单片机(八、51-C语言编程).ppt

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1、单片机与嵌入式系统第五章 单片机：C编程王浩 副教授中南大学信息科学与工程学院2第章单片机编程语言第章单片机编程语言v3.1 单片机编程语言概述单片机编程语言概述v3.2 C51语言语言33.1 3.1 单片机编程语言概述单片机编程语言概述 v5151单片机的片机的编程程语言可以是言可以是汇编语言言，也可以是，也可以是高高级语言言，如，如由由C C语言演言演变而成的而成的C51C51语言言等。等。v汇编语言言产生的目生的目标代代码短，占用的存短，占用的存储空空间小，小，执行速度快，行速度快，能充分能充分发挥单片机的硬件功能。但片机的硬件功能。但对于复于复杂的的应用来用来讲使用使用汇编语言言编程

2、复程复杂，程序的可，程序的可读性和可移植性不性和可移植性不强。v高高级语言言产生的目生的目标代代码长，占用的存，占用的存储空空间大，大，执行速度慢。行速度慢。但但这是相是相对于于汇编语言来言来讲的，其的，其实C C语言在大多数情况下的机言在大多数情况下的机器代器代码生成效率和生成效率和汇编语言相当，但言相当，但可可读性性和和可移植性可移植性却却远远超超过汇编语言，言，编程效率程效率也大大高于也大大高于汇编语言。言。43.1 3.1 单片机编程语言概述单片机编程语言概述v如果如果应用系用系统的存的存储空空间比比较小，且小，且对实时性的要求很高，性的要求很高，则应选用用汇编语言言编程程。如果系。如

3、果系统的存的存储空空间比比较大，且大，且对实时性性的要求不是很高，的要求不是很高，则C51C51语言言是理想的是理想的编程程语言。如果系言。如果系统中有中有部分模部分模块对实时性的要求很高，而其它模性的要求很高，而其它模块对实时性的要求不是性的要求不是很高，很高，则可以将两种可以将两种语言言结合，程序的主体部分使用合，程序的主体部分使用C51C51编程，程，对实时性的要求高的模性的要求高的模块用用汇编语言言编程，然后将程，然后将汇编语言程序言程序模模块嵌入到嵌入到C51C51语言程序当中言程序当中。v无无论是是高高级语言言还是是汇编语言言写写的的源源程程序序都都必必须转换成成目目标程程序序（机

4、机器器语言言），单片片机机才才能能执行行。目目前前很很多多公公司司都都将将编辑器器、汇编器器、编译器器、连接接/定定位位器器、符符号号转换程程序序做做成成了了软件件包包，称称为集集成成开开发环境境，如如Keil Keil uVisionuVision、Silicon Silicon Laboratories Laboratories IDEIDE等。等。53.2 C51语言语言v早期的嵌入式系早期的嵌入式系统的硬件的功能相的硬件的功能相对较弱，弱，软件的件的规模相模相对较小，一般不超小，一般不超过8K。硬件工程。硬件工程师通常要同通常要同时进行行软、硬件、硬件设计，所以一般采用，所以一般采用汇

5、编语言来言来进行程序行程序设计。v汇编程序的主要缺点是可程序的主要缺点是可读性和可性和可维护性性较差（特差（特别当程序没有很好的当程序没有很好的进行注行注释时），代），代码的可重用性也比的可重用性也比较低。低。v目前的嵌入式系目前的嵌入式系统硬件性能和硬件性能和软件的件的规模都有了很大模都有了很大的提高，一般采用的提高，一般采用C 语言言进行嵌入式系行嵌入式系统程序程序设计。6v使用使用C语言有以下的言有以下的优点：点：C 语言具有言具有结构化构化和和模模块化化特点，便于特点，便于阅读和和维护。C 语言言可移植性好可移植性好，很多微控制器都支持，很多微控制器都支持C 编译器。功能化器。功能化的

6、代的代码能能够很方便的从一个工程移植到另一个工程，从而减很方便的从一个工程移植到另一个工程，从而减少了开少了开发时间。C 语言言编写的程序比写的程序比汇编语言言编写的程序更符合人写的程序更符合人们的思考的思考习惯，开，开发者可以更者可以更专心的考心的考虑算法，而不是考算法，而不是考虑一些一些细节问题。这样可以减少可以减少编程程错误出出现的机率，从而的机率，从而提高开提高开发效效率率，减少，减少调试的的时间。C 语言和微控制器是言和微控制器是相相对独立的独立的，开，开发者不必知道者不必知道处理器的理器的具体内部具体内部结构和构和处理理过程。当基于新型的微控制器开程。当基于新型的微控制器开发程序程

7、序时，可以很快上手，减少学，可以很快上手，减少学习时间和程序开和程序开发时间。7v尽管尽管C语言有以上的言有以上的优点，但点，但这并不是并不是说汇编语言言过时了。很多系了。很多系统特特别是是实时嵌入式系嵌入式系统都是采用都是采用C 和和汇编语言言进行混合行混合编程。程。对实时响响应时间有很有很严格要求的格要求的应用系用系统，使用，使用汇编语言成了开言成了开发者的唯一者的唯一选择。vC51语言言是一种是一种专门为8051单片机片机设计的高的高级语言言C编译器，支持符合器，支持符合ANSI标准的准的C语言程序言程序设计，同，同时针对8051单片机的自身特点做了一些特殊片机的自身特点做了一些特殊扩展

8、。展。如果有如果有C/C+语言的基言的基础，C51语言能言能够很快掌握！很快掌握！83.3.1标识符、关键字标识符、关键字v标识符符与与关关键字字是是C语言的基本言的基本组成部分。成部分。v 标识符符C语言中的言中的标识符（符（identifier）是由一个或多个字符）是由一个或多个字符组成的序列，成的序列，标识符可以作符可以作为变量名、函数名、数量名、函数名、数组名、名、类型名或文件名。型名或文件名。标识符的第一个字符必符的第一个字符必须是字母或下划是字母或下划线，随后的字符必，随后的字符必须是字母、数是字母、数字或下划字或下划线。不同的不同的编译器定器定义的的标识符的有效符的有效长度不完全

9、相同，但不会少于度不完全相同，但不会少于8个字符。个字符。为了程序移植方便，了程序移植方便，标识符的符的长度最好不超度最好不超过8个字符。个字符。v注意注意1：C语言区分字母的大小写，言区分字母的大小写，这和和汇编语言是不同的。例如：言是不同的。例如：var 和和Var 是两个不同的是两个不同的标识符。符。v注意注意2：C51编译器器6.0以上版本支持以上版本支持标识符的有效符的有效长度度为256，超，超过部分部分 忽略。忽略。9v 关关键字字关关键字（字（key word）是一种具有固定名称和特定含）是一种具有固定名称和特定含义的的标识符，又称符，又称为保留字保留字(reserved wor

10、d)。这些些标识符系符系统已已经做做了定了定义，有特定的功能。用，有特定的功能。用户自定自定义的的标识符不能和关符不能和关键字字同名。同名。ANSI C语言定言定义了了32个关个关键字字。10ANSI C关键字关键字autodogotosignedunsignedbreakdoubleifsizeofvoidcaseelseintstaticvolatilecharenumlongstructwhileconstexternregisterswitchcontinuefloatreturntypedefdefaultforshortunion11ANSI C关键字关键字v程序控制语句：程序控制

11、语句：break case continue default do else for goto if return switch volatile whilev存储种类说明：存储种类说明：auto const extern register staticv数据类型说明：数据类型说明：char double enum float int long short signed struct typedef union unsigned voidv运算符：运算符：sizeof12扩展关键字扩展关键字命令命令作用作用include读外部文件，用读外部文件，用指向包含文件目录中的文件，用指向包含文件目录中

12、的文件，用“”指向当前目录中的文件指向当前目录中的文件define定义预处理宏或常数定义预处理宏或常数undef撤销撤销预处理宏或常数定义预处理宏或常数定义if条件编译判断，若表达式为真，则开始条件编译分支条件编译判断，若表达式为真，则开始条件编译分支ifdef条件编译判断，若命名已经定义，则开始条件编译分支条件编译判断，若命名已经定义，则开始条件编译分支ifndef条件编译判断，若命名未定义，则开始条件编译分支条件编译判断，若命名未定义，则开始条件编译分支elif如果此前的如果此前的if、ifdef、ifndef或或elif未发生，并且表达式为真，则开始条件编译未发生，并且表达式为真，则开始

13、条件编译else如果此前的如果此前的if、ifdef、ifndef或或elif未发生，则开始条件编译未发生，则开始条件编译endif结束此前的结束此前的if、ifdef、ifndef、elif或或else开始的条件编译分支。开始的条件编译分支。error输出用户定义的出错消息分支输出用户定义的出错消息分支line说明行号和可选的文件名，常用于出错消息中说明出错位置说明行号和可选的文件名，常用于出错消息中说明出错位置pragma说明编译命令，可以是命令行形式中的编译参数说明编译命令，可以是命令行形式中的编译参数13C51关键字关键字关键字关键字用途用途说明说明_at_地址定位地址定位为变量进行存

14、储器绝对空间地址定位为变量进行存储器绝对空间地址定位alien函数特性声明函数特性声明用以声明与用以声明与PL/M51兼容的函数兼容的函数bdata存储器类型声明存储器类型声明可位寻址的可位寻址的8051内部数据存储器内部数据存储器bit位变量声明位变量声明声明位变量或位类型函数声明位变量或位类型函数code存储器类型声明存储器类型声明8051程序存储器空间程序存储器空间compact存储器模式存储器模式指定使用指定使用8051外部分页寻址数据存储空间外部分页寻址数据存储空间data存储器类型声明存储器类型声明直接寻址的直接寻址的8051内部数据存储器内部数据存储器far存储器类型声明存储器类

15、型声明8051外部数据存储器外部数据存储器idata存储器类型声明存储器类型声明间接寻址的间接寻址的8051内部数据存储器内部数据存储器interrupt中断函数声明中断函数声明定义中断服务函数定义中断服务函数（未完，见下页）（未完，见下页）14C51关键字关键字large存储器模式指定使用8051外部数据存储空间pdata存储器类型声明分页寻址的8051外部数据存储器_priority_多任务优先声明规定RTX51或RTX51 Tiny的任务优先级reentrant可重入函数声明定义可重入函数sbit位变量声明声明可位寻址的特殊功能位sfr特殊功能寄存器声明声明8位的特殊功能寄存器sfr16

16、特殊功能寄存器声明声明16位的特殊功能寄存器small存储器模式指定使用8051内部数据存储空间_task_任务声明定义实时多任务函数using寄存器组定义定义8051的工作寄存器组xdata存储器类型声明8051外部数据存储器16v在在C51中中，还使用了使用了/*/和和/符号符号进行注行注释。在在/*/符号中的所有字符均表示注符号中的所有字符均表示注释说明。明。在在/符号后的符号后的该行所有剩余文字均表示注行所有剩余文字均表示注释说明。明。v注注释的的语句主要用来句主要用来说明程序的功能，增加程序的可明程序的功能，增加程序的可阅读性和可性和可维护性，注性，注释不影响程序的功能，也不会在不影

17、响程序的功能，也不会在编译后的程序中出后的程序中出现，即不影响运行文件的大小。，即不影响运行文件的大小。173.3.2C语言的运算符语言的运算符符号符号意义意义说明说明+加法运算或表示正数加法运算或表示正数-减法运算或表示负数减法运算或表示负数*乘法运算乘法运算/除法运算除法运算当当2个整数相除时，结果为整数，小数部分舍去。个整数相除时，结果为整数，小数部分舍去。%模运算（求余）模运算（求余）参加运算的均应为整数。参加运算的均应为整数。+自增操作自增操作数据值加数据值加1-自减操作自减操作数据值减数据值减118v例：例：设x的初的初值为41.y=x+;结果：果：x=5，y=4解解释：x+先使用

18、先使用x的的值，然后，然后x的的值再自增。再自增。2.y=+x;结果：果：y=5,x=5解解释：+xx的的值先自增，然后再使用先自增，然后再使用x的的值。3.y=x-;结果：果：y=4,x=3解解释：x-先使用先使用x的的值，然后，然后x的的值再自减。再自减。4.y=-x;结果：果：y=3,x=3解解释：-xx的的值先自减，然后再使用先自减，然后再使用x的的值。19逻辑运算符逻辑运算符符号符号含义含义大于大于=大于等于大于等于=等于等于小于小于=小于等于小于等于!=不等于不等于&逻辑与，二个操作数均为真时，其值为真，否则为假逻辑与，二个操作数均为真时，其值为真，否则为假|逻辑或，二个操作数均为

19、假时，其值为假，否则为真逻辑或，二个操作数均为假时，其值为假，否则为真!逻辑非，一元运算符，操作数为真，其值为假，操作数为假，其值为真逻辑非，一元运算符，操作数为真，其值为假，操作数为假，其值为真注意注意：等于运算符用两个等号表示。一个等号表示赋值操作。：等于运算符用两个等号表示。一个等号表示赋值操作。20位运算符位运算符符号符号含义含义&按位与按位与|按位或按位或按位异或按位异或按位取反。一元运算符按位取反。一元运算符右移操作。右边移出的位舍去，左边移入的位对无符号数补右移操作。右边移出的位舍去，左边移入的位对无符号数补0；对有符号数补符号位；对有符号数补符号位21v例：例：unsigned

20、 char x=0 x55;unsigned char y=0 x37;unsigned char z;z=x&y;则则 z=0 x15z=x|y;则则 z=0 x77z=xy;则则 z=0 x62z=x;则则 z=0 xAAz=x1;则则 z=0 x2A22v例：例：unsigned char x=0 x95;signed char y=0 x95;unsigned char z;z=x1;则则 z=0 x4Az=y1;则则 z=0 xCA23赋值运算符赋值运算符v通常把通常把=称称为赋值运算符。运算符。它是二元运算符，它是二元运算符，左左边必必须是个是个变量或数量或数组元素（称元素（称为左

21、左值）右右边是表达式（称是表达式（称为右右值）。）。当左当左值和右和右值的数据的数据类型不一致型不一致时，数据会自，数据会自动进行数据行数据类型型转换。v除了除了=之外，之外，C语言言还提供了提供了10种复合种复合赋值运算符，它运算符，它们的的功能是功能是对左左值和右和右值进行相关运算后，将运算行相关运算后，将运算结果果赋给左左值。复。复合合赋值运算符如下所示：运算符如下所示：+=-=*=/=%=&=!=v其中前其中前5种是算种是算术运算，后运算，后5种是位操作位算。种是位操作位算。24逗号运算符逗号运算符v逗号运算符的作用是把几个表达式串在一起，成逗号运算符的作用是把几个表达式串在一起，成为

22、逗号表达式。逗号表达式。格式如下：格式如下：表达式表达式1，表达式，表达式2，表达式，表达式nv注意：逗号运算符的运算注意：逗号运算符的运算顺序是从左至右，最右序是从左至右，最右边表达式的表达式的值是整个逗号表达式的是整个逗号表达式的值。v例如：例如：x=（y=5，z=y+3）;v则该语句句执行完成后行完成后y=5，z=8，x=8。25条件运算符条件运算符v条件运算符用条件运算符用?与与:来替代来替代简单的的if-else条件条件语句。句。该运算符是三元运算符。运算符是三元运算符。格式如下：格式如下：表达式表达式1？表达式？表达式2：表达式：表达式3v该运算符的功能是若表达式运算符的功能是若表

23、达式1为真，真，则执行表达式行表达式2，否，否则执行行表达式表达式3。v例如：例如：z=ab？3：5；v由于由于ab的的值为假，所以假，所以z=5。26强制类型转换运算符强制类型转换运算符v在在C语言程序的表达式或言程序的表达式或变量量赋值运算中，有运算中，有时会出会出现运算运算对象的数据象的数据类型不一致的情况，型不一致的情况，C语言允言允许对参与操作的参与操作的标准数据准数据类型型进行行隐式式转换和和显示示转换。v隐式式转换由系由系统自自动按以下按以下优先先级进行：行：bit char int long floatsigned unsignedv其中，箭其中，箭头方向方向仅表示数据表示数据

24、类型型级别的高低，的高低，转换时由低向高由低向高进行，而不是数据行，而不是数据转换时的的顺序。序。v例如：例如：char变量和量和long变量量进行运算，行运算，char变量无需先量无需先转换为int然后再然后再转换成成long，而是直接由，而是直接由char转换成成long。27v某些某些时候需要按用候需要按用户的需要的需要进行某些数据行某些数据类型型转换，可使用可使用强制制类型型转换符符进行行显式式转换。v强制制转换符的功能是将表达式符的功能是将表达式结果果转换成指定的数据成指定的数据类型，型，强制制类型型转换符的运算符号符的运算符号为（）。（）。格式格式为：（类型名）（表达式）型名）（表

25、达式）v例如：例如：(int)(7.2/2)将将7.2/2的的结果果转换为整型，即整型，即3。28sizeof运算符vC语言中可以用言中可以用sizeof运算符运算符计算数据算数据类型型变量以及表量以及表达式的字达式的字节数。数。它的一般使用形式它的一般使用形式为：sizeof（表达式）或（表达式）或sizeof（数据（数据类型）型）v注意：注意：sizeof是一种特殊的运算符，不是函数。是一种特殊的运算符，不是函数。实际上字上字节数的数的计算是在程序算是在程序编译时完成的，而不是在程序完成的，而不是在程序执行的行的过程中才程中才计算出来的。算出来的。29其它运算符v*：指指针运算符。作用是通

26、运算符。作用是通过指指针变量量间接接访问指指针变量所指向的量所指向的变量，量，对其其进行数据存取操作。行数据存取操作。v&：取地址运算符。作用是取地址运算符。作用是获取取变量所占用的存量所占用的存储单元的地址。元的地址。v ：下下标运算符。作用是用来运算符。作用是用来获取数取数组的指定的指定单元。元。v-：指向指向结构成构成员运算符。作用是用运算符。作用是用结构构变量的指量的指针来来访问结构中的成构中的成员变量。量。v.：结构成构成员运算符，作用是用运算符，作用是用结构构变量来量来访问结构中的成构中的成员变量。量。30运算优先级运算优先级优先级优先级符号符号含义含义运算对象个数运算对象个数结合

27、方向结合方向1（）（）圆括号圆括号自左向右自左向右 下标运算符下标运算符-指向结构成员运算符指向结构成员运算符.结构成员运算符结构成员运算符2！逻辑非运算符逻辑非运算符单操作数单操作数自右向左自右向左按位取反操作符按位取反操作符+自增运算符自增运算符-自减运算符自减运算符-负号运算符负号运算符（类型）（类型）类型转换运算符类型转换运算符*指针运算符指针运算符&取地址运算符取地址运算符sizeof长度运算符长度运算符31优先级优先级符号符号含义含义运算对象个数运算对象个数结合方向结合方向3*乘法运算符乘法运算符双操作符双操作符自左向右自左向右/除法运算符除法运算符%求余运算符求余运算符4+加法运

28、算符加法运算符双操作符双操作符自左向右自左向右-减法运算符减法运算符5右移运算符右移运算符6、=关系运算符关系运算符双操作符双操作符自左向右自左向右7=等于运算符等于运算符双操作符双操作符自左向右自左向右!=不等于运算符不等于运算符32优先级优先级符号符号含义含义运算对象个数运算对象个数结合方向结合方向8&按位与运算符按位与运算符双操作符双操作符自左向右自左向右9按位异或运算符按位异或运算符双操作符双操作符自左向右自左向右10|按位或运算符按位或运算符双操作符双操作符自左向右自左向右11&逻辑与运算符逻辑与运算符双操作符双操作符自左向右自左向右12|逻辑或运算符逻辑或运算符双操作符双操作符自左

29、向右自左向右13？：？：条件运算符条件运算符三操作符三操作符自右向左自右向左14=、+=、-=、*=、/=、%=、=、&=、=、|=赋值运算符赋值运算符双操作符双操作符自左向右自左向右15，逗号运算符逗号运算符自左向右自左向右333.3.3数据类型数据类型vC语言中的数据根据是否允言中的数据根据是否允许数据数据值在程序在程序执行行过程程中中发生生变化，分化，分为常量常量和和变量量。常量又称常量又称为标量，它的量，它的值在程序在程序执行行过程中不能改程中不能改变。变量是一种在程序量是一种在程序执行行过程中，其程中，其值能不断能不断变化的量。化的量。v使用一个使用一个变量前必量前必须进行定行定义。

30、在在C51中中变量定量定义的格式如下：的格式如下：存存储种种类 数据数据类型型 存存储器器类型型 变量名表；量名表；34基本数据类型基本数据类型vC语言的基本数据言的基本数据类型有型有char、int、short、long、float和和double。v对C51编译器来器来说：short类型与型与int类型相同型相同double类型与型与float类型相同。型相同。35存储区域存储区域v8051系列微系列微处理器采用了理器采用了哈佛体系哈佛体系结构构，即程序存，即程序存储区和数据区和数据存存储区是分离的。区是分离的。8051系列微系列微处理器提供了三种不同理器提供了三种不同类型的存型的存储区域

31、（区域（memory areas），），v 程序存程序存储区（区（program memory）v内部数据存内部数据存储区（区（internal data memory）v外部数据存外部数据存储区（区（external data memory）v这三种存三种存储区域均从地址区域均从地址0开始开始编址，通址，通过采用采用不同的不同的寻址指址指令令来解决地址重叠的来解决地址重叠的问题。3637程序存储区（程序存储区（program memory）v程序存程序存储区，也称区，也称为CODE 区，常用来存放可区，常用来存放可执行代行代码。代。代码区的地址位数区的地址位数为16 位，即位，即寻址空址空间

32、可达可达64K。v一般情况，程序存一般情况，程序存储区是只区是只读的，除了保存可的，除了保存可执行代行代码，还可用于保存各种常量可用于保存各种常量值，查找表等固定的数据找表等固定的数据结构。构。38内部数据存储区（内部数据存储区（internal data memory）v内部数据存内部数据存储区（区（internal data memory），共），共256个字个字节。这部分主要是作部分主要是作为程序的数据段。程序的数据段。该区域的前区域的前128 字字节，称，称为DATA 区。区。该区可采用区可采用直接直接寻址址方式来方式来访问。DATA区也可通区也可通过用用R0 和和R1存放要操作的数据

33、存放要操作的数据地址，采用地址，采用间接接寻址址来来访问。该区域的后区域的后128个字个字节，即从地址，即从地址80H 开始的内部数据存开始的内部数据存储区，用做特殊功能寄存器区区，用做特殊功能寄存器区(special function register memory)，简称称SFR。这些特殊功能寄存器用来控制些特殊功能寄存器用来控制计时器，器，计数器，串行数器，串行I/O，I/O端口和外端口和外设的工作。的工作。只能直接只能直接寻址址v注意：特殊功能寄存器并未占用特殊功能寄存器区的所有地址注意：特殊功能寄存器并未占用特殊功能寄存器区的所有地址单元，即特殊功能寄存器是离散分布。元，即特殊功能寄

34、存器是离散分布。39内部数据存内部数据存储区的区的DATA区又可以区又可以细分分为三个子段：三个子段：第一个子段包含第一个子段包含四个寄存器四个寄存器组，每个寄存器，每个寄存器组包含包含8个寄个寄存器，四个寄存器存器，四个寄存器组共共32 个字个字节。可在任何。可在任何时候通候通过修改修改PSW 寄存器的寄存器的RS1 和和RS0两个位两个位标志来志来选择四四组寄存器的寄存器的任意一任意一组作作为当前工作寄存器当前工作寄存器组。第二个子段叫做第二个子段叫做位位寻址段址段BDATA，包括包括16 个字个字节，共，共128 位，位，每一位都可每一位都可单独独寻址址。这16 个字个字节也可像数据段也

35、可像数据段中其它字中其它字节一一样按字按字节进行行寻址址。第三个子段第三个子段为一般的数据存一般的数据存储器器，仅能按字能按字节寻址，共址，共80个字个字节。40v说明：某些系列的明：某些系列的单片机（如片机（如8052）有有额外的外的128 字字节的内部的内部RAM，同同样位于从位于从80H 开始的内部数据存开始的内部数据存储地址空地址空间中，称中，称为IDATA区。区。IDATA 区的地址和区的地址和SFR的地址是的地址是重叠重叠的，必的，必须使用使用不同的不同的寻址方式址方式的指令来解的指令来解决地址重叠决地址重叠问题。SFR区只能通区只能通过直接直接寻址来址来访问，IDATA 区只能通

36、区只能通过间接接寻址来址来访问。41外部数据存储区（外部数据存储区（external data memory）v外部数据存外部数据存储区，也称区，也称为XDATA 区。区。XDATA区和区和CODE 区一区一样也采用也采用16 位地址位地址寻址，即址，即寻址空址空间可达可达64KB。v该区通常包括一些区通常包括一些通用数据存通用数据存储器器或者一些需要通或者一些需要通过总线接口接口访问的的外外围器件器件。v访问外部数据区比外部数据区比访问内部数据区要慢，因内部数据区要慢，因为访问外外部数据区部数据区时，必，必须先将要先将要访问单元的元的16位地址装位地址装载到数到数据指据指针寄存器寄存器DPT

37、R中，然后才能通中，然后才能通过DPTR采用采用间接接访问方式来方式来访问该单元。元。42vC51使用两种修使用两种修饰符来表示外部数据区：符来表示外部数据区：xdata,pdataxdata 用来用来说明外部数据空明外部数据空间的所有的所有64KB的地址空的地址空间。pdata 用来指向外部数据空用来指向外部数据空间中的大小中的大小为一一页（256字字节）的数据存）的数据存储空空间。v注意：某些新型的注意：某些新型的8051芯片有更大的芯片有更大的XRAM（如（如16M的的XRAM），一般用），一般用far类型来描述型来描述这些区域。可以分些区域。可以分别用用 far 和和const far

38、 来来访问位于位于扩充充RAM空空间中的中的变量和量和扩充充ROM空空间中的常量。中的常量。43v注意：某些注意：某些单片机芯片提供了片机芯片提供了片内的片内的XRAM空空间，这种空种空间也使用和也使用和传统的外部数据空的外部数据空间相同的指令来相同的指令来访问。这种种XRAM空空间，通常使用芯片，通常使用芯片专用的用的SFR配置寄存器配置寄存器来使能，它和来使能，它和传统外部存外部存储空空间占用相同的地址空占用相同的地址空间。44存储器类型存储器类型vC51编译器允器允许8051微微处理器使用各种理器使用各种类型的存型的存储区区域。可以在域。可以在变量声明量声明时使用存使用存储器器类型（型（

39、memory types）来）来指定指定变量所希望占用的存量所希望占用的存储区域区域。v内部数据区的内部数据区的访问速度比外部数据区的速度比外部数据区的访问速度高很速度高很多。因而一般将多。因而一般将经常使用的常使用的变量放在内部数据区，将大量放在内部数据区，将大的或不常使用的的或不常使用的变量放在外部数据区。量放在外部数据区。45存储器存储器类型类型存储区域存储区域大小大小对应的汇编语句对应的汇编语句描述描述code程序存储区程序存储区64KBMOVC A,A+DPTR用来说明常量用来说明常量data直接寻址的内部直接寻址的内部数据存储区数据存储区128BMOV XX,#ADDR访问速度快访

40、问速度快idata间接寻址的内部间接寻址的内部数据区数据区256BMOV XX,Rn可访问整个内部数据可访问整个内部数据区域区域bdata位寻址的内部数位寻址的内部数据存储区据存储区16B（128b）可使用位寻址或字节可使用位寻址或字节寻址来访问这一区域寻址来访问这一区域xdata外部数据存储或外部数据存储或64KBMOVX A,DPTR使用使用DPTR来访问外部来访问外部数据存储器数据存储器far扩充的扩充的RAM和和ROM使用用户定义的专用使用用户定义的专用例程或特殊芯片指令例程或特殊芯片指令扩展命令扩展命令pdata分页的外部数据分页的外部数据存储区存储区256BMOVX A,Rn利用利

41、用R0,R1来访问分页来访问分页的外部数据存储器的外部数据存储器46声明变量时可以说明变量的存储器类型，如下例所示：声明变量时可以说明变量的存储器类型，如下例所示：声明变量时可以说明变量的存储器类型，如下例所示：声明变量时可以说明变量的存储器类型，如下例所示：/内部数据区的字符型内部数据区的字符型变量。量。char data var1;/在程序区中定在程序区中定义字串字串char code text=ENTER PARAMETER:;/外部数据区的外部数据区的长度度为100的无符号的无符号长整形数整形数组unsigned long xdata array100;/内部数据区，内部数据区，间接接

42、寻址方式址方式访问的浮点的浮点变量量float idata x,y,z;/外部数据区，分外部数据区，分页存存储区中的无符号整型区中的无符号整型变量量unsigned int pdata dimension;/外部数据区，无符号字符外部数据区，无符号字符类型的三型的三维数数组变量量unsigned char xdata vector1044;/内部数据区，可位操作的字符内部数据区，可位操作的字符变量量char bdata flags;说明：说明：声明变量时声明变量时存储区修饰符和数存储区修饰符和数据类型修饰符的位据类型修饰符的位置可以互换，即置可以互换，即char data x;和和 data

43、char x;是完是完全等效的。不过从全等效的。不过从兼容性考虑，建议兼容性考虑，建议使用前一种格式。使用前一种格式。47存储模式（存储模式（memory models）v如果在如果在变量声明量声明时未声明未声明变量的存量的存储器器类型，型，则该变量的存量的存储器器类型，由程序的型，由程序的存存储模式模式来决定。来决定。小模式（小模式（small model）紧凑模式（凑模式（compact model）大模式（大模式（large model）v注意：除非注意：除非应用在特殊的用在特殊的场合，否合，否则SMALL存存储模模式可以提供最快和最有效的代式可以提供最快和最有效的代码。48小模式（小模

44、式（small model）v在小模式下，所有未声明存在小模式下，所有未声明存储器器类型的型的变量，缺省量，缺省驻留在内部数据区，即留在内部数据区，即这种方式和用种方式和用data进行行显式式说明一明一样。v在在这种存种存储模式下，模式下，变量的量的访问是最有效。但是所有是最有效。但是所有的数据的数据对象（包括堆象（包括堆栈）都必）都必须放在内部数据存放在内部数据存储区中。区中。49紧凑模式（紧凑模式（compact model）v在在紧凑模式下，所有未声明存凑模式下，所有未声明存储器器类型的型的变量，缺省量，缺省驻留在留在外外部数据区的一个部数据区的一个页上上，即，即这种方式和用种方式和用p

45、data显示示说明一明一样。v该模式利用模式利用R0和和R1寄存器来寄存器来进行行间接接寻址（址（R0,R1），此），此时最大可最大可寻址址256字字节的存的存储区域。区域。这种方式的存取速度比小模种方式的存取速度比小模式慢，但比大模式快。式慢，但比大模式快。v在在紧凑模式下使用了超凑模式下使用了超过256字字节的外部数据存的外部数据存储区，那么区，那么访问单元的高元的高8位地址（即位地址（即页地址）必地址）必须由端口由端口P2来来输出。出。开开发人人员必必须在在链接接时为PDATA设置合适的开始地址置合适的开始地址。50大模式（大模式（large model）v在大模式下，所有未声明存在大模

46、式下，所有未声明存储器器类型的型的变量，缺省量，缺省时驻留在外部数据存留在外部数据存储区，即和用区，即和用xdata显示示说明一明一样。v此此时最大可最大可寻址址64K字字节的存的存储区域。此区域。此时使用数据使用数据指指针寄存器（寄存器（DPTR）来）来进行行间接接寻址。使用址。使用这种种寻址方址方式效率低，生成的代式效率低，生成的代码比小模式或比小模式或紧凑模式下生成的代凑模式下生成的代码要要长。51动态存储分配动态存储分配v对大多数大多数应用来用来说,应尽可能在尽可能在编译的的时候确定所需要的内存空候确定所需要的内存空间，但是，但是对于有些需要使用于有些需要使用动态结构构，如，如树和和链

47、表表的的应用来用来说，这种方式就不再适用了，种方式就不再适用了，这时必必须要使用要使用动态存存储分配分配。v动态存存储分配的分配的实现：用用户需要声明一个字需要声明一个字节数数组作作为堆，数堆，数组的大小根据所需要的大小根据所需要动态内存的大小来决定。内存的大小来决定。该数数组的存的存储器器类型必型必须被声明被声明为XDATA，因，因为库函数使用具体指函数使用具体指针来来进行内存行内存寻址。址。将指向堆首地址的指将指向堆首地址的指针和堆的大小和堆的大小传递给初始化函数初始化函数init_mempool，该函数将函数将设置一些内部置一些内部变量并量并对动态存存储空空间进行初始化。行初始化。初始化

48、工作完成后就可在程序中初始化工作完成后就可在程序中调用用malloc 和和free等等C语言言动态分配函数。分配函数。52vC51语言支持以下几种言支持以下几种动态分配的函数：分配的函数：malloc：申：申请内存空内存空间。调用用时将所申将所申请的内存空的内存空间的大小的大小传递给函数，函数返回一个内存空函数，函数返回一个内存空间指指针。如果操作失。如果操作失败，返回的指返回的指针值为NULL。calloc：计算并申算并申请内存空内存空间。调用用时将所申将所申请的的变量数目量数目和和变量所占用的大小量所占用的大小传递给函数，函数返回一个内存空函数，函数返回一个内存空间指指针。如果操作失。如果

49、操作失败，返回的指，返回的指针值为NULL。realloc：重新分配内存空：重新分配内存空间。调用用时将一个已将一个已经申申请的内存的内存指指针和新的内存空和新的内存空间大小大小传递给函数，函数返回一个内存空函数，函数返回一个内存空间指指针。如果操作失。如果操作失败，返回的指，返回的指针值为NULL。free：释放内存空放内存空间。调用用时将一个已将一个已经申申请的内存指的内存指针传递给函数，函数将函数，函数将释放放该内存空内存空间。533.3.5C51中的特殊数据类型中的特殊数据类型vC51中有几种中有几种ANSI C所没有的特殊数据所没有的特殊数据类型，型，这些数些数据据类型是和存型是和存

50、储区域和存区域和存储器器类型的概念密切相关的。型的概念密切相关的。位位变量量可位可位寻址的址的对象象特殊功能寄存器特殊功能寄存器54位变量位变量v位位变量（量（Bit Types）是指用一个二是指用一个二进制位表示的制位表示的变量。位数据量。位数据类型可以用来型可以用来说明明变量，参数表，函数返回量，参数表，函数返回值等。位数据等。位数据变量声明和基本的数据量声明和基本的数据类型声明一型声明一样。v所有的位所有的位变量都存量都存储在在内部数据区的位内部数据区的位寻址段址段中。因中。因为该段只有段只有16个字个字节长，所以在一个作用域内最多只能，所以在一个作用域内最多只能声明声明128个位个位变