*/
k=v+0.5; /*四舍五入*/
if(k0)k=0;
if(k>255)k=255;
fprinft(fp,RETLW.%d;%.d,k,i); /*輸出查表表格*/
}
fclose(fp);
printf(Press any key to end
……)；
getch();
}