单片机大数据存储空间分配.docx

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单片机大数据存储空间分配

单片机数据存储空间分配   日期:

2007-03-2010:

39

1、 data区空间小,所以只有频繁用到或对运算速度要求很高的变量才放到data区,比如for循环中的计数值。

2、 data区最好放局部变量。

因为局部变量的空间是可以覆盖的（某个函数的局部变量空间在退出该函数是就释放,由别的函数的局部变量覆盖）,可以提高存利用率。

当然静态局部变量除外,其存使用方式与全局变量相同;

3、 确保你的程序中没有未调用的函数。

在KeilC里遇到未调用函数,编译器就将其认为可能是中断函数。

函数里用的局部变量的空间是不释放,也就是同全局变量一样处理。

这一点KeilC做得很愚蠢,但也没办法。

4、 程序中遇到的逻辑标志变量可以定义到bdata中,可以大大降低存占用空间。

在51系列芯片中有16个字节位寻址区bdata,其中可以定义8*16=128个逻辑变量。

定义方法是：

bdatabitLedState;但位类型不能用在数组和结构体中。

5、 其他不频繁用到和对运算速度要求不高的变量都放到xdata区。

6、 如果想节省data空间就必须用large模式,将未定义存位置的变量全放到xdata区。

当然最好对所有变量都要指定存类型。

7、 当使用到指针时,要指定指针指向的存类型。

在C51中未定义指向存类型的通用指针占用3个字节;而指定指向data区的指针只占1个字节;指定指向xdata区的指针占2个字节。

如指针p是指向data区,则应定义为：

 chardata*p;。

还可指定指针本身的存放存类型,如：

chardata*xdatap;。

其含义是指针p指向data区变量,而其本身存放在xdata区。

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单片机原理   日期:

2007-03-2010:

37

单片机原理 

   随着大规模集成电路的出现及其发展，将计算的CPU、RAM、ROM、定时/计数器和多种I/O接口集成在一片芯片上，形成芯片级的计算机，因此单片机早期的含义称为单片微型计算机，直译为单片机。

    一、单片机的特点：

   1、具有优异的性能价格比

   2、集成度高、体积小、可靠性高

   3、控制功能强

   4、低电压、低功耗

   二、单片机的应用：

   1、在智能仪器仪表中的应用：

在各类仪器仪表中引入单片机，使仪器仪表智能化，提高测试的自动化程度和精度，简化仪器仪表的硬件结构，提高其性能价格比。

   2、在机电一体化中的应用：

机电一体化产品是指集机械、微电子技术、计算机技术于一本，具有智能化特征的电子产品。

   3、在实时过程控制中的应用：

用单片机实时进行数据处理和控制，使系统保持最佳工作状态，提高系统的工作效率和产品的质量。

   4、在人类生活中的应用：

目前国外各种家用电器已普通采用单片机代替传统的控制电路。

   5、在其它方面的应用：

单片机除以上各方面的应用，它还广泛应用于办公自动化领域、商业营销领域、汽车及通信、计算机外部设备、模糊控制等各领域中。

   三、单片机的基本组成：

   它由CPU、存储器（包括RAM和ROM）、I/O接口、定时/计数器、中断控制功能等均集成在一块芯片上，片各功能通过部总线相互连接起来。

   1.输入/输出引脚P0、P1、P2、P3的功能：

   P0.0~P0。

7：

P0口是一个8位漏极开路型双向I/O端口。

在访问片外存储器时，它分时作低8位地址和8位双向数据总线用。

在EPROM编程时，由P0输入指令字节，而在验证程序时，则输出指令字节。

验证程序时，要求外接上拉电阻。

P0能以吸收电流的方式驱动8个LSTTL负载。

   P1.0~P1.7（1~8脚）：

P1是一上带部上拉电阻的8位双向I/O口。

在EPROM编程和验证程序时，由它输入低8位地址。

P1能驱动4个LSTTL负载。

在8032/8052中，P1.0还相当于专用功能端T2，即定时器的计数触发输入端；P1.1还相当于专用功能端T2EX，即定时器T2的外部控制端。

   P2.0~P2.7（21~28脚）：

P2也是一上带部上拉电阻的8位双向I/O口。

在访问外部存储器时，由它输出高8位地址。

在对EPROM编程和程序验证时，由它输入高8位地址。

P2可以驱动4个LSTTL负载。

   P3.0~P3.7（10~17脚）：

P3也是一上带部上拉电阻的双向I/O口。

在MCS-51中，这8个引脚还用于专门的第二功能。

P3能驱动4个LSTTL负载。

              P3.0      RXD（串行口输入）

              P3.1      TXD（串行口输出）

              P3.2       INT0（外部中断0输入）

              P3.3       INT1（外部中断1输入）

              P3.4      T0（定时器0的外部输入）

              P3.5      T1（定时器1的外部输入）

              P3.6       WR（片外数据存储器写选通）

              P3.7       RD（片外数据存储器读选通）

   四.MCS-51的寻址方式：

            1、立即寻址  如：

MOV A，#40H

            2、直接寻址  如：

MOVA，3AH

            3、寄存器寻址  如：

MOV A，Rn

            4、寄存器间接寻址  如：

MOV A，Rn

            5、基址加变址寻址  如：

MOVC A，A+DPTR

            6、相对寻址   如：

SJMP 08H

            7、位寻址  MOV20H，C

   五.指令：

            MOV：

 片RAM传送

            MOVX ：

片外RAM传送

            MOVC：

ROM传送

            XCH：

交换（和A交换）

            SWAP：

A半字节交换

            ADD：

不带进位加

            ADDC：

带进位加

            SUBB ：

带进位减

            INC：

加1

            DEC：

减1

            MUL：

乘法

            DIV：

除法

            DAA：

调整

    六.计数初值的计算

      定时或计数方式下计数初值如何确定，定时器选择不同的工作方式，不同的操作模式其计数值均不相同。

若设最大计数值为M,各操作模式下的M值为：

      模式0：

  M=213=8192

      模式1：

  M=216=65536

      模式2：

  M=28=256

      模式3：

  M=256，定时器T0分成2个独立的8位计数器，所以TH0、TL0的M均为256。

      因为MCS-51的两个定时器均为加1计数器，当初到最大值（00H或0000H）时产生溢出，将TF位置1，可发出溢出中断，因此计数器初值X的计算式为：

X=M-计数值式中的M由操作模式确定，不同的操作模式计数器的长不相同，故M值也不相同。

而式中的计数值与定时器的工作方式有关。

      1、计数工作方式时

         计数工作方式时，计数脉冲由外部引入，是对外部冲进行计数，因此计数值根据要求确定。

其计数初值：

X=M-计数值

         例如：

某工序要求对外部脉冲信号计100次，X=M-100

      2、定时工作方式时

         定时工作方式时，因为计数脉冲由部供给，是对机器周期进行计数，故计数脉冲频率为fcont=fosc×

         1/12、计数周期T=1/fcont=12/fosc定时工作方式的计数初值X等于：

X=M-计数值=M-t/T=M-（fosc×t）/12   式中：

fosc为振荡器的振荡频率，t为要求定时的时间。

         定时器有两种工作方式：

即定时和计数工作方式。

由TMOD的D6位和D2位选择，其中D6位选择

            T1的工作方式，D2位选择T0的工作方式。

=0工作在定时方式，=1工作在计数方式。

并有四种操作模式：

            1、模式0：

13位计数器，TLi只用低5位。

            2、模式1：

16位计数器。

            3、模式2：

8位自动重装计数器，THi的值在计数中不变，TLi溢出时，THi中的值自动装入

            TLi中。

            4、模式3：

T0分成2个独立的8位计数器，T1停止计数。

     七.MCS-51有5个中断源，可分为2个中断优先级，即高优先级和低优先级，

            中断自然优先级：

            外部中断0

            定时器0中断

            外部中断1

            定时器1中断

            串行口中断

            定时器2中断

（1）同级或高优先级的中断正在进行中；

（2）现在的机器周期还不是执行指令的最后一上机器周期，即正在执行的指令还没完成前不响应任何中断；

            （3）正在执行的是中断返回指令RET1或是访问专用寄存器IE或IP的指令，换而言之，在RETI

            或者读写IE或IP之后，不会马上响应中断请求，至少要在执行其它一要指令之扣才会响应。

（一）CPU响应中断的条件有：

（1）有中断源发出中断请求；

（2）中断总允许位EA=1，即CPU开中断；

            （3）申请中断的中断源的中断允许位为1，即没有被屏蔽。

（二）串行口工作方式及帧格式：

             MCS-51单片机串行口可以通过软件设置四种工作方式：

             方式0：

这种工作方式比较特殊，与常见的微型计算机的串行口不同，它又叫同步移位寄存器输出方式。

在这种方式下，数据从RXD端串行输出或输入，同步信号从TXD端输出，波特率固定不变，为振荡率的1/12。

该方式是以8位数据为一帧，没有起始位和停止位，先发送或接收最低位。

             方式2：

采用这种方式可接收或发送11位数据，以11位为一帧，比方式1增加了一个数据位，其余相同。

第9个数据即D8位具有特别的用途，可以通过软件搂控制它，再加特殊功能寄存器SCON中的SM2位的配合，可使MCS-51单片机串行口适用于多机通信。

方式2的波特率固定，只有两种选择，为振荡率的1/64或1/32，可由PCON的最高位选择。

             方式3：

方式3与方式2完全类似，唯一的区别是方式3的小组特率是可变的。

而帧格式与方式2-为11位一帧。

所以方式3也适合于多机通信

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串行接口SPI接口应用设计   日期:

2006-09-3000:

00

使用的同步串行三线SPI接口，可以方便的连接采用SPI通信协议的外围或另一片AVR单片机，实现在短距离的高速同步通信。

ATmega128的SPI采用硬件方式实现面向字节的全双工3线同步通信，支持主机、从机和2种不同极性的SPI时序，通信速率有7种选择，主机方式的最高速率为1/2系统时钟，从机方式最高速率为1/4系统时钟。

  ATmega128单片机部的SPI接口也被用于程序存储器和数据E2PROM的编程下载和上传。

但特别需要注意的是，此时SPI的MOSI和MISO接口不再对应PB2、PB3引脚，而是转换到PE0、PE1引脚上（PDI、PDO），其详见第二章中关于程序存储器的串行编程和校验部分的容。

  ATmega128的SPI为硬件接口和传输完成中断申请，所以使用SPI传输数据的有效方法是采用中断方式+数据缓存器的设计方法。

在对SPI初始化时，应注意以下几点：

  .正确选择和设置主机或从机，以及工作模式（极性），数据传输率；

  .注意传送字节的顺序，是低位优先（LSBFirst）还是高位优先（MSBFrist）；

  .正确设置MOSI和MISO接口的输入输出方向，输入引脚使用上拉电阻，可以节省总线上的吊高电阻。

下面一段是SPI主机方式连续发送（接收）字节的例程：

#defineSIZE100

unsignedcharSPI_rx_buff[SIZE];

unsignedcharSPI_tx_buff[SIZE];

unsignedcharrx_wr_index,rx_rd_index,rx_counter,rx_buffer_overflow;

unsignedchartx_wr_index,tx_rd_index,tx_counter;

#pragmainterrupt_handlerspi_stc_isr:

18

voidspi_stc_isr（void）

{

 SPI_rx_buff[rx_wr_index]=SPDR;  //从ISP口读出收到的字节

 if（++rx_wr_index==SIZE）rx_wr_index=0;  //放入接收缓冲区，并调整队列指针

 if（++rx_counter==SIZE）

 {

  rx_counter=0;

  rx_buffer_overflow=1;

 }

 if（tx_counter）    //如果发送缓冲区中有待发的数据

 {

  --tx_counter;

  SPDR=SPI_tx_buff[tx_rd_index];//发送一个字节数据，并调整指针

  if（++tx_rd_index==SIZE）tx_rd_index=0;

 }

}

unsignedchargetSPIchar（void）

{

 unsignedchardata;

 while（rx_counter==0）;  //无接收数据，等待

 data=SPI_rx_buff[rx_rd_index];  //从接收缓冲区取出一个SPI收到的数据

 if（++rx_rd_index==SIZE）rx_rd_index=0;  //调整指针

 CLI（）;

 --rx_counter;

 SEI（）;

 returndata;

}

voidputSPIchar（charc）

{

 while（tx_counter==SIZE）;//发送缓冲区满，等待

 CLI（）;

 if（tx_counter||（（SPSR&0x80）==0））//发送缓冲区已中有待发数据

 {        //或SPI正在发送数据时

  SPI_tx_buffer[tx_wr_index]=c;  //将数据放入发送缓冲区排队

  if（++tx_wr_index==SIZE）tx_wr_index=0;  //调整指针

  ++tx_counter;

 }

 else

  SPDR=c;    //发送缓冲区中空且SPI口空闲，直接放入SPDR由SIP口发送

 SEI（）;

}

voidspi_init（void）

{

 unsignedchattemp;

 DDRB|=0x080;  //MISO=inputandMOSI,SCK,SS=output

 PORTB|=0x80;  //MISO上拉电阻有效

 SPCR=0xD5;  //SPI允许，主机模式，MSB，允许SPI中断，极性方式01，1/16系统时钟速率

 SPSR=0x00;

 temp=SPSR;

 temp=SPDR;  //清空SPI，和中断标志，使SPI空闲

}

voidmain（void）

{

 unsignedcharI;

 CLI（）;    //关中断

 spi_init（）;  //初始化SPI接口

 SEI（）;    //开中断

 while（）

 {

  putSPIchat（i）;    //发送一个字节

  i++;

  getSPIchar（）;    //接收一个字节（第一个字节为空字节）

  ………

 }

}

  这个典型的SPI例程比较简单，主程序中首先对ATmega128的硬件SPI进行初始化。

在初始化过程中，将PORTB的MOSI、SCLK和SS引脚作为输出，同时将MISO作为输入引脚，并打开上拉电阻。

接着对SPI的寄存器进行初始化设置，并空读一次SPSR、SPDR寄存器（读SPSR后再对SPDR操作将自动清零SPI中断标志自动清零），使ISP空闲等待发送数据。

 AVR的SPI由一个16位的循环移位寄存器构成，当数据从主机方移出时，从机的数据同时也被移入，因此SPI的发送和接收在一个中断服务中完成。

在SPI中断服务程序中，先从SPDR中读一个接收的字节存入接收数据缓冲器中，再从发送数据缓冲器取出一个字节写入SPDR中，由ISP发送到从机。

数据一旦写入SPDR，ISP硬件开始发送数据。

下一次ISP中断时，表示发送完成，并同时收到一个数据。

类似本章介绍的USART接口的使用，程序中putSPIchar（）和getSPIchar（）为应用程序的底层接口函数（SPI驱动程序是SPI中断服务程序），同时也使用了两个数据缓冲器，分别构成循环队列。

这种程序设计的思路，不但程序的结构性完整，同时也适当的解决了高速MCU和低速串口之间的矛盾，实现程序中任务的并行运行，提高了MCU的运行效率。

  本例程是通过SPI批量输出、输入数据的示例，用户可以使用一片ATmega128，将其MOSI和MISO两个引脚连接起来，构成一个ISP接口自发自收的系统，对程序进行演示验证。

需要注意，实际接收到的字节为上一次中断时发出的数据，即第一个收到的字节是空字节。

  读懂和了解程序的处理思想，读者可以根据需要对程序进行改动，适合实际系统的使用。

如在实际应用中外接的从机是一片SPI接口的温度芯片，协议规程为：

主机先要连续发送3个字节的命令，然后从机才返回一个字节的数据。

那么用户程序可以先循环调用putSPIchar（）函数4次，将3个字节的命令和一个字节的空数据发送到从机，然后等待一段时间，或处理一些其它的操作后，再循环调用getSPIchar（）函数4次，从接收数据缓冲器中连续读取4个字节，放弃前3个空字节，第4个字节即为从机的返回数据了。

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AT24c256读写   日期:

2006-06-1000:

00

/*以下为AT24C01～AT24C256的读写程序，各人可根据自己的需要应用。

在buf1中填入需要写入的容，buf2的大小可根据需要定义。

addr可根据使