嵌入式C語言位操作的移植與優(yōu)化

單片機(jī)的應(yīng)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(qiáng)、移植性好，與匯編語言相比大大減輕了軟件工程師的勞動(dòng)強(qiáng)度，因而越來越多的單片機(jī)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(guān)的子程序，而與具體硬件有關(guān)的子程序則無法移植。在單片機(jī)應(yīng)用中，位操作(特別是對(duì)引腳的位操作)非常普遍，如EEPROM數(shù)據(jù)和IC卡數(shù)據(jù)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(jī)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(yùn)算實(shí)現(xiàn)位操作

請(qǐng)看下面這個(gè)子程序：

這是通過單片機(jī)引腳從88SC102卡中讀一個(gè)字節(jié)的子程序。程序采用μC/OS-II中的書寫風(fēng)格，即變量和函數(shù)采用“駝峰”寫法，由define定義的常量和內(nèi)聯(lián)函數(shù)采用全部大寫加下劃線的寫法。

此程序驅(qū)動(dòng)一個(gè)引腳輸出CARD_CLK高低信號(hào)，從另一個(gè)引腳一位一位讀取CARD_SDA數(shù)據(jù)。

1.1 用于MSP430系列單片機(jī)

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

匯編結(jié)果如下：

這與手工匯編編程的結(jié)果幾乎一樣。代碼效率很高。

1.2 用于51系列單片機(jī)

在51系列單片機(jī)中應(yīng)用此程序，頭文件要加入以下定義：

由匯編結(jié)果可知，對(duì)位的直接清零和置位已達(dá)到最簡(jiǎn)，只是讀位值不夠理想。

1.3 用于196/296系列單片機(jī)

在 80C196MC、 80C296SA等單片機(jī)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(zhí)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(shù)，則片上I/O口是內(nèi)存地址映射的，與普通內(nèi)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(jié)，代碼效率也很高。

采用邏輯運(yùn)算實(shí)現(xiàn)位操作，C程序簡(jiǎn)單明了，移植性好，可讀性更好。但96系列單片機(jī)無法利用JBC和JBS位操作指令，51系列單片機(jī)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(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)位操作可以彌補(bǔ)這個(gè)不足。