PICC 編譯環(huán)境編寫(xiě)PIC單片機(jī)程序的探討
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4．1 函數(shù)的代碼長(zhǎng)度限制
PICC決定了C源程序中的一個(gè)函數(shù)經(jīng)編譯后生成的機(jī)器碼一定會(huì)放在同一個(gè)程序頁(yè)面內(nèi)。中檔系列PIC單片機(jī)的一個(gè)程序頁(yè)面的長(zhǎng)度是2 KB，用C語(yǔ)言編寫(xiě)的任何一個(gè)函數(shù)最后生成的代碼不能超過(guò)2 KB。如果為實(shí)現(xiàn)特定的功能確實(shí)要連續(xù)編寫(xiě)很長(zhǎng)的程序，這時(shí)就必須把這些連續(xù)的代碼拆分成若干函數(shù)，以保證每個(gè)函數(shù)最后編譯出的代碼不超過(guò)一個(gè)頁(yè)面空間。
4．2 調(diào)用層次的控制
PIC單片機(jī)采用硬件堆棧，所以編程時(shí)函數(shù)的調(diào)用層次會(huì)受到一定限制。一般PIC系列的中檔單片機(jī)硬件堆棧深度為8級(jí)。程序員必須自己控制子程序調(diào)用時(shí)的嵌套深度以符合這一限制要求。PICC在最后編譯鏈接成功后可以生成一個(gè)鏈接定位映射文件 (*．map)，在此文件中有詳細(xì)的函數(shù)調(diào)用嵌套指示圖“call graph”，有些函數(shù)調(diào)用是編譯時(shí)自動(dòng)加入的庫(kù)函數(shù)，這些函數(shù)調(diào)用從C源程序中無(wú)法直接看出，但在嵌套指示圖上則一目了然。
5 C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程
單片機(jī)的一些特殊指令操作在標(biāo)準(zhǔn)的C語(yǔ)言語(yǔ)法中沒(méi)有直接對(duì)應(yīng)的描述，例如PIC單片機(jī)的清看門狗指令“clrwdt”和休眠指令“sleep”；單片機(jī)系統(tǒng)強(qiáng)調(diào)的是控制的實(shí)時(shí)性，為了實(shí)現(xiàn)這一要求，有時(shí)必須用匯編指令實(shí)現(xiàn)部分代碼以提高程序運(yùn)行的效率。在C程序中嵌入?yún)R編指令有2種方法。
①如果只需要嵌入少量幾條匯編指令，PICC提供了一個(gè)類似于函數(shù)的語(yǔ)句：
asm(“clrwdt”)：
這是在C源程序中直接嵌入?yún)R編指令的最直接最容易的方法。
②如果需要編寫(xiě)一段連續(xù)的匯編指令，PICC支持另外的一種語(yǔ)法描述：用“#asm”來(lái)開(kāi)始匯編指令段，用
5．1 匯編指令尋址C語(yǔ)言定義的全局變量
所有C語(yǔ)言中定義的符號(hào)在編譯后將自動(dòng)在前面添加下劃線“一”。因此，若要在匯編指令中尋址C語(yǔ)言定義的各類變量，一定要在變量前加上“一”符號(hào)，例如上例中的count是在C語(yǔ)言中定義的無(wú)符號(hào)全局變量，在匯編語(yǔ)言中只需在其前面加上“一”符號(hào)就可進(jìn)行訪問(wèn)了。另外，對(duì)于C語(yǔ)言中定義的多字節(jié)全局變量，例如C語(yǔ)言中的如下定義：
5．2 匯編指令尋址C函數(shù)的局部變量
前面已經(jīng)提到，PICC對(duì)自動(dòng)型局部變量(包括函數(shù)調(diào)用時(shí)的入口參數(shù))采用一種“靜態(tài)覆蓋”技術(shù)，對(duì)每一個(gè)變量確定一個(gè)固定地址(位于bankO)，嵌入的匯編指令對(duì)其尋址時(shí)只需采用數(shù)據(jù)寄存器的直接尋址方式即可，因此關(guān)鍵是要知道這些局部變量的尋址符號(hào)。建議讀者先編寫(xiě)一小段C代碼，其中有最簡(jiǎn)單的局部變量操作指令，把此源代碼編譯成對(duì)應(yīng)的PICC匯編指令；查看C編譯器生成的匯編指令是如何尋址這些局部變量的，自己編寫(xiě)的行內(nèi)匯編指令就采用同樣的尋址方式。
相對(duì)于匯編語(yǔ)言，用C語(yǔ)言編程的優(yōu)勢(shì)是毋庸置疑的：開(kāi)發(fā)效率大大提高、人性化的語(yǔ)句指令及模塊化的程序易于日常管理和維護(hù)、程序在不同平臺(tái)間移植方便。所以既然使用C語(yǔ)言編程，就應(yīng)該盡量避免嵌入?yún)R編指令或編寫(xiě)匯編指令模塊文件。例如：
變量的循環(huán)右移操作用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)非常不方便，PIC單片機(jī)已有對(duì)應(yīng)的移位操作匯編指令，因此用嵌入?yún)R編的形式實(shí)現(xiàn)效率最高。對(duì)移位次數(shù)的控制，實(shí)際上變量 countl的遞減判零也可以直接用匯編指令實(shí)現(xiàn)，這樣可節(jié)約代碼，但用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言描述更直觀、更易于維護(hù)。
6 注意事項(xiàng)
①既然所有的局部變量將占用bankO的存儲(chǔ)空間，因此用戶自己定位在bankO內(nèi)的變量字節(jié)數(shù)將受到一定的限制，在實(shí)際使用時(shí)需注意。
②當(dāng)程序中把非位變量進(jìn)行強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換成位變量時(shí)，要注意編譯器只對(duì)普通變量的最低位做判別：若最低位是0，則轉(zhuǎn)換成位變量O；若最低位是1，則轉(zhuǎn)換成位變量1。
③由于PIC系列單片機(jī)的內(nèi)部資源十分有限，所以在允許的條件下應(yīng)盡量使用無(wú)符號(hào)字符型變量，以節(jié)約空間。
④PICC對(duì)絕對(duì)定位的變量不保留地址空間，例如：
所以請(qǐng)讀者慎用。
⑤盡量使用全局變量進(jìn)行參數(shù)傳遞，使用全局變量最大的好處是尋址直觀，只需在C語(yǔ)言定義的變量名前增加一個(gè)下劃線符即可在匯編語(yǔ)句中尋址；使用全局變量進(jìn)行參數(shù)傳遞的效率也比形參高。
⑥對(duì)于多字節(jié)變量(如int型、float型變量等)PICC遵循Little endian標(biāo)準(zhǔn)，即低字節(jié)放在存儲(chǔ)空間的低地址，高字節(jié)放在高地址，編程時(shí)需注意。
結(jié)語(yǔ)
一般C語(yǔ)言產(chǎn)生的代碼是比較繁瑣的，所以要寫(xiě)出高質(zhì)量、實(shí)用的C語(yǔ)言程序，就必須對(duì)單片機(jī)體系結(jié)構(gòu)和硬件資源作詳盡的了解。用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)PIC系列單片機(jī)系統(tǒng)軟件具有編寫(xiě)代碼效率高、軟件調(diào)試直觀、維護(hù)升級(jí)方便、代碼的重復(fù)利用率高、便于跨平臺(tái)的代碼移植等優(yōu)點(diǎn)，因此C語(yǔ)言編程在單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用必將越來(lái)越廣泛。
參考文獻(xiàn)
1. 蔡純潔.邢武 PIC 16/17單片機(jī)原理和應(yīng)用 1997
2. Hitech Software PICC ANSI C Compiler Users Guide 2002
評(píng)論