PIC 單片機(jī) C 語言編程簡(jiǎn)介(2)

千萬注意，PICC 對(duì)絕對(duì)定位的變量不保留地址空間。換句話說，上面變量 tmpData 的

地址是 0x20，但最后 0x20 處完全有可能又被分配給了其它變量使用，這樣就發(fā)生了地址沖

突。因此針對(duì)變量的絕對(duì)定位要特別小心。從筆者的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)看，在一般的程序設(shè)計(jì)中用戶

自定義的變量實(shí)在是沒有絕對(duì)定位的必要。

如果需要，位變量也可以絕對(duì)定位。但必須遵循上面介紹的位變量編址的方式。如果一

個(gè)普通變量已經(jīng)被絕對(duì)定位，那么此變量中的每個(gè)數(shù)據(jù)位就可以用下面的計(jì)算方式實(shí)現(xiàn)位變

量指派：

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

bit tmpBit0 @ tmpData*8+0; //tmpBit0 對(duì)應(yīng)于 tmpData 第 0 位

bit tmpBit1 @ tmpData*8+1; //tmpBit0 對(duì)應(yīng)于 tmpData 第 1 位

bit tmpBit2 @ tmpData*8+2; //tmpBit0 對(duì)應(yīng)于 tmpData 第 2 位

如果 tmpData 事先沒有被絕對(duì)定位，那就不能用上面的位變量定位方式。

11.5.8 PICC 的其它變量修飾關(guān)鍵詞

&O1540; extern — 外部變量聲明

如果在一個(gè) C 程序文件中要使用一些變量但其原型定義寫在另外的文件中，那么在本

文件中必須將這些變量聲明成“extern”外部類型。例如程序文件 code1.c 中有如下定義：

bank1 unsigned char var1, var2;

//定義了 bank1 中的兩個(gè)變量

在另外一個(gè)程序文件 code2.c 中要對(duì)上面定義的變量進(jìn)行操作，則必須在程序的開頭定義：

extern bank1 unsigned char var1, var2; //聲明位于 bank1 的外部變量

&O1540; volatile — 易變型變量聲明

PICC 中還有一個(gè)變量修飾詞在普通的 C 語言介紹中一般是看不到的，這就是關(guān)鍵詞

“volatile”。顧名思義，它說明了一個(gè)變量的值是會(huì)隨機(jī)變化的，即使程序沒有刻意對(duì)它進(jìn)

行任何賦值操作。在單片機(jī)中，作為輸入的 IO 端口其內(nèi)容將是隨意變化的；在中斷內(nèi)被修

改的變量相對(duì)主程序流程來講也是隨意變化的；很多特殊功能寄存器的值也將隨著指令的運(yùn)

行而動(dòng)態(tài)改變。所有這種類型的變量必須將它們明確定義成“volatile”類型，例如：

volatile unsigned char STATUS @ 0x03;

volatile bit commFlag;

“volatile”類型定義在單片機(jī)的 C 語言編程中是如此的重要，是因?yàn)樗梢愿嬖V編譯

器的優(yōu)化處理器這些變量是實(shí)實(shí)在在存在的，在優(yōu)化過程中不能無故消除。假定你的程序定

義了一個(gè)變量并對(duì)其作了一次賦值，但隨后就再也沒有對(duì)其進(jìn)行任何讀寫操作，如果是非

volatile 型變量，優(yōu)化后的結(jié)果是這個(gè)變量將有可能被徹底刪除以節(jié)約存儲(chǔ)空間。另外一種

情形是在使用某一個(gè)變量進(jìn)行連續(xù)的運(yùn)算操作時(shí)，這個(gè)變量的值將在第一次操作時(shí)被復(fù)制到

中間臨時(shí)變量中，如果它是非 volatile 型變量，則緊接其后的其它操作將有可能直接從臨時(shí)

變量中取數(shù)以提高運(yùn)行效率，顯然這樣做后對(duì)于那些隨機(jī)變化的參數(shù)就會(huì)出問題。只要將其

定義成 volatile 類型后，編譯后的代碼就可以保證每次操作時(shí)直接從變量地址處取數(shù)。

&O1540; const — 常數(shù)型變量聲明

如果變量定義前冠以“const”類型修飾，那么所有這些變量就成為常數(shù)，程序運(yùn)行過

程中不能對(duì)其修改。除了位變量，其它所有基本類型的變量或高級(jí)組合變量都將被存放在程

序空間（ROM 區(qū)）以節(jié)約數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間。顯然，被定義在 ROM 區(qū)的變量是不能再在程序

中對(duì)其進(jìn)行賦值修改的，這也是“const”的本來意義。實(shí)際上這些數(shù)據(jù)最終都將以“retlw”

的指令形式存放在程序空間，但 PICC 會(huì)自動(dòng)編譯生成相關(guān)的附加代碼從程序空間讀取這些

常數(shù)，編程員無需太多操心。例如：

const unsigned char name[]=”This is a demo”; //定義一個(gè)常量字符串

如果定義了 “const”類型的位變量，那么這些位變量還是被放置在 RAM 中，但程序

不能對(duì)其賦值修改。本來，不能修改的位變量沒有什么太多的實(shí)際意義，相信大家在實(shí)際編

程時(shí)不會(huì)大量用到。

&O1540; persistent — 非初始化變量聲明

按照標(biāo)準(zhǔn) C 語言的做法，程序在開始運(yùn)行前首先要把所有定義的但沒有預(yù)置初值的變

量全部清零。PICC 會(huì)在最后生成的機(jī)器碼中加入一小段初始化代碼來實(shí)現(xiàn)這一變量清零操

作，且這一操作將在 main 函數(shù)被調(diào)用之前執(zhí)行。問題是作為一個(gè)單片機(jī)的控制系統(tǒng)有很多

變量是不允許在程序復(fù)位后被清零的。為了達(dá)到這一目的，PICC 提供了“persistent”修飾

詞以聲明此類變量無需在復(fù)位時(shí)自動(dòng)清零，編程員應(yīng)該自己決定程序中的那些變量是必須聲

明成“persisten”類型，而且須自己判斷什么時(shí)候需要對(duì)其進(jìn)行初始化賦值。例如：

persistent unsigned char hour,minute,second; //定義時(shí)分秒變量

經(jīng)常用到的是如果程序經(jīng)上電復(fù)位后開始運(yùn)行，那么需要將 persistent 型的變量初始化，

如果是其它形式的復(fù)位，例如看門狗引發(fā)的復(fù)位，則無需對(duì) persistent 型變量作任何修改。

PIC 單片機(jī)內(nèi)提供了各種復(fù)位的判別標(biāo)志，用戶程序可依具體設(shè)計(jì)靈活處理不同的復(fù)位情

形。

11.5.9 PICC 中的指針

PICC 中指針的基本概念和標(biāo)準(zhǔn) C 語法沒有太多的差別。但是在 PIC 單片機(jī)這一特定的

架構(gòu)上，指針的定義方式還是有幾點(diǎn)需要特別注意。

&O1540; 指向 RAM 的指針

如果是匯編語言編程，實(shí)現(xiàn)指針尋址的方法肯定就是用 FSR 寄存器，PICC 也不例外。

為了生成高效的代碼，PICC 在編譯 C 原程序時(shí)將指向 RAM 的指針操作最終用 FSR 來實(shí)現(xiàn)

間接尋址。這樣就勢(shì)必產(chǎn)生一個(gè)問題：FSR 能夠直接連續(xù)尋址的范圍是 256 字節(jié)（bank0/1

或 bank2/3），要覆蓋最大 512 字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，又該如何讓定義指針？PICC 還是

將這一問題留給編程員自己解決：在定義指針時(shí)必須明確指定該指針?biāo)m用的尋址區(qū)域，例

如：

unsigned char *ptr0; //①定義覆蓋 bank0/1 的指針

bank2 unsigned char *ptr1; //②定義覆蓋 bank2/3 的指針

bank3 unsigned char *ptr2; //③定義覆蓋 bank2/3 的指針

上面定義了三個(gè)指針變量，其中①指針沒有任何 bank 限定，缺省就是指向 bank0 和 bank1；

②和③一個(gè)指明了 bank2，另一個(gè)指明了 bank3，但實(shí)際上兩者是一樣的，因?yàn)橐粋€(gè)指針可

以同時(shí)覆蓋兩個(gè) bank 的存儲(chǔ)區(qū)域。另外，上面三個(gè)指針變量自身都存放在 bank0 中。我們

將在稍后介紹如何在其它 bank 中存放指針變量。

既然定義的指針有明確的 bank 適用區(qū)域，在對(duì)指針變量賦值時(shí)就必須實(shí)現(xiàn)類型匹配，

下面的指針賦值將產(chǎn)生一個(gè)致命錯(cuò)誤：

unsigned char *ptr0;

bank2 unsigned char buff[8];

程序語句：

//定義指向 bank0/1 的指針

//定義 bank2 中的一個(gè)緩沖區(qū)

ptr0 = buff; //錯(cuò)誤！試圖將 bank2 內(nèi)的變量地址賦給指向 bank0/1 的指針

若出現(xiàn)此類錯(cuò)誤的指針操作，PICC 在最后連接時(shí)會(huì)告知類似于下面的信息：

Fixup overflow in expression_r(...)

同樣的道理，若函數(shù)調(diào)用時(shí)用了指針作為傳遞參數(shù)，也必須注意 bank 作用域的匹配，

而這點(diǎn)往往容易被忽視。假定有下面的函數(shù)實(shí)現(xiàn)發(fā)送一個(gè)字符串的功能：

void SendMessage(unsigned char *);

那么被發(fā)送的字符串必須位于 bank0 或 bank1 中。如果你還要發(fā)送位于 bank2 或 bank3 內(nèi)的

字符串，必須再另外單獨(dú)寫一個(gè)函數(shù)：

void SendMessage_2(bank2 unsigned char *);

這兩個(gè)函數(shù)從內(nèi)部代碼的實(shí)現(xiàn)來看可以一模一樣，但傳遞的參數(shù)類型不同。

按筆者的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)體會(huì)，如果你看到了“Fixup overflow”的錯(cuò)誤指示，幾乎可以肯定

是指針類型不匹配的賦值所至。請(qǐng)重點(diǎn)檢查程序中有關(guān)指針的操作。

&O1540; 指向 ROM 常數(shù)的指針

如果一組變量是已經(jīng)被定義在 ROM 區(qū)的常數(shù)，那么指向它的指針可以這樣定義：

const unsigned char company[]=”Microchip”;

const unsigned char *romPtr;

程序中可以對(duì)上面的指針變量賦值和實(shí)現(xiàn)取數(shù)操作：

romPtr ＝ company; //指針賦初值

data = *romPtr++; //取指針指向的一個(gè)數(shù)，然后指針加 1

//定義 ROM 中的常數(shù)

//定義指向 ROM 的指針

反過來，下面的操作將是一個(gè)錯(cuò)誤，因?yàn)樵撝羔樦赶虻氖浅?shù)型變量，不能賦值。

*romPtr ＝ data; //往指針指向的地址寫一個(gè)數(shù)

&O1540; 指向函數(shù)的指針

單片機(jī)編程時(shí)函數(shù)指針的應(yīng)用相對(duì)較少，但作為標(biāo)準(zhǔn) C 語法的一部分，PICC 同樣支持

函數(shù)指針調(diào)用。如果你對(duì)編譯原理有一定的了解，就應(yīng)該明白在 PIC 單片機(jī)這一特定的架

構(gòu)上實(shí)現(xiàn)函數(shù)指針調(diào)用的效率是不高的：PICC 將在 RAM 中建立一個(gè)調(diào)用返回表，真正的

調(diào)用和返回過程是靠直接修改 PC 指針來實(shí)現(xiàn)的。因此，除非特殊算法的需要，建議大家盡

量不要使用函數(shù)指針。

&O1540; 指針的類型修飾

前面介紹的指針定義都是最基本的形式。和普通變量一樣，指針定義也可以在前面加上

特殊類型的修飾關(guān)鍵詞，例如“persistent”、“volatile”等?？紤]指針本身還要限定其作用域，

因此 PICC 中的指針定義初看起來顯得有點(diǎn)復(fù)雜，但只要了解各部分的具體含義，理解一個(gè)

指針的實(shí)際用圖就變得很直接。

㈠ bank 修飾詞的位置含義

前面介紹的一些指針有的作用于 bank0/1，有的作用于 bank2/3，但它們本身的存放位置

全部在 bank0。顯然，在一個(gè)程序設(shè)計(jì)中指針變量將有可能被定位在任何可用的地址空間，

這時(shí)，bank 修飾詞出現(xiàn)的位置就是一個(gè)關(guān)鍵，看下面的例子：

//定義指向 bank0/1 的指針，指針變量為于 bank0 中

unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 的指針，指針變量為于 bank0 中

bank2 unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 的指針，指針變量為于 bank1 中

bank2 unsigned char * bank1 ptr0;

從中可以看出規(guī)律：前面的 bank 修飾詞指明了此指針的作用域；后面的 bank 修飾詞定義了

此指針變量自身的存放位置。只要掌握了這一法則，你就可以定義任何作用域的指針且可以

將指針變量放于任何 bank 中。

㈡ volatile、persistent 和 const 修飾詞的位置含義

如果能理解上面介紹的 bank 修飾詞的位置含義，實(shí)際上 volatile、persistent 和 const 這

些關(guān)鍵詞出現(xiàn)在前后不同位置上的含義規(guī)律是和 bank 一詞相一致的。例如：

//定義指向 bank0/1 易變型字符變量的指針，指針變量位于 bank0 中且自身為非易變型

volatile unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 非易變型字符變量的指針，指針變量位于 bank1 中且自身為易變型

bank2 unsigned char * volatile bank1 ptr0;

//定義指向 ROM 區(qū)的指針，指針變量本身也是存放于 ROM 區(qū)的常數(shù)

const unsigned char * const ptr0;

亦即出現(xiàn)在前面的修飾詞其作用對(duì)象是指針?biāo)柑幍淖兞?；出現(xiàn)在后面的修飾詞其作用對(duì)象

就是指針變量自己。