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標(biāo)題: 第11章指針基礎(chǔ)與串口實(shí)用程序11.1 [打印本頁]

作者: 卓然塵世間 時(shí)間: 2026-4-23 10:10
標(biāo)題: 第11章指針基礎(chǔ)與串口實(shí)用程序11.1
指針是C語言最核心的部分，而UART串口通信是單片機(jī)最常用的一種通信方式。因此這兩部分內(nèi)容，除了在第10章進(jìn)行簡(jiǎn)單的介紹外，本章還需要進(jìn)一步加深學(xué)習(xí)，用實(shí)用的例子來不斷增強(qiáng)對(duì)于這兩部分內(nèi)容的理解和應(yīng)用能力。11.1指向數(shù)組元素的指針
11.1.1指向數(shù)組元素的指針和運(yùn)算法則

所謂指向數(shù)組元素的指針，其本質(zhì)還是變量的指針。因?yàn)閿?shù)組中的每個(gè)元素，其實(shí)都可以直接看成是一個(gè)變量，所以指向數(shù)組元素的指針，也就是變量的指針。

指向數(shù)組元素的指針不難，但很常用。

unsigned char number[10] = {0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};

unsigned char *p;

如果寫p = &number[0];那么指針p就指向了number的第0號(hào)元素，也就是把number[0]的地址賦值給了p，同理，如果寫p = &number[1];p就指向了數(shù)組number的第1號(hào)元素。p = &number[x];其中x的取值范圍是0～9，就表示p指向了數(shù)組number的第x號(hào)元素。

指針本身，也可以進(jìn)行幾種簡(jiǎn)單的運(yùn)算，這幾種運(yùn)算對(duì)于數(shù)組元素的指針來說應(yīng)用最多。

1、比較運(yùn)算。比較的前提是兩個(gè)指針指向同種類型的對(duì)象，比如兩個(gè)指針變量p和q它們指向了具有同種數(shù)據(jù)類型的數(shù)組，那它們可以進(jìn)行<，>，>=，<=，==等關(guān)系運(yùn)算。如果p==q為真的話，表示這兩個(gè)指針指向的是同一個(gè)元素。

2、指針和整數(shù)可以直接進(jìn)行加減運(yùn)算。比如還是前邊講的指針p和數(shù)組number，如果p = &number[0]，那么p+1就指向了number[1]，p+9就指向了number[9]。當(dāng)然了，如果p = &number[9]，p-9也就指向了number[0]。

3、兩個(gè)指針變量在一定條件下可以進(jìn)行減法運(yùn)算。如p = &number[0]; q = &number[9];那么q-p的結(jié)果就是9。這個(gè)地方要特別注意，這個(gè)9代表的是元素的個(gè)數(shù)，而不是真正的地址差值。如果number的變量類型是unsigned int型，占2個(gè)字節(jié)，q-p的結(jié)果依然是9，因?yàn)樗淼氖菙?shù)組元素的個(gè)數(shù)。

在數(shù)組元素指針這里還有一種情況，數(shù)組名字就代表了數(shù)組元素的首地址，也就是說：

p = &number[0];

p = number;

這兩種表達(dá)方式是等價(jià)的，因此以下幾種表達(dá)形式和內(nèi)容需要格外注意一下。

根據(jù)指針的運(yùn)算規(guī)則，p+x代表的是number[x]的地址，那么number+x代表的也是number[x]的地址。或者說，它們指向的都是number數(shù)組的第x號(hào)元素。

*(p+x)和*(number+x)都表示number[x]。

指向數(shù)組元素的指針也可以表示成數(shù)組的形式，也就是說，允許指針變量帶下標(biāo)，即p[ i]和*(p+i)是等價(jià)的。為了避免混淆，這里建議不要寫成前者，而一律采用后者的寫法。

[i ]二維數(shù)組元素的指針和一維數(shù)組類似，需要介紹的內(nèi)容不多。假如現(xiàn)在一個(gè)指針變量p和一個(gè)二維數(shù)組number[3][4]，它的地址的表達(dá)方式也就是p=&number[0][0]，有一個(gè)地方要注意，既然數(shù)組名代表了數(shù)組元素的首地址，那么也就是說p和number都是指數(shù)組的首地址。對(duì)二維數(shù)組來說，number[0]，number[1]，number[2]都可以看成是一維數(shù)組的數(shù)組名字，所以number[0]等價(jià)于&number[0][0]，number[1]等價(jià)于&number[1][0]，number[2]等價(jià)于&number[2][0]。加減運(yùn)算和一維數(shù)組是類似的，不再詳述。

[i ]11.1.2 數(shù)組元素指針的實(shí)例

在C語言里邊，sizeof()可用來獲取括號(hào)內(nèi)對(duì)象所占用的字節(jié)數(shù)，雖然寫成函數(shù)形式，但它不是一個(gè)函數(shù)，而是C語言的一個(gè)關(guān)鍵字，sizeof()在程序中相當(dāng)于一個(gè)常量，也就是說這個(gè)獲取操作是在程序編譯的時(shí)候進(jìn)行的，而不是在程序運(yùn)行的時(shí)候進(jìn)行。這是一個(gè)實(shí)際編程中很有用的關(guān)鍵字，靈活運(yùn)用它可以為程序帶來更好的可讀性、易維護(hù)性和可移植性。

sizeof()括號(hào)中可以是變量名，也可以是變量類型名。而其更大的用處是與數(shù)組名搭配使用，可以獲取整個(gè)數(shù)組占用的字節(jié)數(shù)，不用自己動(dòng)手計(jì)算了，可以避免錯(cuò)誤，而如果日后改變了數(shù)組的維數(shù)時(shí)，也不需要執(zhí)行代碼中逐個(gè)修改，便于程序的維護(hù)和移植。

下面提供一個(gè)簡(jiǎn)單的串口演示例程，可以體驗(yàn)一下指針和sizeof()的用法。例程首先接收上位機(jī)下發(fā)的命令，根據(jù)命令值分別把不同數(shù)組的數(shù)據(jù)回發(fā)給上位機(jī)，程序還用到了指針的自增運(yùn)算，也就是+1運(yùn)算，體會(huì)一下指針ptrTxd在串口發(fā)送的過程中的指向是如何變化的。在上位機(jī)串口調(diào)試助手中分別下發(fā)1、2、3、4，就會(huì)得到不同的數(shù)組回發(fā)，注意這里都用十六進(jìn)制發(fā)送和十六進(jìn)制顯示。

此外，前邊講了串口發(fā)送中斷標(biāo)志位TI是硬件置位，軟件清零的。通常來講，如果想一次發(fā)送多個(gè)數(shù)據(jù)的時(shí)候，就需要把第一個(gè)字節(jié)寫入SBUF，然后再等待發(fā)送中斷，在后續(xù)中斷中再發(fā)送剩余的數(shù)據(jù)，這樣數(shù)據(jù)發(fā)送過程就被拆分到了兩個(gè)地方——主循環(huán)內(nèi)和中斷服務(wù)函數(shù)內(nèi)，無疑就使得程序結(jié)構(gòu)變得零散了。這個(gè)時(shí)候，為了使程序結(jié)構(gòu)盡量緊湊，在啟動(dòng)發(fā)送的時(shí)候，不是向SBUF中寫入第一個(gè)待發(fā)的字節(jié)，而是直接讓TI=1，注意，這時(shí)候會(huì)馬上進(jìn)入串口中斷，因?yàn)橹袛鄻?biāo)志位置1了，但是串口線上并沒有發(fā)送任何數(shù)據(jù)。于是，所有的數(shù)據(jù)發(fā)送都可以在中斷中進(jìn)行，而不用再分為兩部分了。

#include <reg52.h>

bit cmdArrived = 0; //命令到達(dá)標(biāo)志，即接收到上位機(jī)下發(fā)的命令

unsigned char cmdIndex = 0; //命令索引，即與上位機(jī)約定好的數(shù)組編號(hào)

unsigned char cntTxd = 0; //串口發(fā)送計(jì)數(shù)器

unsigned char *ptrTxd; //串口發(fā)送指針

unsigned char array1[1] = {1};

unsigned char array2[2] = {1,2};

unsigned char array3[4] = {1,2,3,4};

unsigned char array4[8] = {1,2,3,4,5,6,7,8};

void ConfigUART(unsigned int baud);

void main()

{

EA = 1; //開總中斷

ConfigUART(9600); //配置波特率為9600

while (1)

{

if (cmdArrived)

{

cmdArrived = 0;

switch (cmdIndex)

{

case 1:

ptrTxd = array1; //數(shù)組1的首地址賦值給發(fā)送指針

cntTxd = sizeof(array1); //數(shù)組1的長(zhǎng)度賦值給發(fā)送計(jì)數(shù)器

TI = 1; //手動(dòng)方式啟動(dòng)發(fā)送中斷，處理數(shù)據(jù)發(fā)送

break;

case 2:

ptrTxd = array2;

cntTxd = sizeof(array2);

TI = 1;

break;

case 3:

ptrTxd = array3;

cntTxd = sizeof(array3);

TI = 1;

break;

case 4:

ptrTxd = array4;

cntTxd = sizeof(array4);

TI = 1;

break;

default:

break;

}

/* 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

}

/* UART中斷服務(wù)函數(shù) */

void InterruptUART() interrupt 4

{

if (RI) //接收到字節(jié)

{

RI = 0; //清零接收中斷標(biāo)志位

cmdIndex = SBUF; //接收到的數(shù)據(jù)保存到命令索引中

cmdArrived = 1; //設(shè)置命令到達(dá)標(biāo)志

}

if (TI) //字節(jié)發(fā)送完畢

{

TI = 0; //清零發(fā)送中斷標(biāo)志位

if (cntTxd > 0) //有待發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，繼續(xù)發(fā)送后續(xù)字節(jié)

{

SBUF = *ptrTxd; //發(fā)出指針指向的數(shù)據(jù)

cntTxd--; //發(fā)送計(jì)數(shù)器遞減

ptrTxd++; //發(fā)送指針遞增

}

采用邏輯分析儀將4次收發(fā)數(shù)據(jù)全部抓出來，直觀的做一下對(duì)比，如圖11-1所示。

圖11-1 邏輯分析儀抓取串口數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)

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