AVR123:Глава 5

Вернуться на главную

Язык Си для AVR.

Как раз то, что необходимо и достаточно для микроконтроллеров.

По умолчанию компилятор CVAVR

В других компиляторах могут быть незначительные отклонения, нюансы не связанные с языком Си, а обусловленные стараниями и предпочтениями разработчиков этих компиляторов.

Минимальная программа на Си может быть такой: <source lang="c">main(){}</source> Эта программа не делает ни чего полезного — но это уже программа и она показывает что в программе на языке Си — должна быть главная функция main — обязательно !

Скачайте и Распечатайте.Памятка Си для МК на ОДНОЙ странице.

Рассказывая про МК я говорил вам, что: Задача программы МК:

• читать числа из регистров и памяти МК,
• делать что-то с числами, данными и
• записывать числа в регистры и память.

Только так программа может общаться с МК.

Как это делать на языке Си

Регистры МК

( регистры - это ячейки-байты в памяти МК AVR ) в программе на Си имеют названия как и в ДШ и так как числа в большинстве из них можно менять - для программы регистры являются по сути переменными.

Переменная

- это набор ячеек в памяти в которых можно хранить число или числа и менять их. Переменная имеет адрес и имя.

Константа

- это как переменная но менять содержимое нельзя.

Подробней о переменных и константах написано ниже.

1) Чтобы поместить число в переменную (в регистр) в языке Си есть оператор присваивания

это знак "=" ( называемый в математике "равно" ) "=" в Си означает вычислить результат того что справа от оператора присваивания и поместить этот результат в переменную находящуюся левее оператора присваивания.

	Запомните!
В Си знак "=" НЕ означает равенство!

<source lang="c"> PORTB = PINB + 34;/* Эта строчка на Си означает взять (прочитать, считать) значение переменной (регистра) PINB, затем прибавить к нему число 34 и поместить результат в переменную PORTB */

ПЕРЕМЕННАЯ = PINC; /* Эта строчка на Си означает взять (прочитать, считать) значение переменной (регистра) PINC и поместить результат в переменную с именем ПЕРЕМЕННАЯ */ </source> Чтобы в Си взять (прочитать) число из регистра или значение переменной нужно написать его название НЕ непосредственно с лева от оператора присваивания !

Примеры :

a) Строка где переменная стоит слева от = но через знак &

<source lang="c">PORTB & = 0x23;</source>

на Си означает - прочитать содержимое переменной PORTB, затем выполнить "поразрядное (побитное) логическое И" между прочитанным значением и числом 0x23 и поместить (записать, присвоить) результат в переменную PORTB

b) Строка где переменная стоит непосредственно слева от =

<source lang="c">PORTB = 0x23;</source>

на Си означает - не читая содержимое переменной PORTB присвоить ей значение 0x23 уничтожив то что было там раньше.

:Вместо & "И" (AND - только 1 и 1 дают 1) могут быть и другие побитные логические операции:
• | "ИЛИ" (OR только 0 и 0 дают 0)
• ^ "Исключающее ИЛИ" (XOR изменить бит напротив "1")
• ~ "инвертирование битов" (INV изменить биты регистра)
• арифметические операции: + - * / %

С оператором присваивания используются вот такие сокращения:

ДЛИННАЯ ЗАПИСЬ	СМЫСЛ	СОКРАЩАЕТСЯ ДО
x = x + 1;	добавить 1	x++; или ++x;
x = x - 1;	вычесть 1	x--; или --x;
x = x + y;	прибавить y	x += y;
x = x - y;	вычесть y	x -= y;
x = x * y;	умножить на y	x *= y;
x = x / y;	поделить на y	x /= y;
x = x % y;	остаток от деления	x %= y;
x--;	вычесть 1	x -= 1;
x++;	добавить 1	x += 1;

Примеры :

<source lang="c"> 00010010 | 01001111 // "ИЛИ" - только 0 и 0 дают 0 // англ. название OR

01011111 // это результат

// только биты_5 в обоих числах были нули

00010010 & 01001111 // "И" - только 1 и 1 дают 1 // англ. название AND

00000010 // это результат

// только биты_2 в обоих числах были единицы

00010010 ^ 01001111/* "исключающее ИЛИ" - результат любое из пары чисел в котором инвертированы (изменены) биты напротив битов равных "1" в другом числе. англ. название XOR */ 01011101 // это результат /* изменились биты во втором числе напротив установленных битов 4 и 1 первого числа. */

~ 01001111 /* инвертировать биты те что были "1" станут "0" и наоборот */ 10110000 // это результат</source>

Запомните !
Результатом поразрядных (побитных) логических операций : & | ^ ~ является число ! Которое может быть интерпретировано компилятором как "истина" если оно не ноль и "ложно" если число ноль.

Числа

В компиляторе можно записывать в виде указанном в его Help ! Раздел - константы - Constants.

например - Целые числа могут быть записаны : <source lang="c"> - в десятичной форме - 1234

- в двоичной форме с префиксом 0b так: 0b101001

- в шестнадцатеричной форме с префиксом 0x так: 0x5А

- в восьмеричной форме с префиксом 0 так: 0775</source>

Числа с плавающей точкой имеют в записи эту точку и какое либо число после этой точки, так: <source lang="c">61.234 или так: 73.0 и так: .786

и могут иметь в конце F вот так: 61.234F</source> ТОЧКА ОБЯЗАТЕЛЬНА !

Различные представления числа D3h равно 0xD3 равно 0b1101 0011 равно 211
шестнадцатеричное число 0xD3
0	x	D				3
двоичное представление - число 0b1101 0011
0	b	1	1	0	1	0	0	1	1
номера бита		7	6	5	4	3	2	1	0
два в степени равной номеру бита
		128	64	32	16	8	4	2	1
число 211 в десятичном виде это сумма степеней двойки где биты равны "1"
Сложите		+128	+64		+16			+2	+1

Четыре бита это 1 "нибл" (полубайт) или 1 символ в 16-ричной системе или десятичное число от 0 до 15.

"В уме" удобно оперировать ниблами:двоичный десятичный 16-ричный

двоичный	десятичный	16-ричный
0000	0
0001	1
0010	2
0011	3
0100	4
0101	5
0110	6
0111	7
1000	8
1001	9
1010	10	A
1011	11	B
1100	12	C
1101	13	D
1110	14	E
1111	15	F

Для перевода чисел из одного вида в другой можно использовать калькулятор Windows в инженерном виде.

Есть в Си операции которые изменяют значение переменной и без оператора присваивания : <source lang="c"> PORTA++; /* Эта строчка на Си означает взять значение переменной PORTA добавить к ней 1 и записать результат обратно в PORTA говорят: Инкрементировать регистр PORTA */

PORTC--; /* Эта строчка на Си означает обратное действие! Декрементировать - вычесть 1 из значения регистра PORTC */ </source>

Инкремент и декремент удобно использовать для изменения значения различных переменных счетчиков.

Важно помнить что они имеют очень низкий приоритет - поэтому чтобы быть уверенными в порядке выполнения желательно писать их отдельной строчкой программы !

	Обратите внимание !
В конце выражения или конструкции в программе на Си ставят точку с запятой.

Длинные выражения можно писать в несколько строк. <source lang="c"> /* ЗЕЛЕНЫМ я пишу комментарий к программе в Си он может быть написан в несколько строк

и пустых строк тоже */

// или в одну после двух черточек </source> Компилятор игнорирует все что написано в комментариях !

Вы не компилятор !

Не игнорируйте, пишите комментарии и читайте !

Когда инкремент или декремент используется в выражении то важно где стоят два знака + или - перед переменной или после переменной : <source lang="c"> a=4; b=7;

a = b++; /* Эта строчка на Си означает Взять значение переменной b присвоить его переменной a затем добавить 1 к переменной b и сохранить результат в b

Теперь a будет содержать число 7 b будет содержать число 8 */

a=4; b=7;

a = ++b; /* Эта строчка на Си означает Взять значение переменной b затем добавить к нему 1 и сохранить результат в b и этот же результат присвоить переменной a

Теперь a будет содержать число 8 и b будет содержать число 8 */ </source>

2) Арифметические операции в Си

<source lang="c"> x + y // сложение x - y // вычитание x * y // умножение

x / y /* деление.

Если числа целые результат - целое число с отброшенной дробной частью - не округленное !

т.е. если в результате деления на калькуляторе получается 6.23411 или 6.94 то результат будет просто целое число 6 - запомните !

Если числа с плавающей точкой, то есть float или double и записываются с точкой и числом после точки, то и результат будет число с плавающей точкой без отбрасывания дробной части 131.9739 / 6.18 даст 21.355 */

x % y // вычислить остаток от деления нацело

// примеры:

5 / 2 // даст 2

5 % 2 // даст 1

75 / 29 // даст 2

75 % 29 // даст 17 </source>

3) Операторы сравнения (или отношения):

<source lang="c"> используются для сравнения переменных, чисел (констант) и выражений. x < y // X меньше Y x > y // больше x <= y // меньше или равно x >= y // больше или равно x == y // равно x != y /* не равно

Результат выполнения этих операторов:

"истина" это "1" (точнее "не ноль")

"ложно" это "0"

Значения хранимые в переменных (в регистрах) х и у НЕ изменяются!

Берутся (считываются) значения хранящиеся (или содержащиеся) в переменных и сравниваются */

! /* "НЕ" - логическое отрицание */ </source>

4) Логические операции :

<source lang="c"> | | // "ИЛИ" - только "ложь" и "ложь" // дают "ложь"

&& // "И" - только "истина" и "истина" // дают "истина"

! // "НЕ" - логическое отрицание

/* Правило - в Си считается:

"Ложь" (False) только ноль.

"Истина"(True)- не ноль. или так: (!0)

• /

!(истина) // дает "ложь"

!(ложь) // дает "истина" </source> В результате логической операции вы получаете НЕ ЧИСЛО, а логическое значение "истина" или "ложь"

Для логических операций && и || берутся результаты выражений слева и справа от знака операции преобразованные в "истину" или "ложь" и определяется логический результат операции.

Компилятор, для определенности наверно, результат "истина" превращает в 1 а не в любое отличное от 0 число.

Логические операции могут объединять несколько проверяемых условий.

Пример:

<source lang="c"> if((выражение1)&&((выражение2) || (выражение3))) {/* Код программы здесь будет выполняться если: Выражение1 "Истина" (значит не ноль) и хотя бы одно из выражений 2 и 3 тоже "Истина" (значит не ноль).

• /};</source>

Подробнее о логических операциях обязательно прочитайте по в низу этой страницы !

Приоритет операций в языке Си перечислены в порядке убывания приоритета. Операции, приведённые на одной строчке, имеют одинаковый приоритет. Операции, помеченные как R->L, исполняются справа налево.

1. () [] -> .
2. Унарные (R->L): ! ~ - * & sizeof (type) ++ --
3. Бинарные арифметические: * / %
4. Бинарные арифметические + -
5. Сдвиг: << >>
6. Сравнение: < <= > >=
7. Сравнение: == !=
8. Битовая: &
9. Битовая: ^
10. Битовая: |
11. Логическая: &&
12. Логическая: ||

1. Тернарная (R->L): ?:
2. Операции с присваиванием (R->L):

=

+=

-=

=

/=

&=

|=

^=

<<=

>>=

{

{InfoBlock|Чтобы точно знать порядок выполнения операций программой используйте скобки ( )

( () + ( () * () ) ) Ведь скобки ( ) имеют наивысший приоритет.|Совет:}}

Самое интересное !

Ходовые конструкции на Си В компиляторе CVAVR заготовки этих конструкций находятся под ярлыком "Code Templates" слева вверху. Вы можете выбирать нужные заготовки и вставлять их в свою программу.

5) if(){ }else{ }; идеальная конструкция если вам нужно выполнить какую то часть программы при наличии каких либо

условий или при их отсутствии :

<source lang="c"> if (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль */ } else { код на Си /* делать этот код если выражение "ложь" - т.е. результат его вычисления равен нулю */ };

// } else { это не обязательный элемент конструкции, без него так :

if (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль */ }; </source>

6)while(){ }; условный цикл ( цикл с условием ) - используйте если вам

нужно выполнять какой то код программы пока выполняется (существует,

справедливо, "истино" - значит "не ноль") некоторое условие, результат вычисления выражения :

<source lang="c"> while (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль. Пока выполняется этот код выражение не проверяется на истинность ! После выполнения кода происходит переход к строке while снова проверять истинность выражения */ }; </source> Цикл while имеет вариант

do - while при котором код в { } выполняется по меньшей мере один раз не зависимо от истинности условия в скобках : <source lang="c"> do { код на Си /* сделать этот код один раз

затем, если выражение есть "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль - опять делать код с начала, и так до тех пор пока выражение истина */ } while (выражение); </source> 7) for(;;){ }; - этот цикл позволяет выполнить часть программы нужное число раз: <source lang="c"> char i; /* объявление переменной для for это обычная переменная Си и значит может иметь любое допустимое имя по вашему желанию и тип */ for (i=5; i i = 5 это начальное выражение, то что в начале будет в переменной i

Число 5 просто для примера, может быть таким, как позволяет объявление типа переменной i, в нашем случае это char в большинстве компиляторов по-умолчанию это без знаковый символьный тип - он может хранить числа от 0 до 255 i < 20 - контрольное выражение Может быть с разными операторами отношения, важно лишь чтобы по ходу цикла оно становилось когда-то "ложью" - иначе цикл "зациклится" т.е. ни когда не кончится.

i += 4 - это счетчик или изменение переменной цикла. Обычно это i++ т.е.к переменной добавляется 1 каждый "прогон" цикла. Но опять же может быть таким какое вам требуется.

Начальным условием

- может быть любое допустимое в Си выражение результатом которого является целое число.

Контрольное выражение

- определяет до каких пор будет выполнятся цикл.

Счетчик 

- показывает как изменяется начальное выражение перед каждом новом выполнении цикла .

Выражение 

- значит это может быть не просто переменная, а что-то посложней, например:

i =(7 + i*4) или i = (функция других переменных)

<source lang="c"> Циклы for(;;) и while()

часто используют вот так:

while(1);

for (;;);

/* Так написанные эти циклы означают :

МК выполнять эту строчку пока есть питание, нет сброса и нет прерывания. Когда возникает прерывание, программа переходит на обработчик прерывания и (если в обработчике нет перехода в другое место программы) по завершении кода обработчика опять возвращается в такой цикл. */

while(1){ код программы };

for (;;){ код программы };

/* Так написанные эти циклы означают :

МК выполнять код программы пока есть питание, нет сброса и нет прерывания. Когда возникает прерывание, программа переходит на обработчик прерывания и (если в обработчике нет перехода в другое место программы) по завершении кода обработчика опять возвращается сюда и продолжает выполнять код программы */ </source>

8)switch(){ }; - оператор множественного выбора,

позволяет вам сделать выбор из нескольких вариантов. <source lang="c"> switch (выражение) { case 5: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу 5

на этом работа оператора switch закончится */ break;

case -32: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен отрицательномц числу -32

на этом работа оператора switch закончится */ break;

case 'G': код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу соответствующему символу G в таблице ASCII

на этом работа оператора switch закончится */ break;

default: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения не равен ни 5 ни -32 ни 'G'

А так же после выполнения кода не имеющего в конце break;

на этом работа оператора switch закончится */ };

/* switch закончен - выполняется дальнейший код программы */ </source>

case 

- может быть столько сколько вам нужно, чтобы программа работала быстрее старайтесь наиболее вероятные варианты располагать выше!

default 

- не обязателен. Его можно расположить и не в конце.

break; 

- если его не использовать то найдя нужный вариант программа будет выполнять и следующие ниже условия case

Прочитайтеподробней о switch с примерами.

Скачайте и распечатайте таблицу символов ASCII на ОДНОЙ странице!