單片機(jī)程序設(shè)計中C語言的具體應(yīng)用

鄭露萍

摘要：隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，單片機(jī)的開發(fā)愈發(fā)受到社會各界的廣泛關(guān)注，人們不斷加大對單片機(jī)的研發(fā)力度，使得單片機(jī)的發(fā)展已經(jīng)進(jìn)入到智能化發(fā)展階段。C語言因為具有較強(qiáng)的可移植性，在單片機(jī)程序設(shè)計中得到了廣泛的應(yīng)用。該文全面地探索并介紹了單片機(jī)程序設(shè)計中C語言的具體應(yīng)用，僅供參考。

關(guān)鍵詞：單片機(jī)程序;C語言;應(yīng)用

中圖分類號：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1009-3044（2021）15-0072-02

以往單片機(jī)程序的設(shè)計大多借助匯編語言完成，隨著社會各領(lǐng)域?qū)纹瑱C(jī)功能需求的不斷增多，匯編語言愈發(fā)滿足不了單片機(jī)程序的設(shè)計需求。作為一門高級編程語言，C語言的應(yīng)用范圍較為廣泛，在單片機(jī)程序設(shè)計中，合理地應(yīng)用C語言進(jìn)行程序設(shè)計，對于單片機(jī)的開發(fā)的發(fā)展具有積極的意義。

1 單片機(jī)及其開發(fā)情況

從表面上看，單片機(jī)就是一個芯片，但是其功能卻相當(dāng)于一個微型的計算機(jī)，和普通的計算機(jī)相比，單片機(jī)不具備輸入、輸出端口設(shè)備。單片機(jī)具有體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、方便攜帶、應(yīng)用便捷等諸多優(yōu)勢。深入的探索單片機(jī)的開發(fā)和使用過程，有助于幫助人們更好的認(rèn)識計算機(jī)結(jié)構(gòu)，了解計算機(jī)的運(yùn)行原理。就世界范圍來看，單片機(jī)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用是最為廣泛的，主要用于智能儀表、通訊設(shè)備等的功能保證上。工業(yè)領(lǐng)域因為單片機(jī)的應(yīng)用，生產(chǎn)效率得到明顯的提升，同時產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度也越來越快。

和C語言相比，匯編語言應(yīng)用過程更加簡單方面，控制效果更好，一直以來，單片機(jī)都應(yīng)用匯編語言進(jìn)行程序設(shè)計。但是隨著科技的發(fā)展，處理器對語言的需求越來越高，匯編語言已經(jīng)難以滿足這些需求，這樣的背景下，C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用優(yōu)勢愈發(fā)明顯。C語言較匯編語言，可執(zhí)性更高，應(yīng)用過程更加方便，即使編程人員不了解單片機(jī)處理器的機(jī)構(gòu)，也可以應(yīng)用C語言的編輯器完成程序設(shè)計，可以說，C語言單片機(jī)的開發(fā)工作中具有十分廣闊的應(yīng)用前景。

2 程序設(shè)計中C語言的應(yīng)用

2.1 及時發(fā)現(xiàn)語法錯誤，有效修復(fù)程序漏洞

作為最基礎(chǔ)的編程語言，C語言因為應(yīng)用簡便，同時具有很多特殊功能，深受程序設(shè)計人員的喜愛。但是程序設(shè)計對C語言的應(yīng)用具有較高的要求，不允許出現(xiàn)一點錯誤。為了提高程序設(shè)計人員的編程能力，確保其可以更好地應(yīng)用C語言進(jìn)行編程，程序設(shè)計人員必須加強(qiáng)對《C語言程序設(shè)計》的學(xué)習(xí)，并且在日常工組中多加實踐，積累更多的C語言應(yīng)用經(jīng)驗。如果在設(shè)計程序的過程中，一旦發(fā)現(xiàn)語法出現(xiàn)錯誤，設(shè)計師必須及時修正，在編程工作中，適當(dāng)縮短代碼程度，選擇合理的數(shù)據(jù)類型，防止出現(xiàn)數(shù)據(jù)和資源不匹配的問題。

2.2 加強(qiáng)編程能力

C語言是因為具有面向用戶的特性，所以其應(yīng)用過程更加符合人們的思考習(xí)慣，算法和功能也較匯編語言更具人性化。但是設(shè)計師應(yīng)用C語言編程的過程中，必須真實細(xì)節(jié)問題的處理，做好程序語句的及時擴(kuò)充、改進(jìn)和優(yōu)化，嚴(yán)格遵守精益求精的原則，讓整個程序結(jié)構(gòu)更加清晰，確保所設(shè)計的程序可以滿足單片機(jī)系統(tǒng)需求。尤其是控制系統(tǒng)一般對CPU和片內(nèi)結(jié)構(gòu)具有較高的要求，所以編程過程中所生成的代碼也較長，這就要求編程人員在實際工作中要時重視C語言的優(yōu)化，確保可以在更加充足的空間中完成相應(yīng)的編譯工作。

目前，大多電子產(chǎn)品中都可能會應(yīng)用單片機(jī)，所以各類企業(yè)也愈發(fā)重視單片機(jī)程序的設(shè)計工作。在設(shè)計程序的過程中，如何利用計算機(jī)的資源是一件非常重要的事情。和應(yīng)用匯編語言相比，應(yīng)用C語言進(jìn)行編程的時候，生成的代碼往往更長，編寫的過程更為復(fù)雜，編寫難度較大，設(shè)計人員稍不注意，就可能出現(xiàn)錯誤。所以設(shè)計師必須高度集中注意力，完美地完成每一條語句的編寫，選擇合理的數(shù)據(jù)類型，做好程序的有效優(yōu)化。截至目前，單片機(jī)嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)問世了二十余年，其數(shù)據(jù)存儲設(shè)備的空間越來越大，C語言不管是在可靠程度上，還是在開發(fā)應(yīng)用上，都可以和單片機(jī)相配合，可以說，隨著編程語言的不斷開發(fā)和應(yīng)用，編程中如何加強(qiáng)對單片機(jī)系統(tǒng)資源的應(yīng)用已經(jīng)成為熱門話題。

2.3 保證代碼的正確性

單片機(jī)程序設(shè)計中應(yīng)用C語言的過程，需要將C語言和單片機(jī)內(nèi)部所存儲的資源結(jié)合起來，通過系統(tǒng)完成各類數(shù)據(jù)的有效傳遞。二進(jìn)制位的計算機(jī)系統(tǒng)所包含的數(shù)據(jù)類型多種多樣，但是符合單片機(jī)系統(tǒng)的確少之又少。如果數(shù)據(jù)類型不確定，設(shè)計師可以應(yīng)用bit和char代替，并且根據(jù)實際工程需求，加強(qiáng)對程序結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。利用C語言進(jìn)行程序設(shè)計的過程中，注意要充分發(fā)揮系統(tǒng)硬件資源的作用和優(yōu)勢。應(yīng)用C語言時，一般長度越短，算法越簡單越好，如果代碼長度過長，那么就很容易出現(xiàn)錯誤，而一旦出現(xiàn)bug，將會給程序的應(yīng)用帶來巨大的影響。特別是單片機(jī)系統(tǒng)下的C語言，程序設(shè)計人員在應(yīng)用的過程中，要盡可能減少預(yù)算的種類，然后借助一些相似的計算傳輸數(shù)據(jù)，達(dá)到優(yōu)化C程序設(shè)計結(jié)構(gòu)的目的。

單片機(jī)內(nèi)部存儲數(shù)據(jù)的為存儲器RAM，所有的存儲器RAM都具有一定的內(nèi)容，如果存儲的數(shù)據(jù)內(nèi)容過多，勢必會導(dǎo)致硬件成本的增加，進(jìn)而給系統(tǒng)的運(yùn)行速度帶來一定的影響。所以，對于程序設(shè)計人員來說，“如何提高存儲器空間的利用率”至關(guān)重要。應(yīng)用C語言進(jìn)行編程的時候，采用了存儲器的覆蓋技術(shù)，系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，一旦空間不足，存儲器就會自動釋放空間，確保其他程序可以正常、穩(wěn)定的應(yīng)用。但是單片機(jī)系統(tǒng)中，可以適當(dāng)空間的動態(tài)變量比較局限，僅限于局部釋放。程序設(shè)計人員在設(shè)計工作中，要根據(jù)實際情況，做好系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)境的優(yōu)化，旨在有效提高存儲器的使用效率。

和其他計算機(jī)操作系統(tǒng)不同，單片機(jī)系統(tǒng)可用資源較為有限。因此，程序設(shè)計人員在設(shè)計程序的時候，應(yīng)該結(jié)合編程經(jīng)驗，利用好每一項資源，創(chuàng)新編程設(shè)計活動，嚴(yán)格檢查所有數(shù)據(jù)的類型，采取有效的方法解決各類編程問題，旨在有效縮短單片機(jī)控制系統(tǒng)的開發(fā)中期的同時，避免漏洞問題的發(fā)生。

3 C語言在單片機(jī)程序設(shè)計的具體步驟

3.1 下載工具的開發(fā)

單片機(jī)開發(fā)中，C語言的開發(fā)工作是最為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)。在開發(fā)和使用C語言之前，需要在安全的平臺上，下載符合自身網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的C語言開發(fā)軟件，常見的比如studio、VC++6.0等。不同的軟件，其功能、操作難易程度上也有一定的差異，程序設(shè)計人員要根據(jù)單片機(jī)的具體設(shè)計人員合理的選擇軟件。完成下載后，就可以解壓安裝包，然后根據(jù)軟件的指導(dǎo)，完成軟件在計算機(jī)終端系統(tǒng)中的安裝。

3.2 C源文件的建立

下載軟件的時候，在計算機(jī)系統(tǒng)中，建立一個新的目錄，然后將所有的文件和程序都放置其中。再創(chuàng)建一個語言的程序類文件，利用C語言基本語言結(jié)構(gòu)單片機(jī)的程序內(nèi)容進(jìn)行逐條的編寫，這里程序設(shè)計人員可能會應(yīng)用到continue、 return、restrict等，編寫完成后，將其以文檔的形式加以保存，為后續(xù)生成C語言文件內(nèi)容打好基礎(chǔ)。

3.3 編譯程序的調(diào)整

在對C語言和單片機(jī)進(jìn)行開發(fā)的過程中，調(diào)試C語言的編譯程序是非常重要的步驟，通過調(diào)試，可以對所有編寫完成的內(nèi)容進(jìn)行檢查，然后根據(jù)檢查結(jié)果進(jìn)行完善和補(bǔ)充，這是因為調(diào)試的時候，可以快速找到與源文件中所存在的錯誤代碼。這里需要注意的是，程序設(shè)計人員在編程設(shè)計的時候，要將軟件的工作模式調(diào)整為調(diào)試模式，然后發(fā)揮仿真器的作用，對編程代碼進(jìn)行檢查和調(diào)試。具體到操作，工作人員需要對源文件內(nèi)容和編程內(nèi)容進(jìn)行逐一的檢查和核實，為后續(xù)的編輯、補(bǔ)充的優(yōu)化工作打好基礎(chǔ)。在編輯器上設(shè)置補(bǔ)充目標(biāo)模塊，做好該模塊內(nèi)容的連接和整合，進(jìn)一步提高編程文件的準(zhǔn)確性和完整性。

3.4 HEX文件的生成

C語言整體程序的編程工作完成后，借助編輯翻譯器對其進(jìn)行翻譯，生成H1X類型的文件，這時因為，C語言編程文件，計算機(jī)是讀取不了的，只有經(jīng)過翻譯的文件，計算機(jī)才能進(jìn)行讀取和錄入。可以說，在單片機(jī)程序設(shè)計工作中，生成HEX格式文件是最后的環(huán)節(jié)。該環(huán)節(jié)的進(jìn)行可以加強(qiáng)單片機(jī)和C語言的程序格式之間的融合效果，提高單片機(jī)開發(fā)水平。所以，完成C語言設(shè)計后，生成HEX文件，利用其寫入芯片的作用，將編程內(nèi)容以HEX格式存儲到單片機(jī)的存儲器中，然后利用仿真器的模式將其表達(dá)出來，保證計算機(jī)系統(tǒng)可以更好地讀取、測試、調(diào)試和完成。只有以這種模式生成的軟件內(nèi)容才更加準(zhǔn)確，同時軟件應(yīng)用智能化水平也才能有所提升。

4 C語言在單片機(jī)開發(fā)中應(yīng)用的注意事項

4.1 努力提升編程代碼利用效率

日前，在單片機(jī)程序設(shè)計工作中，C語言已經(jīng)成為一種不可替代的程序語言，其應(yīng)用對于單片機(jī)性性能的優(yōu)化，功能的創(chuàng)新具有重大的意義。但是就目前來說，C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用時間尚短，所以應(yīng)用過程仍然存在一定的問題，這些問題如果得不到及時有效的解決，就會給單片機(jī)研發(fā)工作的開展帶來巨大的影響。因此，在單片機(jī)開發(fā)工作中應(yīng)用C語言，程序設(shè)計人員必須重點關(guān)注C語言編程代碼利用效率的有效提升。同時應(yīng)用C語言編寫程序之前，程序設(shè)計人員需要充分的了解各類C語言編輯器及其應(yīng)用方法，然后根據(jù)實際工作需求，選擇最適合自己的編輯器。日常工作中，對于編程過程中，應(yīng)用頻率較高的C語言，進(jìn)行積累和匯總，這樣在實際編程中，就可以更加清晰和靈活地進(jìn)行應(yīng)用，進(jìn)而提高C語言編程代碼的編譯、執(zhí)行效率。

4.2 明確變量類型

受傳統(tǒng)編程習(xí)慣的應(yīng)用，很多程序設(shè)計人員在編程的時候，不考慮實際情況，在程序的初始位置直接定義新的變量，這樣的編程過程，雖然不會導(dǎo)致嚴(yán)重的程序編寫錯誤的發(fā)生，但是會給后續(xù)程序的執(zhí)行效果帶來巨大的影響，所以這種編程方法在實際編程工作中是不可取的。比如C90版本的編譯器和C99版本的編輯器，變量的設(shè)置位置是不一樣的，應(yīng)用前者的時候，需要放置在引用之前，應(yīng)用后者的時候，程序設(shè)計人員可以靈活地將其設(shè)置在任何位置。

5 結(jié)束語

綜上所述，隨著計算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，單片機(jī)的研發(fā)工作愈發(fā)受到重視，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛，人們的生活和工作因為單片機(jī)的應(yīng)用也更加方面和快捷。為了促進(jìn)單片機(jī)更好的開發(fā)，程序設(shè)計人員需要合理的應(yīng)用C語言，確保可以設(shè)計出滿足單片機(jī)功能需求的程序，助力單片機(jī)在未來更好的發(fā)展和進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王照.C語言在單片機(jī)程序設(shè)計中的應(yīng)用[J].電腦編程技巧與維護(hù)，2020（9）：34-35，68.

[2] 湯成曦.C語言在單片機(jī)中的程序設(shè)計及應(yīng)用[J].信息與電腦（理論版），2020，32（11）：97-99.

[3] 張延梅.論C語言在單片機(jī)開發(fā)中的應(yīng)用[J].信息技術(shù)與信息化，2018（11）：78-80.

[4] 王穎.C語言在單片機(jī)技術(shù)中的應(yīng)用[J].電子制作，2015（1）：26-27.

[5] 方春華.單片機(jī)C語言編程的常見問題與分析[J].電腦知識與技術(shù)，2019，15（30）：237-238.

[6] 伍開宇.單片機(jī)程序的限時服務(wù)策略及設(shè)計分析[J].電腦迷，2018（8）：4.

【通聯(lián)編輯：張薇】