PIC 單片機 C 語言編程簡介(2)

千萬注意，PICC 對絕對定位的變量不保留地址空間。換句話說，上面變量 tmpData 的

地址是 0x20，但最后 0x20 處完全有可能又被分配給了其它變量使用，這樣就發生了地址沖

突。因此針對變量的絕對定位要特別小心。從筆者的應用經驗看，在一般的程序設計中用戶

自定義的變量實在是沒有絕對定位的必要。

如果需要，位變量也可以絕對定位。但必須遵循上面介紹的位變量編址的方式。如果一

個普通變量已經被絕對定位，那么此變量中的每個數據位就可以用下面的計算方式實現位變

量指派：

unsigned char tmpData @ 0x20; //tmpData 定位在地址 0x20

bit tmpBit0 @ tmpData*8+0; //tmpBit0 對應于 tmpData 第 0 位

bit tmpBit1 @ tmpData*8+1; //tmpBit0 對應于 tmpData 第 1 位

bit tmpBit2 @ tmpData*8+2; //tmpBit0 對應于 tmpData 第 2 位

如果 tmpData 事先沒有被絕對定位，那就不能用上面的位變量定位方式。

11.5.8 PICC 的其它變量修飾關鍵詞

&O1540; extern — 外部變量聲明

如果在一個 C 程序文件中要使用一些變量但其原型定義寫在另外的文件中，那么在本

文件中必須將這些變量聲明成“extern”外部類型。例如程序文件 code1.c 中有如下定義：

bank1 unsigned char var1, var2;

//定義了 bank1 中的兩個變量

在另外一個程序文件 code2.c 中要對上面定義的變量進行操作，則必須在程序的開頭定義：

extern bank1 unsigned char var1, var2; //聲明位于 bank1 的外部變量

&O1540; volatile — 易變型變量聲明

PICC 中還有一個變量修飾詞在普通的 C 語言介紹中一般是看不到的，這就是關鍵詞

“volatile”。顧名思義，它說明了一個變量的值是會隨機變化的，即使程序沒有刻意對它進

行任何賦值操作。在單片機中，作為輸入的 IO 端口其內容將是隨意變化的；在中斷內被修

改的變量相對主程序流程來講也是隨意變化的；很多特殊功能寄存器的值也將隨著指令的運

行而動態改變。所有這種類型的變量必須將它們明確定義成“volatile”類型，例如：

volatile unsigned char STATUS @ 0x03;

volatile bit commFlag;

“volatile”類型定義在單片機的 C 語言編程中是如此的重要，是因為它可以告訴編譯

器的優化處理器這些變量是實實在在存在的，在優化過程中不能無故消除。假定你的程序定

義了一個變量并對其作了一次賦值，但隨后就再也沒有對其進行任何讀寫操作，如果是非

volatile 型變量，優化后的結果是這個變量將有可能被徹底刪除以節約存儲空間。另外一種

情形是在使用某一個變量進行連續的運算操作時，這個變量的值將在第一次操作時被復制到

中間臨時變量中，如果它是非 volatile 型變量，則緊接其后的其它操作將有可能直接從臨時

變量中取數以提高運行效率，顯然這樣做后對于那些隨機變化的參數就會出問題。只要將其

定義成 volatile 類型后，編譯后的代碼就可以保證每次操作時直接從變量地址處取數。

&O1540; const — 常數型變量聲明

如果變量定義前冠以“const”類型修飾，那么所有這些變量就成為常數，程序運行過

程中不能對其修改。除了位變量，其它所有基本類型的變量或高級組合變量都將被存放在程

序空間（ROM 區）以節約數據存儲空間。顯然，被定義在 ROM 區的變量是不能再在程序

中對其進行賦值修改的，這也是“const”的本來意義。實際上這些數據最終都將以“retlw”

的指令形式存放在程序空間，但 PICC 會自動編譯生成相關的附加代碼從程序空間讀取這些

常數，編程員無需太多操心。例如：

const unsigned char name[]=”This is a demo”; //定義一個常量字符串

如果定義了 “const”類型的位變量，那么這些位變量還是被放置在 RAM 中，但程序

不能對其賦值修改。本來，不能修改的位變量沒有什么太多的實際意義，相信大家在實際編

程時不會大量用到。

&O1540; persistent — 非初始化變量聲明

按照標準 C 語言的做法，程序在開始運行前首先要把所有定義的但沒有預置初值的變

量全部清零。PICC 會在最后生成的機器碼中加入一小段初始化代碼來實現這一變量清零操

作，且這一操作將在 main 函數被調用之前執行。問題是作為一個單片機的控制系統有很多

變量是不允許在程序復位后被清零的。為了達到這一目的，PICC 提供了“persistent”修飾

詞以聲明此類變量無需在復位時自動清零，編程員應該自己決定程序中的那些變量是必須聲

明成“persisten”類型，而且須自己判斷什么時候需要對其進行初始化賦值。例如：

persistent unsigned char hour,minute,second; //定義時分秒變量

經常用到的是如果程序經上電復位后開始運行，那么需要將 persistent 型的變量初始化，

如果是其它形式的復位，例如看門狗引發的復位，則無需對 persistent 型變量作任何修改。

PIC 單片機內提供了各種復位的判別標志，用戶程序可依具體設計靈活處理不同的復位情

形。

11.5.9 PICC 中的指針

PICC 中指針的基本概念和標準 C 語法沒有太多的差別。但是在 PIC 單片機這一特定的

架構上，指針的定義方式還是有幾點需要特別注意。

&O1540; 指向 RAM 的指針

如果是匯編語言編程，實現指針尋址的方法肯定就是用 FSR 寄存器，PICC 也不例外。

為了生成高效的代碼，PICC 在編譯 C 原程序時將指向 RAM 的指針操作最終用 FSR 來實現

間接尋址。這樣就勢必產生一個問題：FSR 能夠直接連續尋址的范圍是 256 字節（bank0/1

或 bank2/3），要覆蓋最大 512 字節的內部數據存儲空間，又該如何讓定義指針？PICC 還是

將這一問題留給編程員自己解決：在定義指針時必須明確指定該指針所適用的尋址區域，例

如：

unsigned char *ptr0; //①定義覆蓋 bank0/1 的指針

bank2 unsigned char *ptr1; //②定義覆蓋 bank2/3 的指針

bank3 unsigned char *ptr2; //③定義覆蓋 bank2/3 的指針

上面定義了三個指針變量，其中①指針沒有任何 bank 限定，缺省就是指向 bank0 和 bank1；

②和③一個指明了 bank2，另一個指明了 bank3，但實際上兩者是一樣的，因為一個指針可

以同時覆蓋兩個 bank 的存儲區域。另外，上面三個指針變量自身都存放在 bank0 中。我們

將在稍后介紹如何在其它 bank 中存放指針變量。

既然定義的指針有明確的 bank 適用區域，在對指針變量賦值時就必須實現類型匹配，

下面的指針賦值將產生一個致命錯誤：

unsigned char *ptr0;

bank2 unsigned char buff[8];

程序語句：

//定義指向 bank0/1 的指針

//定義 bank2 中的一個緩沖區

ptr0 = buff; //錯誤！試圖將 bank2 內的變量地址賦給指向 bank0/1 的指針

若出現此類錯誤的指針操作，PICC 在最后連接時會告知類似于下面的信息：

Fixup overflow in expression_r(...)

同樣的道理，若函數調用時用了指針作為傳遞參數，也必須注意 bank 作用域的匹配，

而這點往往容易被忽視。假定有下面的函數實現發送一個字符串的功能：

void SendMessage(unsigned char *);

那么被發送的字符串必須位于 bank0 或 bank1 中。如果你還要發送位于 bank2 或 bank3 內的

字符串，必須再另外單獨寫一個函數：

void SendMessage_2(bank2 unsigned char *);

這兩個函數從內部代碼的實現來看可以一模一樣，但傳遞的參數類型不同。

按筆者的應用經驗體會，如果你看到了“Fixup overflow”的錯誤指示，幾乎可以肯定

是指針類型不匹配的賦值所至。請重點檢查程序中有關指針的操作。

&O1540; 指向 ROM 常數的指針

如果一組變量是已經被定義在 ROM 區的常數，那么指向它的指針可以這樣定義：

const unsigned char company[]=”Microchip”;

const unsigned char *romPtr;

程序中可以對上面的指針變量賦值和實現取數操作：

romPtr ＝ company; //指針賦初值

data = *romPtr++; //取指針指向的一個數，然后指針加 1

//定義 ROM 中的常數

//定義指向 ROM 的指針

反過來，下面的操作將是一個錯誤，因為該指針指向的是常數型變量，不能賦值。

*romPtr ＝ data; //往指針指向的地址寫一個數

&O1540; 指向函數的指針

單片機編程時函數指針的應用相對較少，但作為標準 C 語法的一部分，PICC 同樣支持

函數指針調用。如果你對編譯原理有一定的了解，就應該明白在 PIC 單片機這一特定的架

構上實現函數指針調用的效率是不高的：PICC 將在 RAM 中建立一個調用返回表，真正的

調用和返回過程是靠直接修改 PC 指針來實現的。因此，除非特殊算法的需要，建議大家盡

量不要使用函數指針。

&O1540; 指針的類型修飾

前面介紹的指針定義都是最基本的形式。和普通變量一樣，指針定義也可以在前面加上

特殊類型的修飾關鍵詞，例如“persistent”、“volatile”等。考慮指針本身還要限定其作用域，

因此 PICC 中的指針定義初看起來顯得有點復雜，但只要了解各部分的具體含義，理解一個

指針的實際用圖就變得很直接。

㈠ bank 修飾詞的位置含義

前面介紹的一些指針有的作用于 bank0/1，有的作用于 bank2/3，但它們本身的存放位置

全部在 bank0。顯然，在一個程序設計中指針變量將有可能被定位在任何可用的地址空間，

這時，bank 修飾詞出現的位置就是一個關鍵，看下面的例子：

//定義指向 bank0/1 的指針，指針變量為于 bank0 中

unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 的指針，指針變量為于 bank0 中

bank2 unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 的指針，指針變量為于 bank1 中

bank2 unsigned char * bank1 ptr0;

從中可以看出規律：前面的 bank 修飾詞指明了此指針的作用域；后面的 bank 修飾詞定義了

此指針變量自身的存放位置。只要掌握了這一法則，你就可以定義任何作用域的指針且可以

將指針變量放于任何 bank 中。

㈡ volatile、persistent 和 const 修飾詞的位置含義

如果能理解上面介紹的 bank 修飾詞的位置含義，實際上 volatile、persistent 和 const 這

些關鍵詞出現在前后不同位置上的含義規律是和 bank 一詞相一致的。例如：

//定義指向 bank0/1 易變型字符變量的指針，指針變量位于 bank0 中且自身為非易變型

volatile unsigned char *ptr0;

//定義指向 bank2/3 非易變型字符變量的指針，指針變量位于 bank1 中且自身為易變型

bank2 unsigned char * volatile bank1 ptr0;

//定義指向 ROM 區的指針，指針變量本身也是存放于 ROM 區的常數

const unsigned char * const ptr0;

亦即出現在前面的修飾詞其作用對象是指針所指處的變量；出現在后面的修飾詞其作用對象

就是指針變量自己。