用PICC编译器语言开发PIC系列单片机的代码

摘 要：介绍了PIC系列单片机C语言的发展，并以HI-TECH Software公司的HI-TECH PICC为例介绍了PICC编译器的特点和用其开发PIC系列单片机时的应注意的一些问题。 一.前言 　　目前在市场上应用最广泛的应该属于8位单片机，Microchip Technoloogy公司推出的8位PIC系列单片机目前在国内市场上深受用户欢迎，已经逐渐成为单片机应用的新潮流，但遗憾的是，目前国内介绍它的C语言开发工具的书籍和文章却比较少，而且用的人也不多，广大的程序员在用其开发的过程中都在慢慢摸索，可能会走一些弯路，笔者最近在用PIC的C语言时就遇到了好些问题，在这里笔者想就最近一段时间用PIC的C语言的一些经验和广大的底层软件程序员做一下交流和介绍，希望本文对用PICC开发PIC系列单片机的人有所帮助。 目前在国内用的比较多的是Hi-Tech的HI-TECH PICC编译器，而且目前市场上一些国内的PIC单片机仿真器也开始支持HI-TECH PICC编译格式，因此本文主要以Hi-Tech的PICC为基础介绍一下PIC的C语言的基本特点。 二.HI-TECH PICC的C语言开发工具的语言特点 　　PICC的C语言按ANSI C来定义，并进行了C语言的扩展，PICC和ANSI C有一个根本的区别就是PICC不支持函数的递归调用，这是因为PIC单片机内的堆栈大小是由硬件决定的，资源有限，所以不支持递归调用。它的数据也遵从标准C的数据结构，PICC的数据结构是以数据类型的形式出现的。PICC编译器支持的数据类型有位类型（bit）、无符号字符（unsigned char）、有符号字符（signed char）、无符号整形（unsigned int）、有符号整形（signed int）、无符号长整型（unsigned long）、有符号长整型（signed long）、浮点（float）和指针类型等，需要注意的是，PICC支持的多字节数据都采用低字节在前，高字节在后的原则，即一个多字节数，比如int型，在内存单元中存储顺序为低位字节存储在地址低的存储单元中，高位字节存储在地址高的存储单元中，程序员在用union定义变量时一定要注意这一特点。 　　PIC的C语言变量分为局部变量和全局变量，所有变量在使用前必须先定义后使用。全局变量是在任何函数之外说明的、可被任意模块使用的、在整个程序执行期间都保持有效的变量；局部变量在函数内部说明，局部变量有两种：自动变量和静态变量，缺省类型为自动变量，除非明确将其声明为静态变量，而且，所有的自动变量都被分配在寄存器页0，所以bank限定词不能用于自动变量，但可以用于静态的局部变量，当程序退出时，自动变量占用的空间释放，自动变量也就失去意义；静态变量是一种局部变量，因此只在声明他的函数内部有效，但它占用固定的存储单元，而这个存储单元不会被别的函数使用，因此其它函数可以通过指针访问或修改静态变量的值；静态变量在程序开始只初始化一次，因此若需只在某函数内部使用一变量，而又希望其值在2次函数调用期间保持不变，为实现程序模块化，则可将其声明为静态变量。例如以下声明中，有些为合法，有些为非法： void max(void) { unsigned char var1; //合法声明 unsigned char bank1 var2; //非法声明 static unsigned char bank1 var3; //合法声明 unsigned char var4 = 0x02; //合法声明，每次调用都初始化 static unsigned char bank1 var5 = 0x02; //合法声明，但只初始化一次 ………… } 　　PICC编译器对局部变量及传递参数使用RAM覆盖技术，编译时，连接器会自动把一些不可能被同时调用的函数的自动变量区重叠在一起，以达到内存的高效利用，因此其内部RAM的利用效率非常高。 1、位变量的使用 需要说明的是虽然PICC允许利用bit定义位变量，比如： static bit init_flag; 但位变量不能定义为自变量，也能不能作为函数参数，但可以作为函数的返回值。而且位变量也不能被静态初始化。比如若只想在某一个函数中使用位变量flag，用如下两种方法都是错误的： void max(void) { bit flag; //非法，位变量不能定义为局部自变量 ………… } void max(void) { static bit flag = 1; //非法，位变量不能被静态初始化 ………… } PICC 支持在结构中定义位成员，位成员按最低有效位在前的方式存储，位成员总是以8bit为单位进行分配，当当前字节分配满后再分配下一个字节，但位成员不会跨字节存放.，例如定义： struct { unsigned lo: 1; unsigned mid: 1; unsigned hi: 7; } flag @ 0x60; 结构flag占用两个单元0x60和0x61, lo分配到0x60单元的第0位, mid分配到0x60单元的第1位, 由于位成员不会跨字节存放，故hi分配到0x61单元的0-6位(第6位为最高有效位)，而0x60单元的2-7位则跳过。 当然，上述的结构定义也可不使用绝对地址定义： struct { unsigned lo: 1; unsigned mid: 1; unsigned hi: 7; } flag; 　　另外，不使用的位可用未命名的位成员来定义, 如果我们不使用mid, 就可定义为: struct { unsigned lo: 1; unsigned : 1; unsigned hi: 7; }flag; 如果将一个整型数赋给位变量，只是将最低位赋给位变量，如果你是想要将一个整型 变量是否为0赋值给一个位变量，必须用： bitvar = (char_var != 0); 而不能象有些编译器那样可以用：bitvar = char_var； 也不能用类型强制转换：bitvar = (bit)char_var； 2、绝对地址变量的定义 　　在某些特殊情况下，程序员可能不需要PICC动态分配某些特殊的全局或静态的局部变量，而使用@address结构定义全局或静态的局部变量，例如： static unsigned char var1 @ 0x60; 　　定义了一个称为var1的变量，使其定位于单元0x60，但是需要程序员注意的是，编译器并不保留任何存储空间，而只是将此变量分配到此地址，在编译时，编译器也不能给出任何的警告或错误提示，因此程序员在用绝对地址定义变量时，应该自己查看编译器产生的映象文件或符号表，必须保证绝对变量被分配了唯一的地址，尤其是当此绝对地址正好落在了PICC分配的自动变量区时，查错是很困难的。当然简单的方法就是程序员自己使用高端的一块寄存器区定义绝对变量，因为，PICC的变量先从低端分配的。 3、使用可位寻址绝对地址变量 在某些特殊情况下，为编程方便，程序员可能需要定义如下变量： static unsigned char flag_var; //非法 static bit flag0 @ (unsigned)& flag_var *8+0; static bit flag1 @ (unsigned)& flag_var *8+1; static bit flag2 @ (unsigned)& flag_var *8+2; static bit flag3 @ (unsigned)& flag_var *8+3; static bit flag4 @ (unsigned)& flag_var *8+4; 程序员希望这个变量（假设是故障标志）既可以按字节访问，也可按位访问，这在有些编译器中是可以的，但是在PICC中这样定义是不合法的，而只有将flag_var按如下绝对地址变量定义才可以定义可位寻址位： static unsigned char flag_var @0x7f; static bit flag0 @ (unsigned)& flag_var *8+0; ………………………… 但这样定义以后flag_var就成为绝对地址变量，就要程序员自己来保证此地址不会和PICC自己分配的变量冲突，这又带来一定的麻烦，经笔者测试，要解决此问题，还有一种方法，那就是使用联合和结构位成员的方法，例如上例可如下定义： union{ struct { unsigned flag0:1; unsigned flag1:1; unsigned flag2:1; unsigned flag3:1; unsigned flag4:1; }bit_type; unsigned char byte_type; }flag_var; 这样定义以后，程序员既可以按照字节访问此故障标志，也可按位访问某一类型故障。例如： flag_var.bit_type.flag0 = 1; //按位访问 if(flag_var.byte_type) //按字节访问 { …………… } 这两种访问都是合法的，而且程序员也不用在担心绝对地址是否有冲突的问题。 4、const类型限定符 const类型限定符用来通知编译器一个目标具有常数值，不能被改变，被const定义的常量被放在ROM中，例如： unsigned char const var1[] ={"Microchip"}; unsigned char const var2[] ={0x00,0x01,0x02,0x03}; 这两种定义都是合法的，但若通过指针访问这些数组变量，必须将指针定义为常数字符指针才能访问。例如某函数声明为： void func1(const unsigned char *ptr); 则调用常数数组的方法为： void func2(void) { ………… func1((const unsigned char *)var1); ………… } 这一点程序员一定要认真对待，以免编译运行错误很难查找故障。 5、可变型变量volatile类型限定符 　　可变型变量volatile类型限定符用来通知编译器某一变量不能保证在连续访问的条件下，其值不被改变，例如所有的与I/O口有关的变量在编译器自带的头文件中都是被声明为volatile类型，如下所示： static volatile unsigned char PORTA @ 0x05; 　　需要程序员注意的是有可能在中断时被改变的变量应该被定义为volatile类型，尤其是编译时选择全局优化级别较高时，定义为volatile可以禁止编译器对此变量进行优化，这能够防止编译器进行程序优化时，将认为明显多余的可变型变量删除，我们可以查看一下编译后生成的编译列表文件就会发现，编译器对volatile目标的访问与对non-volatile的访问是不同的, 如对non-volatile目标置1是先将该变量清0后加1, 而对volatile目标置1是先将1放在W中后再将W赋值给可变型变量。 6、persistent类型限定符 　　按C的标准, PICC在编译时，所有的C变量在启动