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單片機(jī)C環(huán)境下位操作的實(shí)現(xiàn)方法

單片機(jī)C環(huán)境下位操作的實(shí)現(xiàn)方法

作者:佚名來(lái)源:不詳錄入:Admin 更新時(shí)間：2008-8-17 19:39:51 點(diǎn)擊數(shù)：6

【字體：

】

單片機(jī)C環(huán)境下位操作的實(shí)現(xiàn)方法

黑龍江工程學(xué)院劉海成

C語(yǔ)言既有高級(jí)語(yǔ)言的各種特點(diǎn),又可對(duì)硬件進(jìn)行操作,并對(duì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì),用C語(yǔ)言編寫(xiě)的程序較容易移植,它們可生成簡(jiǎn)潔可靠的目標(biāo)代碼,在代碼效率和代碼執(zhí)行速度上完全可以和匯編媲美。采用C語(yǔ)言進(jìn)行單片機(jī)編程是嵌入式程序設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。但是,在嵌入式控制等領(lǐng)域,經(jīng)常需要控制某一個(gè)二進(jìn)制位,然而除了Keil C51等C環(huán)境外,很多單片機(jī)C環(huán)境都沒(méi)有擴(kuò)充對(duì)位變量定義的關(guān)鍵字,甚至單片機(jī)本身的硬件上也沒(méi)有對(duì)單個(gè)位操作的匯編指令,這使得已習(xí)慣MCS－51內(nèi)核單片機(jī)Keil C51編程的用戶(hù)都為其C環(huán)境不能對(duì)位變量進(jìn)行位操作而煩惱。

1 用“讀－修改－寫(xiě)”方法實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)位的位操作

ANSIC中,一般采用“讀－修改－寫(xiě)”的方法實(shí)現(xiàn)單個(gè)位的位操作,通過(guò)與0“與”操作,將某一位清0。如使i變量的b0位為0,實(shí)現(xiàn)方法為i＝i＆0xfe。通過(guò)與1“或”操作,將某一位置1。如使i變量的b0位為1,實(shí)現(xiàn)方法為i＝i 0x01。通過(guò)與1“異或”操作,將某一位取反。如使i變量的b0位取反,實(shí)現(xiàn)方法為i＝i^0x01。

注意：錯(cuò)誤“讀－修改－寫(xiě)”方法時(shí)不要影響其他位,即某位清零時(shí),其他位與1“與”;某位置1時(shí),其他位與0“或”;取反時(shí),其他位與0“異或”。

為了方便程序設(shè)計(jì)和增加程序可讀性,很多程序員喜歡采用下面的移位方式實(shí)現(xiàn)單個(gè)位的位操作,語(yǔ)句簡(jiǎn)練,可讀性強(qiáng),比如在某單片機(jī)的B口連接1個(gè)發(fā)光二極管,其點(diǎn)亮操作方法如下：

＃define bit（x）（1＜＜（x））

＃define LED 2

使用方法如下：

PORTB ＝bit（LED）;//將PORTB第3位置1,點(diǎn)

　　　　　　　　　　//亮連接在I/O口的LED

該方式下,程序運(yùn)行時(shí)會(huì)增加移位操作,生成的代碼較大,而且執(zhí)行時(shí)間長(zhǎng),實(shí)時(shí)性差,一些C環(huán)境按如下方式直接定義位,則生成的代碼就不會(huì)有移位操作：

2 通過(guò)位域的方法實(shí)現(xiàn)位操作

標(biāo)準(zhǔn)C提供了一種基于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)－－位域（BitField）,位域就是把一個(gè)存儲(chǔ)單元中的二進(jìn)制劃分為幾個(gè)不同的區(qū)域。并說(shuō)明每個(gè)區(qū)域的位數(shù)。每一個(gè)域有一個(gè)域名,允許在程序中按域名進(jìn)行操作,位域的定義格式如下：

struct 位域結(jié)構(gòu)名{

位域列表 };

位域列表格式為：類(lèi)型說(shuō)明符位域名：位域長(zhǎng)度如：

struct k{

unsigned int a：1

unsigned int ：2

unsigned int b：3

unsigned int ：0 　　　 //空域

}k1;

說(shuō)明：

1）各位依次從低位到高位排列,排滿一個(gè)存儲(chǔ)單元,按地址接著排下一單元;

2）位域可以無(wú)域名,但不能被引用,如第二域,這時(shí)其只用來(lái)填充或調(diào)整位置;

3）第四行稱(chēng)空域,目的是將目前存儲(chǔ)單元的剩余部分分為一個(gè)域,且填充0。

位域的引用很簡(jiǎn)單,如：

k1.a＝1; //置k1的b0位為1

k1.b＝7; //將k1的b3－5位置111

通過(guò)位域定義位變量,是實(shí)現(xiàn)單個(gè)位位操作的重要途徑和方法,采用位域定義位變量,產(chǎn)生的代碼緊湊、高效。定義的方法如下：

通過(guò)位域定義位,再通過(guò)宏進(jìn)行定義,可以方便地將Keil C51等程序移植到其他C編譯器,從而不再為沒(méi)有位操作而苦惱。

對(duì)一個(gè)單片機(jī)的所有I/O口,通過(guò)將位域結(jié)構(gòu)指定到I/O端口地址,I/O口便都可以采用位域進(jìn)行宏定義,這樣,操作I/O口就可以像Keil C51編程一樣方便。

3 基于位域?qū)崿F(xiàn)位操作應(yīng)用舉例

很多單片機(jī)沒(méi)有硬件的SPI,而很多板級(jí)外圍器件為SPI接口,而且某些外圍器件不是標(biāo)準(zhǔn)的SPI,即通信的總二進(jìn)制位數(shù)不是8的整數(shù)倍,這里編制一個(gè)例程,為同時(shí)收和發(fā)0－16位,全雙工方式,具體使用見(jiàn)例程注解。注意：很多單片機(jī)使用前要對(duì)使用的I/O口進(jìn)行初始化,clk和din為輸出口,dout為輸入口,同時(shí)這里使用了前面通過(guò)讀－修改－寫(xiě)宏定義的一個(gè)函數(shù)GET_BIT（x,y）。