51单片机——C51

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目录

前言

一、C51与标准C的区别

二、C51数据类型

三、C51变量的特殊属性

存储器类型      

存储模式

绝对地址访问

四、C51中断函数和输入输出

中断函数

输入输出

完结

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前言

        通过使用C语言可以进行对MCS—51单片机的开发，实现各种外设功能，我们称用来开发51单片机的“C语言”为C51。C51是基于标准C、专门为开发51单片机而设计的，与标准C有一定区别，有很多内容是专门为51单片机设定的。

       本文主要介绍C51的特别之处， 由于C51的很多特有内容与51单片机的内部硬件结构是息息相关的，所以在阅读之前有必要先熟悉一下51单片机的硬件结构，可以参考下面内容：

51单片机内核及其工作原理-CSDN博客

一、C51与标准C的区别

异：

①库函数不同。标准C的库函数是PC来定义的，而C51的库函数是按照51单片机相应情况来制定的。

②数据类型的区别。C51中增加了几种特有的数据类型。

③变量的存储模式区别。C51中变量的存储模式与51单片机的存储结构紧密相关。

④输入输出处理不同。C51中的输入输出往往是通过串口实现的。

⑤函数使用方面不同。C51有特定的中断函数，以及main（）函数无限循环。

同：

其他语法、程序结构及程序设计等方法与标准C语言一致，所以，在第一次玩51单片机时，就会认为它和所学的标准C语言一样。

二、C51数据类型

C51与标准C中的数据类型基本相同，主要不同在于C51中有专门针对51单片机的特殊功能寄存器（SFR）型和位类型。

基本数据类型	长度	取值范围
bit	1位	0或1
sbit	1位	0或1
sfr	1字节	0~255
sfr16	2字节	0~65535
unsigned char	1字节	0~255
（signed）char	1字节	-128~+127
unsigned int	2字节	0~65535
（signed）int	2字节	-32768~+32767
unsigned long	4字节	0~
（signed）long	4字节	-~+
float	4字节	1.175494E-38~3.402823E+38

bit类型：位变量，要么是0，要么是1。

如：bit  flag = 0；

sfr类型：将特殊功能寄存器的地址重定义，之后便可以把它当作变量直接操作（下面的数据类型也相同）。

如：sfr  P1 = 0x90；

例：P1 = 0xFF; //将P1端口的8个引脚全部输出高电平（1）。

sfr16类型：给16位的特殊功能寄存器的地址重定义。

如：sfr16  DPTR = 0x82；

sfr或sfr16：51单片机内的SFR，用于控制单片机的内部定时器/计数器、串口、I/O及其他功能部件，每一个特殊功能寄存器在片内RAM中都对应一个字节单元或两个字节单元。C51提供了一种自主定义的方法，其与标准C不兼容，只适用与51系列单片机。

sbit类型：给特殊功能寄存器的位地址重定义。

如：sbit  P1_1 = 0x91;

//另外一种定义方式。

sfr   P1 = 0x90；

 sbit  P1_1  = P1^1;

C51中为了用户处理方便，C51编译器把MCS—51单片机的常用的特殊功能寄存器和特殊位进行了定义，放在一个“reg51.h”或“reg52.h”的头文件中，当用户使用时，只需要包含该头文件即可。如下： 

/*-------------------------------------------------------------------------- REG52.H Header file for generic 80C52 and 80C32 microcontroller. Copyright (c) 1988-2002 Keil Elektronik GmbH and Keil Software, Inc. All rights reserved. --------------------------------------------------------------------------*/ #ifndef __REG52_H__ #define __REG52_H__ /* BYTE Registers */ sfr P0 = 0x80; sfr P1 = 0x90; sfr P2 = 0xA0; sfr P3 = 0xB0; sfr PSW = 0xD0; sfr ACC = 0xE0; sfr B = 0xF0; sfr SP = 0x81; sfr DPL = 0x82; sfr DPH = 0x83; sfr PCON = 0x87; sfr TCON = 0x88; sfr TMOD = 0x89; sfr TL0 = 0x8A; sfr TL1 = 0x8B; sfr TH0 = 0x8C; sfr TH1 = 0x8D; sfr IE = 0xA8; sfr IP = 0xB8; sfr SCON = 0x98; sfr SBUF = 0x99; /* 8052 Extensions */ sfr T2CON = 0xC8; sfr RCAP2L = 0xCA; sfr RCAP2H = 0xCB; sfr TL2 = 0xCC; sfr TH2 = 0xCD; /* BIT Registers */ /* PSW */ sbit CY = PSW^7; sbit AC = PSW^6; sbit F0 = PSW^5; sbit RS1 = PSW^4; sbit RS0 = PSW^3; sbit OV = PSW^2; sbit P = PSW^0; //8052 only /* TCON */ sbit TF1 = TCON^7; sbit TR1 = TCON^6; sbit TF0 = TCON^5; sbit TR0 = TCON^4; sbit IE1 = TCON^3; sbit IT1 = TCON^2; sbit IE0 = TCON^1; sbit IT0 = TCON^0; /* IE */ sbit EA = IE^7; sbit ET2 = IE^5; //8052 only sbit ES = IE^4; sbit ET1 = IE^3; sbit EX1 = IE^2; sbit ET0 = IE^1; sbit EX0 = IE^0; /* IP */ sbit PT2 = IP^5; sbit PS = IP^4; sbit PT1 = IP^3; sbit PX1 = IP^2; sbit PT0 = IP^1; sbit PX0 = IP^0; /* P3 */ sbit RD = P3^7; sbit WR = P3^6; sbit T1 = P3^5; sbit T0 = P3^4; sbit INT1 = P3^3; sbit INT0 = P3^2; sbit TXD = P3^1; sbit RXD = P3^0; /* SCON */ sbit SM0 = SCON^7; sbit SM1 = SCON^6; sbit SM2 = SCON^5; sbit REN = SCON^4; sbit TB8 = SCON^3; sbit RB8 = SCON^2; sbit TI = SCON^1; sbit RI = SCON^0; /* P1 */ sbit T2EX = P1^1; // 8052 only sbit T2 = P1^0; // 8052 only /* T2CON */ sbit TF2 = T2CON^7; sbit EXF2 = T2CON^6; sbit RCLK = T2CON^5; sbit TCLK = T2CON^4; sbit EXEN2 = T2CON^3; sbit TR2 = T2CON^2; sbit C_T2 = T2CON^1; sbit CP_RL2 = T2CON^0; #endif 

三、C51变量的特殊属性

        变量在使用前必须进行定义，其中，可以对变量设置C51特有的存储器模式，以便编译器为它分配相应的存储单元。一般格式为：

[存储种类]   数据类型  [存储器类型]   变量1[可以赋初值]，变量2[可以赋初值]……；

其中存储种类和存储器类型可以省略，系统会有默认的存储种类和存储器类型，如下例子：

const char a=0x10; extern unsigned int b=0x1234; static float xdata c=123.456; float code d=123.456; 

存储器类型      

        C51变量所处的单片机的存储器区域，由其变量定义中特殊的存储器类型决定。C51的存储器类型有一下几种：

如下，几个实例：

unsigned char   data   a;//在片内RAM低128B内定义字符型变量a。 unsigned int  idata  a;//在片内RAM256B内定义整型变量a。 float          xdata a;//在片外RAM64kB空间定义浮点型变量a。 unsigned int   code  a;//在ROM空间内定义整型变量a。 unsigned char  bdata a;//在片内RAM位寻址区定义可字节处理和位处理的无符号字符型变量a。

当存储器类型缺省时，C51编译器将按照存储模式默认的存储器类型。

存储模式

        C51编译器支持三种存储模式：SMALL模式、COMPACT模式和LARGE模式。不同的存储模式对变量默认的存储器类型不一样。

在程序中变量的存储模式的指定通过#pragma预处理命令来实现。函数的存储模式可以通过在函数定义时后面带存储模式说明。如果没有指定，则系统都隐含为SMALL模式。如下：

/*变量*/ #pragma small //变量的存储模式为SMALL char a; //存储器类型为：data int xdata b; //存储器类型为：xdata #pragma compact //变量的存储模式为COMPACT char c; //存储器类型为：pdata int xdata d; //存储器类型为：xdata /*函数*/ int fun1(int x1,int x2) large //函数的存储器模式为LARGE，形参x1和x2的存储器类型为：xdata { return(x1+x2); } int fun2(int y1,int y2) //函数的存储器模式隐含为SMALL，形参y1和y2的存储器类型为：data { retrun(y1+y2); }

绝对地址访问

        C51通过三种方式实现绝对地址访问，即通过地址来访问存储空间的内容。

1、使用C51运行库中预定义宏

        C51编译器提供了一组宏定义对5系列单片机的code、data、pdata和xdata空间进行绝对寻址。规定只能以无符号数的方式访问，定义了8个宏定义，其函数原型如下：

#include <absacc.h>   //宏定义所在的头文件,使用时需要引用该头文件。

#define CWORD((unsigned int  volatile code  *)0)
#define DWORD((unsigned int  volatile data *)0)
#define PWORD((unsigned int  volatile pdata  *)0)
#define XWORD((unsigned int  volatile xdata *)0)

如下例子：

#include <absacc.h> #include <reg52.h> #define uchar unsigned char #define uint unsigned int void main(void) { uchar a; uint b = 2024; a = XBYTE[0xF005];//读片外RAM的F005H字节单元。 XWORD[0xD002] = b;//写片外RAM的D002H字单元。 while(1){} }

2、通过指针访问

        在C语言中，指针可以用来代表地址。采用指针的方法，可以实现对任意指定存储器单元进行访问。如下：

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int void fun(void) { uchar data a; //定义一个data区的变量a。 uchar pdata *p1; //定义一个指向pdata区的指针p1。 uint xdata *p2; //定义一个指向xdata区的指针P2。 uchar data *p3; //定义一个指向data区的指针p3。 p1 = 0x30; //给指针p1赋值，指向pdata区的30H单元 p2 = 0x1000; //给指针p2赋值，指向xdata区的1000H单元 p3 = &a; //给指针p3赋值，指向data区的a变量的地址单元 *p1 = 0x12; //将数据0x12送到片外RAM30H单元 *p2 = 0x1234; //将数据0x234送到片外RAM1000H单元 *p3 = 0x12; //将变量a赋值为0x12 }

3、使用C51扩展关键字：_at_

        使用_at_对指定存储器空间的绝对地址进行访问，一般格式如下：

[存储器类型]  数据类型   变量名   _at_   绝对地址（地址常数）

使用_at_定义的变量必须为全局变量，如下实例：

#define uchar unsigned char #define uint unsigned int data uchar a _at_ 0x40; //在data区中定义字节变量a，地址为40H xdata uint b _at_ 0a2000; //在xdata区中定义字节变量b，地址为2000H void main(void) { a = 0x12; //对片内40H单元赋值 b = 0x1234; //对片外2000H单元赋值 while(1){} } 

四、C51中断函数和输入输出

中断函数

中断函数的特点：

①中断函数不能使用参数传递。若进行参数的申请将产生编译错误。

②中断函数没有返回值。定义时应将该函数定义为void类型。

③中断函数只有相应的中断产生时才能由系统自动调用。其他函数不能调用，否则产生编译错误。

④中断函数最好不要调用别的函数，如需调用，要保证其能尽快执行完，同时被调用函数将使用相同的寄存器组。

⑤中断函数中禁止使用extern存储类型说明。

中断函数的定义格式为：

函数类型  函数名（形式参数表） [interrupt  m]  [using  n]

interrupt  m选项（重点）：指明定义的函数为中断响应函数，其中m为中断号。

using   n选项：指定本函数中使用的寄存器组号（0~3）。

void time0() interrupt 1 using 1 //定时器0中断函数。 { //中断处理内容。 }

但在平时使用中往往省略[using   n]选项。

输入输出

        单片机系统的输入、输出（如键盘、显示器、打印机等）往往是通过接口扩展实现的，访问时常采用“绝对地址访问”方式进行。51单片机还提供了一种“串口打印”输入输出方式：需引用头文件“stdio.h”,并配置串口（中断方式）。然后就可以用printf语句通过串口输入和输出数据了。

stdio.h：是标准C的输入输出库，但在C51中，将其制定为通过串口输入输出的相关函数。

完结

可以查阅相关内容：

51单片机内核及其工作原理-CSDN博客

有误之处望指正