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11.3多.c文件的初步認(rèn)識(shí) 前邊課程所涉及到的功能相對(duì)簡(jiǎn)單，程序代碼相對(duì)較少，用一個(gè)文件實(shí)現(xiàn)比較方便。隨著硬件模塊使用的增多，功能復(fù)雜度不斷增大，程序量變多，往往需要把程序?qū)懙蕉鄠�(gè)文件里，方便程序代碼的編寫(xiě)、維護(hù)和移植。 比如要實(shí)現(xiàn)一個(gè)比較復(fù)雜的串口功能程序，就可以把串口底層的功能函數(shù)專(zhuān)門(mén)規(guī)整到一個(gè)單獨(dú)的uart.c文件內(nèi)，如串口初始化、串口數(shù)據(jù)寫(xiě)入、串口數(shù)據(jù)讀出、串口發(fā)送接收監(jiān)控等這些串口基本的底層驅(qū)動(dòng)函數(shù)。而把串口讀取到的數(shù)據(jù)分析函數(shù)，指令執(zhí)行等功能函數(shù)全部放到main.c中，那main.c文件該如何調(diào)用uart.c文件中的函數(shù)呢？ C語(yǔ)言中，有一個(gè)extern關(guān)鍵字，它有兩個(gè)基本作用。 1、當(dāng)一個(gè)變量的聲明不在文件的開(kāi)頭，在它聲明之前的函數(shù)想要引用的話，則應(yīng)該用extern進(jìn)行“外部變量”聲明。 #include <reg52.h> sbit LED = P0^0; void main() { extern unsigned int i; while(1) { LED = 0; //點(diǎn)亮小燈 for(i=0;i<30000;i++); //延時(shí) LED = 1; //熄滅小燈 for(i=0;i<30000;i++); //延時(shí) } } unsigned int i = 0; ... ... 變量的作用域，是從聲明這個(gè)變量開(kāi)始往后所有的程序，如果使用在前，聲明在后，就需要用extern這個(gè)關(guān)鍵字進(jìn)行聲明。實(shí)際開(kāi)發(fā)一般都不會(huì)這樣做，僅僅是表達(dá)一下extern的這個(gè)用法。 2、在一個(gè)工程中，為了方便管理和維護(hù)代碼，用了多個(gè).c源文件，如果其中一個(gè)main.c文件要調(diào)用uart.c文件里的變量或者函數(shù)的時(shí)候，必須得在main.c里邊進(jìn)行外部聲明，告訴編譯器這個(gè)變量或者函數(shù)是在其它文件中定義的，可以直接在當(dāng)前文件中進(jìn)行調(diào)用。 多.c文件工程的編程方式并不復(fù)雜。首先新建一個(gè)工程，一個(gè)工程代表一個(gè)完整的單片機(jī)程序，只能生成一個(gè)hex，但是一個(gè)工程可以有很多個(gè).c源文件組成共同參與編譯。工程建立好之后，新建文件并且保存取名為main.c文件，再新建一個(gè)文件并且保存取名為uart.c文件，下面就可以在兩個(gè)不同文件中分別編寫(xiě)代碼了。當(dāng)然，在編寫(xiě)程序的過(guò)程中，不是說(shuō)要先把main.c的文件全部寫(xiě)完，再進(jìn)行uart.c程序的編寫(xiě)，而往往是交互的。 11.4實(shí)用串口例程學(xué)串口通信的時(shí)候比較注重的是串口底層時(shí)序上的操作，例程也都是簡(jiǎn)單的收發(fā)字符或者字符串。在實(shí)際應(yīng)用中，往往串口還要和電腦上的上位機(jī)軟件進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)電腦軟件發(fā)送不同的指令，單片機(jī)對(duì)應(yīng)執(zhí)行不同操作的功能，這就要求組織一個(gè)比較合理的通信機(jī)制和邏輯關(guān)系，用來(lái)實(shí)現(xiàn)想要的結(jié)果。 本節(jié)所提供程序的功能是，通過(guò)電腦串口調(diào)試助手下發(fā)三個(gè)不同的命令，第一條指令：buzz on可以讓蜂鳴器響；第二條指令：buzz off可以讓蜂鳴器不響；第三條指令隨便輸入一個(gè)不存在的指令，單片機(jī)給電腦串口助手回復(fù)一個(gè)錯(cuò)誤指令。 單片機(jī)給電腦發(fā)字符串，有多大的數(shù)組就發(fā)送多少個(gè)字節(jié)。但是單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，接收多少個(gè)才應(yīng)該是一幀完整的數(shù)據(jù)呢？數(shù)據(jù)接收起始頭在哪里，結(jié)束在哪里？這些信息在接收到數(shù)據(jù)前都是無(wú)從得知的，那怎么辦呢？ 串口編程思路基于這樣一種通常的事實(shí)：當(dāng)需要發(fā)送一幀（多個(gè)字節(jié)）數(shù)據(jù)時(shí)，這些數(shù)據(jù)都是連續(xù)不斷的發(fā)送的，即發(fā)送完一個(gè)字節(jié)后會(huì)緊接著發(fā)送下一個(gè)字節(jié)，期間沒(méi)有間隔或間隔很短，而當(dāng)這一幀數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后，就會(huì)間隔很長(zhǎng)一段時(shí)間（相對(duì)于連續(xù)發(fā)送時(shí)的間隔來(lái)講）不再發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是通信總線上會(huì)空閑一段較長(zhǎng)的時(shí)間。于是建立這樣一種程序機(jī)制：設(shè)置一個(gè)軟件總線空閑定時(shí)器，這個(gè)定時(shí)器在有數(shù)據(jù)傳輸時(shí)（從單片機(jī)接收角度來(lái)說(shuō)就是接收到數(shù)據(jù)時(shí)）清零，而在總線空閑時(shí)（也就是沒(méi)有接收到數(shù)據(jù)時(shí)）時(shí)累加，當(dāng)它累加到一定時(shí)間（例程里是30ms）后，就可以認(rèn)定一幀完整的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完畢了，于是告訴其它程序可以來(lái)處理數(shù)據(jù)了，本次的數(shù)據(jù)處理完后就恢復(fù)到初始狀態(tài)，再準(zhǔn)備下一次的接收。那么這個(gè)用于判定一幀結(jié)束的空閑時(shí)間取多少合適呢？它取決于多個(gè)條件，并沒(méi)有一個(gè)固定值。這里介紹幾個(gè)需要考慮的原則：第一，這個(gè)時(shí)間必須大于一個(gè)字節(jié)傳輸時(shí)間，很明顯單片機(jī)接收中斷產(chǎn)生是在一個(gè)字節(jié)接收完畢后，也就是一個(gè)時(shí)刻點(diǎn)，而其接收過(guò)程程序是無(wú)從知曉的，因此在至少一個(gè)字節(jié)傳輸時(shí)間內(nèi)絕不能認(rèn)為空閑已經(jīng)時(shí)間達(dá)到了。第二，要考慮發(fā)送方的系統(tǒng)延時(shí)，因?yàn)椴皇撬械陌l(fā)送方都能讓數(shù)據(jù)嚴(yán)格無(wú)間隔的發(fā)送，由于軟件響應(yīng)、關(guān)中斷、系統(tǒng)臨界區(qū)等等操作都會(huì)引起延時(shí)，所以還得再附加幾個(gè)到十幾個(gè)ms的時(shí)間。選取30ms是一個(gè)折中的經(jīng)驗(yàn)值，它能適應(yīng)大部分的波特率（大于1200）和大部分的系統(tǒng)延時(shí)（PC機(jī)或其它單片機(jī)系統(tǒng)）情況。 先把這個(gè)程序核心的uart.c文件中的程序貼出來(lái)，一點(diǎn)點(diǎn)解析，這實(shí)際是項(xiàng)目開(kāi)發(fā)常用的用法，需要熟練掌握。 /*****************************Uart.c文件程序源代碼*****************************/ #include <reg52.h> bit flagFrame = 0; //幀接收完成標(biāo)志，即接收到一幀新數(shù)據(jù) bit flagTxd = 0; //單字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志，用來(lái)替代TXD中斷標(biāo)志位 unsigned char cntRxd = 0; //接收字節(jié)計(jì)數(shù)器 unsigned char xdata bufRxd[64]; //接收字節(jié)緩沖區(qū) extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len); /* 串口配置函數(shù)，baud-通信波特率 */ void ConfigUART(unsigned int baud) { SCON = 0x50; //配置串口為模式1 TMOD &= 0x0F; //清零T1的控制位 TMOD |= 0x20; //配置T1為模式2 TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計(jì)算T1重載值 TL1 = TH1; //初值等于重載值 ET1 = 0; //禁止T1中斷 ES = 1; //使能串口中斷 TR1 = 1; //啟動(dòng)T1 } /* 串口數(shù)據(jù)寫(xiě)入，即串口發(fā)送函數(shù)，buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，len-指定的發(fā)送長(zhǎng)度 */ void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len) { while (len--) //循環(huán)發(fā)送所有字節(jié) { flagTxd = 0; //清零發(fā)送標(biāo)志 SBUF = *buf++; //發(fā)送一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù) while (!flagTxd); //等待該字節(jié)發(fā)送完成 } } /* 串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，buf-接收指針，len-指定的讀取長(zhǎng)度，返回值-實(shí)際讀到的長(zhǎng)度 */ unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len) { unsigned char i; if (len > cntRxd) //指定讀取長(zhǎng)度大于實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度時(shí)， { //讀取長(zhǎng)度設(shè)置為實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 len = cntRxd; } for (i=0; i<len; i++) //拷貝接收到的數(shù)據(jù)到接收指針上 { *buf++ = bufRxd[ i]; } cntRxd = 0; //接收計(jì)數(shù)器清零 return len; //返回實(shí)際讀取長(zhǎng)度 } /* 串口接收監(jiān)控，由空閑時(shí)間判定幀結(jié)束，需在定時(shí)中斷中調(diào)用，ms-定時(shí)間隔 */ void UartRxMonitor(unsigned char ms) { static unsigned char cntbkp = 0; static unsigned char idletmr = 0; if (cntRxd > 0) //接收計(jì)數(shù)器大于零時(shí)，監(jiān)控總線空閑時(shí)間 { if (cntbkp != cntRxd) //接收計(jì)數(shù)器改變，即剛接收到數(shù)據(jù)時(shí)，清零空閑計(jì)時(shí) { cntbkp = cntRxd; idletmr = 0; } else //接收計(jì)數(shù)器未改變，即總線空閑時(shí)，累積空閑時(shí)間 { if (idletmr < 30) //空閑計(jì)時(shí)小于30ms時(shí)，持續(xù)累加 { idletmr += ms; if (idletmr >= 30) //空閑時(shí)間達(dá)到30ms時(shí)，即判定為一幀接收完畢 { flagFrame = 1; //設(shè)置幀接收完成標(biāo)志 } } } } else { cntbkp = 0; } } /* 串口驅(qū)動(dòng)函數(shù)，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)幀的接收，調(diào)度功能函數(shù)，需在主循環(huán)中調(diào)用 */ void UartDriver() { unsigned char len; unsigned char xdata buf[40]; if (flagFrame) //有命令到達(dá)時(shí)，讀取處理該命令 { flagFrame = 0; len = UartRead(buf, sizeof(buf)); //將接收到的命令讀取到緩沖區(qū)中 UartAction(buf, len); //傳遞數(shù)據(jù)幀，調(diào)用動(dòng)作執(zhí)行函數(shù) } } /* 串口中斷服務(wù)函數(shù) */ void InterruptUART() interrupt 4 { if (RI) //接收到新字節(jié) { RI = 0; //清零接收中斷標(biāo)志位 if (cntRxd < sizeof(bufRxd)) //接收緩沖區(qū)尚未用完時(shí)， { //保存接收字節(jié)，并遞增計(jì)數(shù)器 bufRxd[cntRxd++] = SBUF; } } if (TI) //字節(jié)發(fā)送完畢 { TI = 0; //清零發(fā)送中斷標(biāo)志位 flagTxd = 1; //設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志 } } 可以對(duì)照注釋和前面的講解分析下這個(gè)uart.c文件，在這里指出其中的兩個(gè)要點(diǎn)需要多注意。 1、接收數(shù)據(jù)的處理。在串口中斷中，將接收到的字節(jié)都存入緩沖區(qū)bufRxd中，同時(shí)利用另外的定時(shí)器中斷通過(guò)間隔調(diào)用UartRxMonitor來(lái)監(jiān)控一幀數(shù)據(jù)是否接收完畢，判定的原則就是前面介紹的空閑時(shí)間，當(dāng)判定一幀數(shù)據(jù)結(jié)束完畢時(shí)，設(shè)置flagFrame標(biāo)志。主循環(huán)中可以通過(guò)調(diào)用UartDriver來(lái)檢測(cè)該標(biāo)志，并處理接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)要處理接收到的數(shù)據(jù)時(shí)，先通過(guò)串口讀取函數(shù)UartRead把接收緩沖區(qū)bufRxd中的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)，然后再對(duì)讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理。也許有讀者會(huì)考慮，既然數(shù)據(jù)都已經(jīng)接收到bufRxd中了，那直接在這里面用不就行了嗎，何必還得再拷貝到另一個(gè)地方去呢？設(shè)計(jì)這種雙緩沖的機(jī)制，主要是為了提高串口接收到響應(yīng)效率：首先如果在bufRxd中處理數(shù)據(jù)，那么這時(shí)侯就不能再接收任何數(shù)據(jù)，因?yàn)樾陆邮盏臄?shù)據(jù)會(huì)破壞原來(lái)的數(shù)據(jù)，造成其不完整和混亂；其次，這個(gè)處理過(guò)程可能會(huì)耗費(fèi)較長(zhǎng)的時(shí)間，比如說(shuō)上位機(jī)現(xiàn)在發(fā)來(lái)一個(gè)延時(shí)顯示的命令，那么在這個(gè)延時(shí)的過(guò)程中都無(wú)法去接收新的命令，在上位機(jī)看來(lái)就是單片機(jī)暫時(shí)失去響應(yīng)了。而使用這種雙緩沖機(jī)制就可以大大改善這個(gè)問(wèn)題，因?yàn)閿?shù)據(jù)拷貝所需的時(shí)間是相當(dāng)短的，只要拷貝出去后，bufRxd就可以馬上準(zhǔn)備去接收新數(shù)據(jù)了。 2、串口數(shù)據(jù)寫(xiě)入函數(shù)UartWrite，它把數(shù)據(jù)指針buf指向的數(shù)據(jù)塊連續(xù)的由串口發(fā)送出去。雖然串口程序啟用了中斷，但這里的發(fā)送功能卻沒(méi)有在中斷中完成，而是仍然靠查詢(xún)發(fā)送中斷標(biāo)志flagTxd（因中斷函數(shù)內(nèi)必須清零TI，否則中斷會(huì)重復(fù)進(jìn)入執(zhí)行，所以另置了一個(gè)flagTxd來(lái)代替TI）來(lái)完成，當(dāng)然也可以采用先把發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到一個(gè)緩沖區(qū)中，然后再在中斷中發(fā)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)的方式，但這樣一是要耗費(fèi)額外的內(nèi)存，二是使程序更復(fù)雜。 /*****************************main.c文件程序源代碼******************************/ #include <reg52.h> sbit BUZZ = P1^6; //蜂鳴器控制引腳 unsigned char T0RH = 0; //T0重載值的高字節(jié) unsigned char T0RL = 0; //T0重載值的低字節(jié) void ConfigTimer0(unsigned int ms); extern void UartDriver(); extern void ConfigUART(unsigned int baud); extern void UartRxMonitor(unsigned char ms); extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len); void main() { EA = 1; //開(kāi)總中斷 ConfigTimer0(1); //配置T0定時(shí)1ms ConfigUART(9600); //配置波特率為9600 while (1) { UartDriver(); //調(diào)用串口驅(qū)動(dòng) } } /* 內(nèi)存比較函數(shù)，比較兩個(gè)指針?biāo)赶虻膬?nèi)存數(shù)據(jù)是否相同，ptr1-待比較指針1，ptr2-待比較指針2，len-待比較長(zhǎng)度返回值-兩段內(nèi)存數(shù)據(jù)完全相同時(shí)返回1，不同返回0 */ bit CmpMemory(unsigned char *ptr1, unsigned char *ptr2, unsigned char len) { while (len--) { if (*ptr1++ != *ptr2++) //遇到不相等數(shù)據(jù)時(shí)即刻返回0 { return 0; } } return 1; //比較完全部長(zhǎng)度數(shù)據(jù)都相等則返回1 } /* 串口動(dòng)作函數(shù)，根據(jù)接收到的命令幀執(zhí)行響應(yīng)的動(dòng)作 buf-接收到的命令幀指針，len-命令幀長(zhǎng)度 */ void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len) { if (CmpMemory(buf, "buzz on", sizeof("buzz on")-1)) { //開(kāi)啟蜂鳴器 BUZZ = 0; } else if (CmpMemory(buf, "buzz off", sizeof("buzz off")-1)) { //關(guān)閉蜂鳴器 BUZZ = 1; } else { //非有效命令時(shí)，給上機(jī)發(fā)送“錯(cuò)誤命令”的提示 UartWrite("bad command.\r\n", sizeof("bad command.\r\n")-1); return; } //有效命令被執(zhí)行后，在原命令幀之后添加回車(chē)換行符后返回給上位機(jī)，表示已執(zhí)行 buf[len++] = '\r'; buf[len++] = '\n'; UartWrite(buf, len); } /* 配置并啟動(dòng)T0，ms-T0定時(shí)時(shí)間 */ void ConfigTimer0(unsigned int ms) { unsigned long tmp; //臨時(shí)變量 tmp = 11059200 / 12; //定時(shí)器計(jì)數(shù)頻率 tmp = (tmp * ms) / 1000; //計(jì)算所需的計(jì)數(shù)值 tmp = 65536 - tmp; //計(jì)算定時(shí)器重載值 tmp = tmp + 33; //補(bǔ)償中斷響應(yīng)延時(shí)造成的誤差 T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時(shí)器重載值拆分為高低字節(jié) T0RL = (unsigned char)tmp; TMOD &= 0xF0; //清零T0的控制位 TMOD |= 0x01; //配置T0為模式1 TH0 = T0RH; //加載T0重載值 TL0 = T0RL; ET0 = 1; //使能T0中斷 TR0 = 1; //啟動(dòng)T0 } /* T0中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行串口接收監(jiān)控和蜂鳴器驅(qū)動(dòng) */ void InterruptTimer0() interrupt 1 { TH0 = T0RH; //重新加載重載值 TL0 = T0RL; UartRxMonitor(1); //串口接收監(jiān)控 } 重點(diǎn)看CmpMemory函數(shù)，這個(gè)函數(shù)就是比較兩段內(nèi)存數(shù)據(jù)，通常都是數(shù)組中的數(shù)據(jù)，函數(shù)接收兩段數(shù)據(jù)的指針，然后逐個(gè)字節(jié)比較——if (*ptr1++ != *ptr2++)，這行代碼既完成了兩個(gè)指針指向的數(shù)據(jù)的比較，又在比較完后把兩個(gè)指針都各自+1，從這里是不是也能領(lǐng)略到一點(diǎn)C語(yǔ)言的簡(jiǎn)潔高效的魅力呢。這個(gè)函數(shù)的用處自然就是用來(lái)比較接收到的數(shù)據(jù)和事先放在程序里的命令字符串是否相同，從而找出相符的命令。 將串口調(diào)試助手發(fā)送和接收顯示出來(lái)，采用邏輯分析儀將3次單片機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)抓出來(lái)做對(duì)比，如圖11-3所示。（SP為空格）
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2026-4-25 10:14 上傳
圖11-3 串口收發(fā)數(shù)據(jù)和邏輯分析儀對(duì)比圖 11.5練習(xí)題1、把本章的指針相關(guān)內(nèi)容反復(fù)復(fù)習(xí)，完全掌握指針的基本概念和用法。 2、掌握多.c源文件編寫(xiě)代碼的方法以及調(diào)用其它文件中變量和函數(shù)的方法。 3、徹底理解實(shí)用的串口通信機(jī)制程序，能夠完全解析明白實(shí)用串口通信例程，為今后自己獨(dú)立編寫(xiě)類(lèi)似程序打下基礎(chǔ)。
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