嵌入式C語言位操作的移植與優化

單片機的應用越來越廣泛，種類也越來越多。由于嵌入式C語言可讀性強、移植性好，與匯編語言相比大大減輕了軟件工程師的勞動強度，因而越來越多的單片機工程師開始使用C語言編程。但C語言的可移植性僅限于與硬件無關的子程序，而與具體硬件有關的子程序則無法移植。在單片機應用中，位操作(特別是對引腳的位操作)非常普遍，如EEPROM數據和IC卡數據的讀寫、字段式LCD顯示等，很多帶串目的集成電路都需要單片機用軟件來做I/O口讀寫程序。如何讓這些子程序既有很好的通用性，生成代碼的效率又高，是很多軟件工程師都在考慮的問題。這里介紹兩種C語言位操作的移植方法。

1 用邏輯運算實現位操作

請看下面這個子程序：

這是通過單片機引腳從88SC102卡中讀一個字節的子程序。程序采用μC/OS-II中的書寫風格，即變量和函數采用“駝峰”寫法，由define定義的常量和內聯函數采用全部大寫加下劃線的寫法。

此程序驅動一個引腳輸出CARD_CLK高低信號，從另一個引腳一位一位讀取CARD_SDA數據。

1.1 用于MSP430系列單片機

此程序應用到MSP430單片機上(本文用的是MSP430F413單片機)，頭文件中要有如下定義：

匯編結果如下：

這與手工匯編編程的結果幾乎一樣。代碼效率很高。

1.2 用于51系列單片機

在51系列單片機中應用此程序，頭文件要加入以下定義：

由匯編結果可知，對位的直接清零和置位已達到最簡，只是讀位值不夠理想。

1.3 用于196/296系列單片機

在 80C196MC、 80C296SA等單片機中，片上I/O口是可以窗口映射到低端地址的。采用這種方式，I/O口可以直接尋址，因而程序代碼最短，執行速度也最快，但這樣做C程序就無法移植了。若不用窗口技術，則片上I/O口是內存地址映射的，與普通內存地址一樣操作。頭文件中加入如下定義，即可利用原來的程序：

匯編后的代碼是56字節，代碼效率也很高。

采用邏輯運算實現位操作，C程序簡單明了，移植性好，可讀性更好。但96系列單片機無法利用JBC和JBS位操作指令，51系列單片機也無法利用JB和JNB等其特有的位操作指令來提高代碼效率。用位段結構實現位操作可以彌補這個不足。