C51编程简介

  Keil的C51是支持51单片机最成功的C语言，它功能强大且代码效率极高，其应用最为广泛。但是，C51和标准C有一定的区别，主要体现在数据类型和数据存储结构上的差别，下面主要介绍C51和标准C有区别的内容。

一、C51的数据类型

  C语言的基本数据类型有char、int、short、long、float、double。对于C51来说，short和int类型相同，float和double类型相同。也就是说，C51不支持双精度浮点运算。

C51的数据类型

数据类型

长度

取值范围

数据类型

长度

取值范围

 unsigned char

单字节

0~255

 float

4字节

±1.18e-38~±3.40e38

 char

单字节

-128~127

*

1-3字节

对象的地址

 unsigned int

双字节

0~65535

 bit

1位

0或1

 int

双字节

-32768~32767

 sfr

单字节

0~255

 unsigned long

4字节

0~4294967295

 sfr16

双字节

0~65536

long

4字节

-2147483648

~2147483647

sbit

1位

0或1

  1、char、int、long三种类型均分无符号型（unsigned）和有符号型（signed，缺省），有符号型的数据采用补码表示，与标准C的定义相同，其数据长度和取值范围见上表。

  2、float也与标准C一样，符合IEEE-754标准，数据长度和取值范围见上表。float的使用和运算，需要数学库“math.h”的支持。

  3、指针型（*），它本身就是一个变量，只是这个变量存放的不是普通的数据，而是指向一个数据的地址。指针变量本身也要占据一定的内存，在C51中，指针变量的长度一般为1~3个字节。如char * dat表示dat是一个字符型的指针变量，float * dat1表示dat1是一个浮点型指针变量。指针变量直接指示硬件的物理地址，因此用它可以方便对8051的各部分物理地址直接操作。

  以上数据类型在标准C中都有定义，以下4种类型是C51的扩充数据类型。

  4、位类型：bit

  布尔处理器是8051单片机的特色，使用它可以方便进行逻辑操作。位类型（bit）可以定义一个位变量，由C51编译器在8051内部RAM区20H~2FH的128个位地址中分配一个位地址。需要注意的是，位类型不能定义指针和数组。

  5、特殊功能寄存器：sfr

  8051及其兼容产品的特殊功能寄存器必须采用直接寻址的方式来访问，8051的特殊功能寄存器离散地分布在80H~FFH的地址空间里。sfr可以对8051的特殊功能寄存器进行定义，sfr型数据占用一个字节，取值0~255。

6、16位特殊功能寄存器：sfr16

  8051及其兼容产品的16位特殊功能寄存器（如DPTR），就可以用sfr16来定义，sfr16型数据占用两个字节，取值0~65535。

  在C51编译器提供的头文件reg51.h中，已经把所有的特殊功能寄存器进行定义，我们可以直接用include命令包括在程序中，参见附录2。注意，在使用时，所有的sfr的名称都必须大写，如开系统中断写为“EA=1”。

  7、可寻址位类型：sbit

  利用sbit可以对8051内部RAM的位寻址空间及特殊功能寄存器的可寻址位进行定义。

  例如：sbit flag = P1^0；表示P1.0这条I/O口线定义名为flag的标志。

  在使用中需注意，只有unsigned char 和bit类型是8051CPU可以直接用汇编语言支持的数据类型，它们的操作效率最高。其他的数据类型都有多条汇编指令组合操作，需占用大量的程序存储空间和数据存储器资源。C51还支持结构类型和联合类型等复杂类型数据，与标准C相同，不另介绍。

  8、数据类型的转换

  不同类型的数据是可以相互转换的，可以通过赋值或者强制转换。赋值转换次序为：bit – char – int – long – float，如果反向赋值，则结果丢弃高位。 强制转换是通过强制转换运算符来实现的，形式为：（类型名）（表达式），如：（int）（x + y）和（float）（5%3）；

二、C51数据的存储结构

  数据分常量和变量。常量可以用一个标志符号来代表。变量由变量名和变量值组成，每一个变量占据一定的存储空间，这些存储空间存放变量的值。8051的存储空间比较复杂，因此，数据的存放也同样复杂，详见下表：C51的存储器类型。

  一般地，C51对变量定义时，除定义数据类型外，还可以定义存储类型。其格式为：

  “数据类型  [存储类型]  变量名”，或者“[存储类型]  数据类型  变量名”。

  如：unsigned char data name_var，或者data unsigned char name_var。

  存储类型为可选项，如果不做存储类型的定义，系统将按照编译时的存储模式来默认。具体默认存储类型参见下表：存储模式与默认存储类型。

C51的存储器类型

存储器类型

              说         明

data

直接寻址片内RAM，00~7FH空间，速度最快

bdata

可位寻址的片内RAM区20H~2FH空间，容许位和字节混合访问

idada

间接访问片内00~FFH全部256个地址空间

pdata

使用MOVX  @Ri指令访问外部RAM分页的00~FFH空间

xdata

使用MOVX  @DPTR访问外部RAM的0000~FFFFH全部空间

code

使用MOVC  @A+DPTR访问程序存储器0000~FFFFH全部空间

存储模式与默认存储类型

存储模式

              默认存储类型

SMALL

参数和局部变量均为片内RAM，即data存储类型，也包括堆栈

COMPACT

参数和局部变量均为片外分页RAM，pdata存储类型，堆栈置于片内RAM

LARGE

参数和局部变量均为片外64K的RAM，xdata存储类型，堆栈置于片内RAM

三、C51的中断函数

  C51增加了一个intrrupt函数选项，支持直接编写中断服务程序函数。其函数定义的形式为：

  函数类型  函数名（）  [ intrrupt  n ]  [ using  n ]

  函数类型一般定义为void，intrrupt后的 n 是中断号，指示相应的中断源。C51编译器从code区的绝对地址8n+3处产生中断向量。 n 必须是常数，不允许使用表达式。

中断号与中断向量

中断号

中断源

中断向量入口

中断号

中断源

中断向量入口

0

外部中断0

0003H

3

定时器1

001BH

1

定时器0

000BH

4

串行口

0023H

2

外部中断1

0013H

5

定时器2

002BH

  using  n是可选的，n为0~3的常数，指示选择8051的4个寄存器组。如果不使用using  n，中断函数所有使用的公共寄存器都入栈。如果使用using  n，切换的寄存器就不再入栈。注意，带using的函数不允许返回bit类型数值。

  编写C51的中断函数时，需要注意的几个问题：

（1）  中断函数没有返回值，因此它必须是一个void类型的函数；

（2）  中断函数不允许进行参数传递；

（3）  不允许直接调用中断函数；

（4）  中断函数对压栈和出栈的处理由编译器完成，无需人工管理；

（5）  需要严格注意using  n的使用，必须确保寄存器组的正确切换。