|
Язык Си
для
микроконтроллеров
Только необходимое !
и достаточное ...
Книги и
учебники по микроконтроллерам AVR
тут
Устройство и структура
программы на
языке Си
и описание
используемые в МК конструкции языка.
По
умолчанию компилятор CVAVR.
В других
компиляторах могут быть незначительные
отклонения, нюансы не связанные с языком
Си а обусловленные стараниями и предпочтениями
разработчиков этих компиляторов.
Си это ДЕЙСТВИТЕЛЬНО
ОЧЕНЬ ПРОСТО !
Если у вас реальные для
начинающего цели!
Минимальная
программа на Си может быть такой:
Эта
программа не делает ни чего полезного -
но это уже программа и она показывает
что в программе на языке Си - должна
быть главная функция main
- обязательно !
Реальные
программы на Си конечно больше.
Скачайте
и Распечатайте
Памятка Си для МК на ОДНОЙ странице !
Рассказывая
про МК я говорил вам что:
Задача
программы МК:
- читать числа из регистров
МК,
- делать что-то с ними
и
- записывать числа в регистры.
Только
так программа может общаться с МК.
Как это делать на языке Си
Регистры
МК в программе на Си имеют названия как и
в ДШ и так как
числа в большинстве из них
можно менять - для программы регистры
являются по сути переменными.
1) Чтобы
поместить число в переменную
(в
регистр) в Си есть
оператор присваивания
это знак
=
называемый в математике "равно"
Запомните!
В Си
этот знак не означает равенство !
=
в Си означает вычислить результат того что справа от оператора
присваивания и поместить этот результат
в
переменную находящуюся
левее оператора
присваивания.
| |
|
|
| |
PORTB = PINB
+
34;/*
Эта строчка на Си означает
Взять
(прочитать, считать) значение переменной (регистра) PINB,
затем прибавить к нему число 34 и
поместить результат в переменную PORTB */ |
|
| |
|
|
Чтобы в
Си
взять (прочитать) число из регистра или значение
переменной нужно написать его название НЕ
непосредственно с лева
от оператора присваивания !
во
загогулина понимашшшь...
примеры
:
1) Строка
где переменная стоит слева от
= но через
знак &
PORTB &
=
0x23;
на Си
означает - прочитать содержимое
переменной PORTB,
затем выполнить "поразрядное (побитное)
логическое И" между прочитанным
значением и числом 0x23
и поместить (записать, присвоить)
результат
в переменную PORTB
2) Строка
где переменная стоит непосредственно
слева от =
PORTB =
0x23;
на Си
означает - не читая содержимое
переменной PORTB
присвоить
ей значение 0x23
| |
|
|
| |
Вместо &
"И" (AND - только 1 и 1 дают 1) могут
быть и другие побитные логические
операции:
|
"ИЛИ" (OR только
0 и 0 дают 0)
^
"Исключающее ИЛИ" (XOR
изменить
бит напротив "1")
~
"инвертирование битов" (INV
изменить
биты регистра)
и
арифметические операции:
+
- * / %
|
|
| |
|
|
С
оператором присваивания
используются вот такие сокращения:
| ДЛИННАЯ ЗАПИСЬ |
|
СМЫСЛ |
|
СОКРАЩАЕТСЯ ДО |
| x = x + 1; |
|
добавить
1 |
|
x++;
или ++x; |
| x = x - 1; |
|
вычесть
1 |
|
x--;
или --x; |
| x = x + y; |
|
прибавить y |
|
x += y; |
| x = x
- y; |
|
вычесть
y |
|
x
-= y; |
| x = x *
y; |
|
умножить на y |
|
x *= y; |
| x = x /
y; |
|
поделить на y |
|
x /= y; |
| x = x
% y; |
|
остаток
от деления |
|
x
%= y; |
| x--; |
|
вычесть
1 |
|
x
-= 1; |
| x++; |
|
добавить
1 |
|
x += 1; |
примеры
:
| |
|
|
| |
10010
|
1001111
// "ИЛИ"
- только 0 и 0 дают 0
// англ. название OR
1011111 //
это результат
// только биты_5 в обоих числах были
нули
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
10010 &
1001111 //
"И" - только 1 и 1 дают 1
// англ. название AND
10 //
это результат
//
только биты_2 в обоих числах были
единицы
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
10010
^
1001111
/* "исключающее ИЛИ" - результат
любое из пары чисел в котором
инвертированы биты напротив битов
равных "1" в другом числе.
англ. название XOR*/
1011101 //
это результат
/*
изменились биты во втором числе
напротив
установленных битов 4 и 1
первого числа. */
|
|
| |
|
|
| |
|
|
| |
~
1001111 /*
инвертировать биты
те что были "1" станут "0" и наоборот
*/
110000 //
это результат
|
|
| |
|
|
Запомните
!
Результатом поразрядных (побитных)
логических операций :
&
| ^
~
является
число !
Которое может
быть интерпретировано компилятором как
"истина" если оно не ноль и "ложно"
если число ноль.
| |
|
|
| |
Числа
В
компиляторе можно записывать в виде указанном
в его Help'е !
Раздел - константы -
Constants.
например
-
Целые числа
могут быть записаны :
- в
десятичной форме - 1234
- в
двоичной форме с префиксом 0b
так: 0b101001
- в шестнадцатеричной
форме с префиксом 0x
так: 0x5А
- в восьмеричной
форме с префиксом 0
так: 0775
Числа с плавающей точкой имеют в
записи эту точку и какое либо число
после этой точки, так: 61.234
или так:
73.0 и так:
.786
и могут
иметь в конце F
вот так: 61.234F
Цвета я
применил УСЛОВНО для лучшей читаемости!
|
|
| |
|
|
Различные представления числа
D3h равно
0xD3 равно
0b1101 0011
равно 211
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| шестнадцатеричное
число 0xD3 |
| 0 |
x |
D |
3 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| двоичное
представление - число 0b1101
0011 |
| 0 |
b |
1 |
1 |
0 |
1 |
0 |
0 |
1 |
1 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| номера бита |
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
| |
|
два в степени
равной номеру бита |
| |
|
128 |
64 |
32 |
16 |
8 |
4 |
2 |
1 |
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
число 211
в десятичном виде
это сумма степеней двойки где
биты равны "1" |
| Сложите |
+128 |
+64 |
|
+16 |
|
|
+2 |
+1 |
Четыре
бита это 1 нибл или 1 символ в 16-ричной
системе или десятичное число от 0 до 15.
"В уме" удобно оперировать ниблами:
| двоичный |
десятичный |
16-ричный |
| 0000 |
0 |
| 0001 |
1 |
| 0010 |
2 |
| 0011 |
3 |
| 0100 |
4 |
| 0101 |
5 |
| 0110 |
6 |
| 0111 |
7 |
| 1000 |
8 |
| 1001 |
9 |
| 1010 |
10 |
A |
| 1011 |
11 |
B |
| 1100 |
12 |
C |
| 1101 |
13 |
D |
| 1110 |
14 |
E |
| 1111 |
15 |
F |
Для перевода чисел
из одного вида в другой можно
использовать калькулятор
Windows в инженерном виде.
Есть в Си
операции которые изменяют значение
переменной и
без оператора присваивания :
| |
|
|
| |
PORTA++;
/*
Эта строчка на Си означает
Взять
значение переменной PORTA добавить к
ней 1 и записать результат
обратно в PORTA
говорят:
Инкрементировать регистр PORTA */
PORTC--;
/* Эта
строчка на Си означает
обратное действие!
Декрементировать
- вычесть 1 из значения регистра
PORTC */
|
|
| |
|
|
Инкремент
и декремент удобно использовать для
изменения значения различных
переменных счетчиков.
Важно помнить
что они имеют очень низкий приоритет -
поэтому
чтобы быть уверенными в порядке
выполнения желательно писать
их
отдельной строчкой программы !
| |
|
|
| |
Обратите
внимание !
В конце
выражения или конструкции в программе на Си
ставят
точку с запятой.
Длинные
выражения можно писать в несколько
строк.
/* ЗЕЛЕНЫМ я
пишу комментарий к программе
в Си он
может быть написан в несколько
строк
*/
//
или в
одну после двух черточек
Компилятор
игнорирует все что написано в
комментариях !
Вы
не компилятор !
Не игнорируйте,
пишите и читайте !
|
|
| |
|
|
Когда
инкремент или декремент используется в
выражении то важно где стоят два знака + или
- перед переменной или после переменной :
| |
|
|
| |
a=4;
b=7;
a = b++; /*
Эта строчка на Си означает
Взять
значение переменной b присвоить
его переменно a затем добавить 1
к переменной b
и
сохранить результат в b
В
результате a будет содержать
число 7
а b будет содержать число 8 */
a=4;
b=7;
a = ++b; /*
Эта строчка на Си означает
Взять
значение переменной b затем
добавить к нему 1 и сохранить
результат в b и этот же результат
присвоить a
Теперь
a будет содержать
число 8
и b будет содержать число 8
*/
|
|
| |
|
|
2)
Арифметические
операции в Си
| |
|
|
| |
x + y //
сложение
x - y // вычитание
x * y // умножение
x / y /*
деление.
Если
числа целые результат - целое число
с отброшенной дробной частью - не
округленное !
т.е.
если в результате деления на
калькуляторе получается 6.23411 или 6.94
то результат будет просто целое
число 6 - запомните !
Если
числа с плавающей точкой, то есть float
или double и записываются с точкой и
числом после точки, то и
результат будет число с плавающей
точкой */
x % y
// вычислить остаток от деления нацело
// примеры:
5 / 2 // даст 2
5 % 2
// даст
1
|
|
| |
|
|
3)
Операторы
сравнения (или отношения):
используются
для сравнения переменных, чисел (констант)
и выражений.
| |
|
|
| |
x < y
// X меньше Y
x > y // больше
x <= y // меньше или равно
x >= y // больше или равно
x == y // равно
x != y /* не равно
Результат выполнения этих
операторов:
"истина"
это "1" (точнее "не ноль")
"ложно"
это "0"
Значения
хранимые в переменных (в регистрах)
х
и у НЕ изменяются!
Берутся
(считываются) значения хранящиеся (или
содержащиеся) в переменных и
сравниваются */
!
/*
"НЕ"
- логическое отрицание */
|
|
| |
|
|
4)
Логические
операции :
| |
|
|
| |
|| //
"ИЛИ" - только "ложь" и "ложь"
//
дают "ложь"
&&
// "И" - только "истина"
и "истина"
//
дают "истина"
!
// "НЕ" -
логическое отрицание
/*
Правило
- в Си считается:
"Ложь"
(False)
только ноль.
"Истина"(True)- не ноль.
или так: (!0)
*/
!(истина)
// дает "ложь"
!(ложь)
// дает "истина"
|
|
| |
|
|
В
результате логической операции вы
получаете
НЕ ЧИСЛО, а логическое значение "истина"
или "ложь"
Для
логических операций &&
и ||
берутся результаты
выражений слева и справа от знака
операции преобразованные в "истину"
или "ложь" и определяется
логический результат операции.
Компилятор,
для определенности наверно, результат
"истина" превращает в 1 а не в любое
отличное от 0 число.
| |
|
|
| |
Совет:
Используйте
скобки
( () + ( () * ()
) )
чтобы
точно знать порядок выполнения
операций программой !
|
|
| |
|
|
Логические
операции могут объединять
несколько проверяемых условий.
Например:
if((выражение1)&&((выражение2)||(выражение3)))
{/*
Код
программы здесь будет выполняться если:
Выражение1
"Истина" (значит не ноль) и
хотя бы одно из выражений 2 и 3 тоже "Истина"
(значит не ноль).
};
Подробнее
о логических операциях обязательно
прочитайте по линку в низу 2-й части этой страницы
!
Самое
интересное !
Ходовые
конструкции на Си
5) if(){}else{};
идеальная
конструкция если вам нужно выполнить
какую то часть программы при наличии
каких либо условий :
| |
|
|
| |
if (выражение) {
/* делать этот
код если выражение "истина" - т.е.
результат его вычисления не ноль */
}
else {
/* делать этот код
если выражение "ложь" - т.е.
результат его вычисления равен нулю
*/
};
|
|
| |
|
|
} else {
это не
обязательный элемент конструкции :
| |
|
|
| |
if (выражение) {
/* делать этот
код если выражение "истина" - т.е.
результат его вычисления не ноль */
};
|
|
| |
|
|
6)
while(){}; условный цикл
- используйте если вам
нужно выполнять
какой то код программы пока выполняется
(существует,
справедливо, не ноль) некоторое условие :
| |
|
|
| |
while (выражение)
{ /*
делать этот код если выражение "истина"
- т.е. результат его вычисления не
ноль.
Пока
выполняется этот код выражение не
проверяется на истинность !
После
выполнения кода происходит
переход к строке while снова проверять
истинность выражения */
};
|
|
| |
|
|
Цикл while
имеет вариант do - while при котором код
в { } выполняется по меньшей мере один раз не
зависимо от истинности условия в
скобках :
| |
|
|
| |
do { /*
сделать этот код один раз
затем, если выражение есть "истина" - т.е.
результат его вычисления не ноль -
опять делать код с начала, и так до
тех пор пока выражение истина */
}
while (выражение);
|
|
| |
|
|
7)
for(;;){};
- этот цикл позволяет выполнить часть
программы нужное число раз:
| |
|
|
| |
char i; /*
объявление переменной для for это
обычная переменная и значит может
иметь любое допустимое имя по
вашему желанию */
for (i=5;i<20;i+=4) {
/*
код цикла for
i=5 - это начальное выражение Число
5 просто для примера, может быть
таким, как позволяет объявление
переменной i, в нашем случае от 0 до 255
i<20 -
контрольное выражение
Может
быть с разными операторами
отношения, важно
лишь
чтобы по ходу цикла оно становилось
когда-то "ложью" - иначе цикл
"зациклится" т.е. ни когда не
кончится.
i+=4 -
счетчик
Обычно
это i++
т.е.к
переменной добавляется 1
каждый "прогон" цикла. Но опять
же может быть таким какое вам
требуется,
важно лишь достижение
когда либо условия абзацем выше !
Иначе цикл станет бесконечным.
Код
цикла for будет
первый раз выполнен для i=5, затем по
выражению i+=4, i станет 9
теперь
будет проверено контрольное
выражение i<20
и так
как 9<20 код цикла for
будет
выполнен еще раз. Так
будет происходить до тех пор пока
контрольное выражение "истино"
Когда оно станет "ложно" цикл for
закончится и программа пойдет
дальше. */
};
|
|
| |
|
|
Начальным
условием - может быть любое допустимое
в Си выражение результатом которого
является целое число.
Контрольное
выражение - определяет до каких пор
будет выполнятся цикл.
Счетчик -
показывает как изменяется начальное
выражение перед каждом новом выполнении
цикла .
циклы
for(;;)
и
while()
часто
используют вот так:
| |
|
|
| |
while(1);
for (;;); /*
Так написанные эти циклы означают : МК
выполнять эту строчку пока есть
питание, нет сброса и нет прерывания. Когда
возникает прерывание, программа
переходит на обработчик прерывания и (если
в обработчике нет перехода в другое
место программы)по завершении кода
обработчика опять возвращается в такой цикл.
*/
|
|
| |
|
|
8)
switch(){};
- оператор множественного выбора,
позволяет вам сделать выбор из
нескольких вариантов.
| |
|
|
| |
switch
(выражение) {
case 5:
/* этот код
будет выполняться если результат
вычисления выражения равен числу 5
на этом
работа оператора switch закончится
*/
break;
case -32:
/* этот код
будет выполняться если результат
вычисления выражения равен
отрицательномц числу -32
на этом
работа оператора switch закончится */
break;
case 'G':
/* этот код
будет выполняться если результат
вычисления выражения равен числу
соответствующему символу G в
таблице ASCII
на этом
работа оператора switch закончится */
break;
default:
/* этот код
будет выполняться если результат
вычисления выражения не равен ни 5
ни
-32
ни
'G'
на этом
работа оператора switch закончится */
};
/* switch
закончен - выполняется дальнейший
код программы */
|
|
| |
|
|
case
- может быть столько сколько вам нужно,
чтобы программа работала быстрее
старайтесь наиболее вероятные
варианты располагать выше!
default -
не обязателен.
break;
- лучше писать, иначе найдя нужный
вариант программа будет проверять и
следующие условия case
- напрасно тратя время.
Скачайте
и Распечатайте Таблицу
символов ASCII на ОДНОЙ странице !
9)
goto
- оператор безусловного (немедленного)
перехода.
| |
|
|
| |
mesto_5: /*
сюда мы попадем после выполнения
строки программы goto
mesto_5
*/
goto mesto_1; /*
перейти в то место программы где в
начале строки написано mesto_1:
*/
goto mesto_5;
/*
перейти в то место программы где в
начале строки написано mesto_5:
*/
mesto_1: /*
сюда мы попадем после выполнения
строки программы goto
mesto_1
*/
|
|
| |
|
|
goto
- существует наверно во всех языках и в
ассемблере в том числе. Используйте
его с осторожностью! Думайте к
чему может привести выполнение функций
или конструкций вашей программы не до
конца.
Например:
Если вы покинете функцию - обработчик
прерывания по goto
не завершив ее, то не произойдет
автоматического включения прерываний
глобально - т.е. не установится бит I
в регистре SREG,
Этот бит устанавливается
автоматически после полного выполнения
функции обработки прерывания и "естественного"
выхода из неё.
Ну
вот - ПОЧТИ
всё что нужно нам из Си !
Как
использовать описанное выше вы можете
посмотреть в примерах к компилятору !
Примеры в папке :
C:\CVAVR\EXAMPLES
Открывайте
файлы .с и разбирайте текст
программ -
что делает каждая строчка!
Это
великолепный способ само-
обучения
программированию !
Структура
программы
на языке Си
Программа
на языке Си это текстовый файл с расширением
.c
Текст
программы называют исходным или "исходником"
или "сурцом" от анг. source code - это
вам ключевые слова для поиска
!
"Исходник"
на Си имеет
определенную структуру :
1) заголовок
2)
включение необходимых внешних
файлов
3) ваши
определения для удобства работы
4)
объявление глобальных переменных
Глобальные переменные
- объявляются
вне какой либо функции.
т.е. не после фигурной скобки {
- доступны в любом месте
программы - значит
можно читать их значения и присваивать
им значения там где требуется.
5) описание
функций - обработчиков прерываний
6)
описание других функций используемых в
программе
7)
функция main
- это
единственный обязательный пункт !
| |
|
|
| |
Это не
жесткий порядок а ориентировочный !
Иногда
п.6 это прототипы функций, а сами функции описываются полностью
после п.7
Прототип
функции - показывает образец того как
применять функцию в программе, какие
значения в нее передаются и если она
возвращает какое-то значение то
прототип указывает тип возвращаемых
данных. Прототип не имеет скобок
{ } а после скобок (
) ставится
;
Функция
- имеет { "тело" } в фигурных
скобках. Тело это код на Си определяющий
то что делает функция.
;
после функции
не ставится.
|
|
| |
|
|
Программа
на Си начинает работу с функции main()
по необходимости из main()вызываются
другие функции программы,
по завершении работы функции программа
возвращается в main()
в то
место от куда функция была вызвана.
main(){
... какой то код программы ...
вызов
функции_1; //программа
перейдет в функцию_1
строка
программы; //
будет выполнятся после
//
возврата из функции_1
... какой то код программы ...
}
функции
могут вызываться не только из main()
но и из других функций.
Пример программы на Си
с описанной выше
структурой я
буду
писать на голубом фоне.
По мере надобности
я буду разрывать голубой фон обычным
текстом,
затем голубой фон и программа
будет продолжаться.
Надеюсь вы поняли - ниже будет написана
ОДНА программа
!
| |
|
|
| |
/*
п.1 заголовок
программы
Он
оформляется как комментарий, и
обычно содержит информацию
- о
названии, назначении, версии и
авторе программы
- краткое описание алгоритма
программы
- пояснения о назначении выводов МК
- другие сведения которые вы считает
полезным указать
*/
//
комент. после двух
косых черт пишут в одну строку!
//п.2
включение внешних файлов
#include <mega16.h> /*
перед
компиляцией, препроцессор
компилятора вставит вместо этой
строчки содержимое (текст)
заголовочного файла "хидера"
mega16.h
- этот файл содержит перечень
регистров имеющихся в МК ATmega16 и
соответствие их названий их
физическим адресам в МК.
Посмотрите
его содержание
CVAVR\inc\mega16.h
*/
//delay functions
#include <delay.h>
/* перед
компиляцией, препроцессор
компилятора вставит вместо этой
строчки текст "хидера" delay.h -
этот файл содержит функции для
создания пауз в программе.
Теперь
чтобы сделать паузу вам нужно лишь
написать :
delay_ms(x);
// сделать паузу x
милиСек
delay_us(x); // сделать паузу
x
микроСек
x -
число от 0 до 65535 (тип unsigned int) */
//п.3
определения пользователя
// AD7896 control signals PORTB bit allocation
#define ADC_BUSY PINB.0
#define NCONVST PORTB.1
/* после
этих двух строк, перед компиляцией,
препроцессор компилятора заменит в
тексте программы ADC_BUSY на PINB.0 и NCONVST
на PORTB.1
Таким
образом вместо того что бы помнить
что вывод занятости AD7896
подключен у вас к ножке PB0 вы можете
проверять значение осмысленного
понятия ADC_BUSY
- "АЦП занят"
а
вместо управления абстрактной
ножкой PB1 (через PORTB.1) вы можете
управлять "НьюКонвешнСтат" - NCONVST -
"стартовать новое АЦ
преобразование"
#define
- Это удобно !
но ВОВСЕ не обязательно.
*/
#define INIT_TIMER0 TCNT0=0x100L-F_XTAL/64L/500L
// этот
пример показывает что
определения
//
могут быть и сложней !
|
|
| |
|
|
Определения
(соответствие
номера бита в регистре его названию по
ДШ) отдельных битов есть в
"хидерах" .h
в ICC,
IAR и других компиляторах,
но их нет в
хидерах CodeVisionAVR
Поэтому я
сделал для вас файл
- заголовок m8_128.h
скачайте его
и добавьте в программу вот так: #include <mega16.h>
//сперва обычный хидер
#include <m8_128.h>
//мой хидер для битов
Теперь
вы можете использовать примеры
на Си из
ДШ на соответствующий МК !
Мой файл m8
128.h
содержит определения битов для
микроконтроллеров
ATmega8
ATmega16 ATmega32 ATmega64
ATmega128
| |
|
|
| |
Мастер
начального кода программы в
компиляторе
ICC умеет по вашему желанию
автоматически делать #define
для ножек МК !
Подробней
про это и с картинкой смотри в
соответствующей
задаче курса.
|
|
| |
|
|
#define
- может
содержать и некоторые переменные,
вместо которых в тексте программы могут
быть подставлены и числа и слова.
Например:
#define invbit(p,n)
(p=p^bit(n))
Здесь
переменные величины это 'p'
и 'n'.
Кроме того в самой правой части эти
переменные величины могут быть связаны
и арифметическими операциями и таких
переменных может быть много.
Продолжение программы на Си для
AVR
на стр.5 часть 2
->
|