單片機(jī)C語言開發(fā)

C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用

隨著當(dāng)今計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，在單片機(jī)的作用下當(dāng)今社會(huì)逐漸步入了智能化發(fā)展時(shí)代，單片機(jī)的研發(fā)受到了社會(huì)各領(lǐng)域的高度重視，成為了新時(shí)期評(píng)判社會(huì)現(xiàn)代化發(fā)展程度的重要標(biāo)志。在以往的單片機(jī)開發(fā)中多借助簡(jiǎn)單方便的匯編語言來進(jìn)行，而面對(duì)如今社會(huì)各領(lǐng)域?qū)纹瑱C(jī)各項(xiàng)功能的迫切需求，單片機(jī)急需在多語言的作用下，來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能的優(yōu)化。由此，C語言憑借自身較強(qiáng)的可移植性以及高級(jí)語言等特征出現(xiàn)在了單片機(jī)的開發(fā)中，對(duì)單片機(jī)未來的良好發(fā)展構(gòu)成了極大的促進(jìn)作用。可以說C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用已經(jīng)成為了一種大勢(shì)所趨，對(duì)于單片機(jī)開發(fā)的長遠(yuǎn)發(fā)展而言意義重大。為此，作為一名普通的單片機(jī)研究人員我們有必要結(jié)合當(dāng)前社會(huì)科技發(fā)展形式的分析，來就C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用展開一番深入的解析與探討，以此來促進(jìn)C語言各方面優(yōu)勢(shì)作用的充分發(fā)揮，為高質(zhì)量、多功能單片機(jī)的開發(fā)提供更多的可借鑒意見和建議。

一、C語言與單片機(jī)相關(guān)概念解析

1.1C語言簡(jiǎn)介

C語言是一種常用的計(jì)算機(jī)編程語言，主要被用于網(wǎng)絡(luò)基端以及系統(tǒng)后臺(tái)的底層軟件開發(fā)，因此其在對(duì)低級(jí)軟件開發(fā)問題的處理上表現(xiàn)出了良好的功能。C語言被開發(fā)之初主要目標(biāo)是為了有效提升計(jì)算機(jī)編程工作實(shí)效性，以一種最為簡(jiǎn)易的編譯方式來有效應(yīng)對(duì)低級(jí)存儲(chǔ)器編程問題，同時(shí)在盡可能減少機(jī)器碼產(chǎn)生的情況下，賦予C語言良好的跨平臺(tái)適應(yīng)能力，使其即便在缺少運(yùn)行環(huán)境支持的情況下易能夠運(yùn)行自如。與C語言與一般常見的C++、Java等各類語言的差別之處還在于，其編程任務(wù)主要是面向過程，而非對(duì)象。C語言的基本特點(diǎn)主要包括：首先，C語言擁有高級(jí)語言屬性。完美的融合了高級(jí)語言基本結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及低級(jí)語言實(shí)用性特點(diǎn)；其次，C語言屬于結(jié)構(gòu)式語言。借助函數(shù)形式為用戶提供可循環(huán)且便于調(diào)用的程序語句，以此來將數(shù)據(jù)與代碼分隔開來，保證程序結(jié)構(gòu)清晰的同時(shí)使各部分擁有良好的程序獨(dú)立性；最后，C語言代碼級(jí)別可實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)運(yùn)行。C語言在Windows、UNIX、DOS等操作系統(tǒng)中都可運(yùn)行自如，其對(duì)于語言運(yùn)行的硬件環(huán)境要求較低，因此相比較其他語言來講C語言在運(yùn)用上更加靈活方便。

1.2單片機(jī)簡(jiǎn)介

單片機(jī)又稱之為單片控制器，其作用面不在于單項(xiàng)邏輯問題的解決，而是包含了整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能。尤其是單片機(jī)可以在超大規(guī)模集成電路技術(shù)的作用下將CPU、RAM、ROM、A/D轉(zhuǎn)換器、中斷系統(tǒng)、脈寬調(diào)制電路等，多種功能集成到小型硅片上而形成一個(gè)功能完備的微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。因此，我們可以將單片機(jī)這種集成電路芯片，看做一種特殊的微型計(jì)算機(jī)，且與真實(shí)的計(jì)算機(jī)相比雖然它缺少了I/O設(shè)備，但它卻在價(jià)格、質(zhì)量、體積等方面有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，這為其各項(xiàng)功能的開發(fā)以及在多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了極大的便利性。如今，隨著我國計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及對(duì)單片機(jī)研究力度的加深，當(dāng)前單片機(jī)在社會(huì)各領(lǐng)域中均表現(xiàn)良好，有著極為廣泛的應(yīng)用市場(chǎng)，小到我們?nèi)粘Ｉ钪械膶?dǎo)航系統(tǒng)、家用電器、通訊設(shè)備、智能IC卡、智能玩具，大到實(shí)施工控、智能儀表、數(shù)據(jù)傳輸、機(jī)器人研發(fā)、醫(yī)療器械等都是在單片機(jī)作用的發(fā)揮下才實(shí)現(xiàn)了新時(shí)代產(chǎn)品的智能化升級(jí)。

二、C語言在單片機(jī)開發(fā)中所發(fā)揮的優(yōu)勢(shì)

2.1有助于開發(fā)人員工作效率的提升

在單片機(jī)開發(fā)中雖然匯編語言在程序執(zhí)行效率、占用資源等方面有著諸多的優(yōu)點(diǎn)，但在程序語言的可移植性等方面它還是與C語言存在著較大的差距。這也是C語言當(dāng)前逐漸替代匯編語言被廣泛應(yīng)用于單片機(jī)開發(fā)中的一個(gè)重要原因。良好的程序移植性以及環(huán)境適應(yīng)性，使得C語言可以在任何情況下都能夠被程序設(shè)計(jì)人員讀取并用于解決各種程序設(shè)計(jì)問題，這極大的節(jié)約了程序設(shè)計(jì)人員的工作效率，減少了因多種語言變化使用的繁雜性。與此同時(shí)，C語言在程序結(jié)構(gòu)的完整性等方面也有著很好的優(yōu)勢(shì)，在編譯效率、運(yùn)算速度等方面均表現(xiàn)良好，這使得程序設(shè)計(jì)人員不必在為一些程序設(shè)計(jì)中的瑣碎問題而煩惱，極大的提升了程序開發(fā)人員的工作效率。

2.2有助于單片機(jī)開發(fā)質(zhì)量的提升

隨著當(dāng)今社會(huì)智能化的發(fā)展，上至高精尖產(chǎn)品的研發(fā)，下至人們?nèi)粘Ｉ罡黝愲娖?、電子產(chǎn)品都需要借助單片機(jī)作用的發(fā)揮來賦予這些產(chǎn)品獨(dú)特的功能，進(jìn)而來滿足人們對(duì)便捷化、智能化生活的需求。但面對(duì)變革速度較快的計(jì)算機(jī)信息技術(shù)來講，人們?cè)诹私獾礁嘤?jì)算機(jī)信息技術(shù)知識(shí)的同時(shí)對(duì)于智能化生活的期望也越來越高，這就要求我們對(duì)于單片機(jī)的開發(fā)也必須始終處于不斷革新當(dāng)中，以根據(jù)社會(huì)需要在功能、質(zhì)量等方面做出一定的完善。C語言由于兼顧高、低級(jí)語言兩方面的優(yōu)勢(shì)，在應(yīng)用過程中可以直接對(duì)各類硬件予以訪問，更是支持由頂端向下所開展的程序化設(shè)計(jì)，為單片機(jī)功能的創(chuàng)新提供了可能，有助于單片機(jī)開發(fā)質(zhì)量的提升。

2.3有助于單片機(jī)開發(fā)程序的優(yōu)化

在文章的概述中我們也已經(jīng)提到過，C語言其中的一個(gè)重要特點(diǎn)就是其具有結(jié)構(gòu)式語言的特性，即各個(gè)程序之間在數(shù)據(jù)、代碼等方面相互分隔，除保有信息交流外彼此之間相互獨(dú)立且層次分明。將C語言應(yīng)用于單片機(jī)的開發(fā)中，可以在C語言的這一特性的作用下，促進(jìn)單片機(jī)各個(gè)程序的模塊化演變，進(jìn)而在使用、調(diào)試、維護(hù)等階段實(shí)現(xiàn)分段化問題解決，使問題的處理更加清晰化、高效化，促進(jìn)單片機(jī)開發(fā)程序的優(yōu)化。

三、C語言在單片機(jī)開發(fā)中的具體應(yīng)用步驟

3.1開發(fā)工具下載

C語言開發(fā)工具的下載，是C語言在單片機(jī)開發(fā)中得以順利應(yīng)用的首要環(huán)節(jié)，為此，我們可以到各類軟件下載網(wǎng)站上下載自己所需要的C語言開發(fā)工具。如，TC2.0、VC++6.0、visualstudio、codeblock、VisualStudioCode等，這些工具在功能、難易度等方面各異，我們可以根據(jù)具體的單片機(jī)設(shè)計(jì)來合理選擇。在下載任務(wù)完成后需要對(duì)安裝包進(jìn)行系統(tǒng)解壓安裝，并在接受正版詢問的同時(shí)輸入正確的序列號(hào)，進(jìn)而在軟件安裝提示的引導(dǎo)下逐步完成安裝工作。

3.2建立C源文件

首先，我們需要在下載的工具中建立一個(gè)全新的項(xiàng)目，之后在所創(chuàng)建項(xiàng)目中建立新文件亦或是將以往程序文件內(nèi)容添加到項(xiàng)目當(dāng)中。之后需要再創(chuàng)建一個(gè)全新的語言程序文件，并在文字編輯窗口中利用void、signed、intint、void、restrict、return、continue等C語言基本語言結(jié)構(gòu)對(duì)所需要的單片機(jī)程序進(jìn)行逐步編寫，并在編寫任務(wù)完成后保存文件生成最終的的C語言文件。

3.3調(diào)試編譯程序

調(diào)試編譯程序是C語言在單片機(jī)開發(fā)中進(jìn)行應(yīng)用的重要中間環(huán)節(jié)，起到對(duì)以編寫程序進(jìn)行檢查、完善的目的，在調(diào)試的作用下能夠有效找出源文件中的錯(cuò)誤進(jìn)而予以及時(shí)的修正。為此，在這一階段首先要求設(shè)計(jì)人員將軟件調(diào)整至調(diào)試模式，之后于源程序的一級(jí)借助仿真器開展調(diào)試任務(wù)，在這一過程中設(shè)計(jì)人員要對(duì)所建立源文件內(nèi)容的正確與否進(jìn)行悉心觀察，并對(duì)源程序進(jìn)行完善編譯，并在編輯器的作用下生成目標(biāo)模塊。在調(diào)試結(jié)束后，需要將編譯好的各個(gè)目標(biāo)模塊進(jìn)行連接，以此來生成一個(gè)完整的文件。

3.4生成HEX文件

C語言程序在編譯完成后借助各類不同的編譯器可以通過生成格式文件HEX而被單片機(jī)所獲取和執(zhí)行，因此可以將HEX格式文件的生成看作是C語言在單片機(jī)設(shè)計(jì)中應(yīng)用的最后環(huán)節(jié)，HEX格式文件生成任務(wù)的順利執(zhí)行與否將對(duì)于單片機(jī)開發(fā)水平、效率、性能、功率的高低等有著極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。為此，首先，我們需要將任務(wù)對(duì)象對(duì)準(zhǔn)任務(wù)文件，通過將其生成HEX文件來充分發(fā)揮出其燒寫芯片的功能。同時(shí)還需要在編輯器的作用下，將單片機(jī)HEX格式文件寫入到存儲(chǔ)器當(dāng)中，并在仿真器的作用下對(duì)所設(shè)計(jì)出來的單片機(jī)的性能予以調(diào)試。

四、C語言在單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)用的注意事項(xiàng)

4.1關(guān)注編程代碼效率的提升

當(dāng)前在單片機(jī)研究工作不斷拓展的背景下，C語言已經(jīng)成為了單片機(jī)設(shè)計(jì)中一種極為重要的程序語言，對(duì)單片機(jī)功能的創(chuàng)新、性能的強(qiáng)化等起到了及其重要的作用。但我們也必須認(rèn)識(shí)到C語言在單片機(jī)中的運(yùn)用時(shí)間尚短，因此在程序編寫過程中不可避免的會(huì)產(chǎn)生各種問題，進(jìn)而延緩了單片機(jī)研發(fā)工作。因此，將C語言運(yùn)用于單片機(jī)開發(fā)中，我們首先需要關(guān)注的一個(gè)重要問題就是C語言編程代碼效率的提升。為此，在對(duì)C語言單片機(jī)程序進(jìn)行編寫之前，我們有必要先對(duì)所運(yùn)用以及接觸到的各類C語言編輯器進(jìn)行充分的了解，以結(jié)合工作實(shí)際對(duì)所使用的編輯器做出合理的選擇。同時(shí)，還需要對(duì)單片機(jī)程序編寫中出現(xiàn)頻率較高的C語言程序進(jìn)行匯總，并對(duì)其所對(duì)應(yīng)的匯編語言行數(shù)進(jìn)行總結(jié)，以此來對(duì)各條語言的編譯效率在頭腦中做出一個(gè)清晰的認(rèn)識(shí)。進(jìn)而在今后的工作中通過對(duì)編譯器的靈活運(yùn)用、對(duì)高效率編譯語言的準(zhǔn)確選擇來切實(shí)提高C語言編程代碼的編譯、執(zhí)行效率。

4.2變量類型的定義要明確

受程序編寫習(xí)慣的影響，一些程序設(shè)計(jì)人員在不考慮函數(shù)內(nèi)外的情況下，習(xí)慣于在程序的初始位置直接定義新的變量，雖然此種做法并不構(gòu)成原則上的程序編寫錯(cuò)誤，但此種做法容易對(duì)程序的后續(xù)執(zhí)行構(gòu)成一定的影響，因此是不可取的。為此，我們要注重變量類型定義的明確化，并依據(jù)編譯器版本的不同，對(duì)變量放置位置進(jìn)行合理選擇。如，一般來講在C90版本的編譯器中，全局變量屬于函數(shù)外只可以放置于引用之前，而在最新的C99版本中局部變量則可以被靈活的放置于任何位置。

總結(jié)

總之，通過上述研究與探討，我們對(duì)于C語言在單片機(jī)中應(yīng)用的各方面優(yōu)勢(shì)作用有了一個(gè)更為清晰的認(rèn)識(shí)，也看到了C語言應(yīng)用于單片機(jī)設(shè)計(jì)中的社會(huì)重要發(fā)展趨勢(shì)。為有效提升C語言各方面優(yōu)勢(shì)作用在單片機(jī)設(shè)計(jì)中的發(fā)揮，我們?cè)诮窈蟮墓ぷ髦幸^續(xù)加大對(duì)于單片機(jī)以及C語言的研究工作，努力探尋設(shè)計(jì)閃光點(diǎn)，為我國新時(shí)期單片機(jī)研發(fā)事業(yè)的不斷發(fā)展做出努力。

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