單片機開發(fā)
單片機C語言開發(fā)
C語言在單片機開發(fā)中的應(yīng)用
隨著當(dāng)今計算機應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，在單片機的作用下當(dāng)今社會逐漸步入了智能化發(fā)展時代，單片機的研發(fā)受到了社會各領(lǐng)域的高度重視，成為了新時期評判社會現(xiàn)代化發(fā)展程度的重要標(biāo)志。在以往的單片機開發(fā)中多借助簡單方便的匯編語言來進行，而面對如今社會各領(lǐng)域?qū)纹瑱C各項功能的迫切需求，單片機急需在多語言的作用下，來實現(xiàn)結(jié)構(gòu)、功能的優(yōu)化。由此，C語言憑借自身較強的可移植性以及高級語言等特征出現(xiàn)在了單片機的開發(fā)中，對單片機未來的良好發(fā)展構(gòu)成了極大的促進作用?？梢哉fC語言在單片機開發(fā)中的應(yīng)用已經(jīng)成為了一種大勢所趨，對于單片機開發(fā)的長遠發(fā)展而言意義重大。為此，作為一名普通的單片機研究人員我們有必要結(jié)合當(dāng)前社會科技發(fā)展形式的分析，來就C語言在單片機開發(fā)中的應(yīng)用展開一番深入的解析與探討，以此來促進C語言各方面優(yōu)勢作用的充分發(fā)揮，為高質(zhì)量、多功能單片機的開發(fā)提供更多的可借鑒意見和建議。
一、C語言與單片機相關(guān)概念解析
1.1C語言簡介
C語言是一種常用的計算機編程語言，主要被用于網(wǎng)絡(luò)基端以及系統(tǒng)后臺的底層軟件開發(fā)，因此其在對低級軟件開發(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)是為了有效提升計算機編程工作實效性，以一種最為簡易的編譯方式來有效應(yīng)對低級存儲器編程問題，同時在盡可能減少機器碼產(chǎn)生的情況下，賦予C語言良好的跨平臺適應(yīng)能力，使其即便在缺少運行環(huán)境支持的情況下易能夠運行自如。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，而非對象。C語言的基本特點主要包括：首先，C語言擁有高級語言屬性。完美的融合了高級語言基本結(jié)構(gòu)特點以及低級語言實用性特點；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)清晰的同時使各部分擁有良好的程序獨立性；最后，C語言代碼級別可實現(xiàn)跨平臺運行。C語言在Windows、UNIX、DOS等操作系統(tǒng)中都可運行自如，其對于語言運行的硬件環(huán)境要求較低，因此相比較其他語言來講C語言在運用上更加靈活方便。
1.2單片機簡介
單片機又稱之為單片控制器，其作用面不在于單項邏輯問題的解決，而是包含了整個計算機系統(tǒng)的各項功能。尤其是單片機可以在超大規(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功能完備的微型計算機系統(tǒng)。因此，我們可以將單片機這種集成電路芯片，看做一種特殊的微型計算機，且與真實的計算機相比雖然它缺少了I/O設(shè)備，但它卻在價格、質(zhì)量、體積等方面有著得天獨厚的優(yōu)勢，這為其各項功能的開發(fā)以及在多領(lǐng)域的應(yīng)用提供了極大的便利性。如今，隨著我國計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及對單片機研究力度的加深，當(dāng)前單片機在社會各領(lǐng)域中均表現(xiàn)良好，有著極為廣泛的應(yīng)用市場，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，大到實施工控、智能儀表、數(shù)據(jù)傳輸、機器人研發(fā)、醫(yī)療器械等都是在單片機作用的發(fā)揮下才實現(xiàn)了新時代產(chǎn)品的智能化升級。
二、C語言在單片機開發(fā)中所發(fā)揮的優(yōu)勢
2.1有助于開發(fā)人員工作效率的提升
在單片機開發(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，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)用于單片機開發(fā)中的一個重要原因。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)計人員讀取并用于解決各種程序設(shè)計問題，這極大的節(jié)約了程序設(shè)計人員的工作效率，減少了因多種語言變化使用的繁雜性。與此同時，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，在編譯效率、運算速度等方面均表現(xiàn)良好，這使得程序設(shè)計人員不必在為一些程序設(shè)計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有助于單片機開發(fā)質(zhì)量的提升
隨著當(dāng)今社會智能化的發(fā)展，上至高精尖產(chǎn)品的研發(fā)，下至人們?nèi)粘Ｉ罡黝愲娖鳌㈦娮赢a(chǎn)品都需要借助單片機作用的發(fā)揮來賦予這些產(chǎn)品獨特的功能，進而來滿足人們對便捷化、智能化生活的需求。但面對變革速度較快的計算機信息技術(shù)來講，人們在了解到更多計算機信息技術(shù)知識的同時對于智能化生活的期望也越來越高，這就要求我們對于單片機的開發(fā)也必須始終處于不斷革新當(dāng)中，以根據(jù)社會需要在功能、質(zhì)量等方面做出一定的完善。C語言由于兼顧高、低級語言兩方面的優(yōu)勢，在應(yīng)用過程中可以直接對各類硬件予以訪問，更是支持由頂端向下所開展的程序化設(shè)計，為單片機功能的創(chuàng)新提供了可能，有助于單片機開發(fā)質(zhì)量的提升。
2.3有助于單片機開發(fā)程序的優(yōu)化
在文章的概述中我們也已經(jīng)提到過，C語言其中的一個重要特點就是其具有結(jié)構(gòu)式語言的特性，即各個程序之間在數(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立且層次分明。將C語言應(yīng)用于單片機的開發(fā)中，可以在C語言的這一特性的作用下，促進單片機各個程序的模塊化演變，進而在使用、調(diào)試、維護等階段實現(xiàn)分段化問題解決，使問題的處理更加清晰化、高效化，促進單片機開發(fā)程序的優(yōu)化。
三、C語言在單片機開發(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)具體的單片機設(shè)計來合理選擇。在下載任務(wù)完成后需要對安裝包進行系統(tǒng)解壓安裝，并在接受正版詢問的同時輸入正確的序列號，進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全新的項目，之后在所創(chuàng)建項目中建立新文件亦或是將以往程序文件內(nèi)容添加到項目當(dāng)中。之后需要再創(chuàng)建一個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)對所需要的單片機程序進行逐步編寫，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語言在單片機開發(fā)中進行應(yīng)用的重要中間環(huán)節(jié)，起到對以編寫程序進行檢查、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誤進而予以及時的修正。為此，在這一階段首先要求設(shè)計人員將軟件調(diào)整至調(diào)試模式，之后于源程序的一級借助仿真器開展調(diào)試任務(wù)，在這一過程中設(shè)計人員要對所建立源文件內(nèi)容的正確與否進行悉心觀察，并對源程序進行完善編譯，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目標(biāo)模塊進行連接，以此來生成一個完整的文件。
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語言在單片機設(shè)計中應(yīng)用的最后環(huán)節(jié)，HEX格式文件生成任務(wù)的順利執(zhí)行與否將對于單片機開發(fā)水平、效率、性能、功率的高低等有著極為重要的現(xiàn)實意義。為此，首先，我們需要將任務(wù)對象對準任務(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。同時還需要在編輯器的作用下，將單片機HEX格式文件寫入到存儲器當(dāng)中，并在仿真器的作用下對所設(shè)計出來的單片機的性能予以調(diào)試。
四、C語言在單片機開發(fā)中應(yīng)用的注意事項
4.1關(guān)注編程代碼效率的提升
當(dāng)前在單片機研究工作不斷拓展的背景下，C語言已經(jīng)成為了單片機設(shè)計中一種極為重要的程序語言，對單片機功能的創(chuàng)新、性能的強化等起到了及其重要的作用。但我們也必須認識到C語言在單片機中的運用時間尚短，因此在程序編寫過程中不可避免的會產(chǎn)生各種問題，進而延緩了單片機研發(fā)工作。因此，將C語言運用于單片機開發(fā)中，我們首先需要關(guān)注的一個重要問題就是C語言編程代碼效率的提升。為此，在對C語言單片機程序進行編寫之前，我們有必要先對所運用以及接觸到的各類C語言編輯器進行充分的了解，以結(jié)合工作實際對所使用的編輯器做出合理的選擇。同時，還需要對單片機程序編寫中出現(xiàn)頻率較高的C語言程序進行匯總，并對其所對應(yīng)的匯編語言行數(shù)進行總結(jié)，以此來對各條語言的編譯效率在頭腦中做出一個清晰的認識。進而在今后的工作中通過對編譯器的靈活運用、對高效率編譯語言的準確選擇來切實提高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誤，但此種做法容易對程序的后續(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，對變量放置位置進行合理選擇。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，我們對于C語言在單片機中應(yīng)用的各方面優(yōu)勢作用有了一個更為清晰的認識，也看到了C語言應(yīng)用于單片機設(shè)計中的社會重要發(fā)展趨勢。為有效提升C語言各方面優(yōu)勢作用在單片機設(shè)計中的發(fā)揮，我們在今后的工作中要繼續(xù)加大對于單片機以及C語言的研究工作，努力探尋設(shè)計閃光點，為我國新時期單片機研發(fā)事業(yè)的不斷發(fā)展做出努力。
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