【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 通過(guò)插針引出，然后接上正反轉(zhuǎn)的外部電路，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制。 15 第四章 軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)是采用 C語(yǔ)言編輯程序， 軟件的設(shè)計(jì)主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實(shí)質(zhì)性功能）的設(shè)計(jì)和監(jiān)控軟件的設(shè)計(jì)。軟件設(shè)計(jì)通常要考慮以下幾個(gè)方面的問(wèn)題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分，設(shè)計(jì)出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡(jiǎn)潔和流程合理； （ 2）培養(yǎng)良好的編程風(fēng)格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)、實(shí)行模塊化、子程序化。既 便于調(diào)試、鏈接，又便于移植和修改； （ 3）建立正確的數(shù)學(xué)模型，通過(guò)仿真提高系統(tǒng)的性能，并選取合適的參數(shù)； （ 4）繪制程序流程圖； （ 5）合理分配系統(tǒng)資源 ； （ 6）為程序加入注釋，提高可讀性，實(shí)施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。 KEIL C 軟件 KEIL C 簡(jiǎn)介 Keil C51 181。Vision2 集成開發(fā)環(huán)境是 Keil Software， Inc/Keil Elektronik GmbH 開發(fā)的基于 80C51 內(nèi)核的微處理器軟件開發(fā)平臺(tái)，內(nèi)嵌多種符合當(dāng)前工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標(biāo)代碼的生成、軟件仿真、硬件仿真等完整的開發(fā)流程尤其是 C編譯工具在產(chǎn)生代碼的準(zhǔn)確性和效率方面達(dá)到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項(xiàng)，在開發(fā)大型項(xiàng)目時(shí)非常理想 [12]。 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點(diǎn)： 181。Vision2 for Windows：是一個(gè)集成開發(fā)環(huán)境，它將項(xiàng)目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)功能強(qiáng)大的環(huán)境中； C51 國(guó)際際準(zhǔn)化 C 交叉編譯 器：從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊； 16 A51 宏匯編器：從 80C51 匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊； BL51 鏈接器 /定位器：組合由 C51 和 A51 產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對(duì)目標(biāo)模塊； LIB51 庫(kù)管理器：從目標(biāo)模塊生成連接器可以使用的庫(kù)文件； OH51 目標(biāo)文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成 Intel Hex 文件； RTX51實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì)。 這個(gè)工具套件是為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計(jì)的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得 80C51 單片機(jī)的絕大部分應(yīng)用。 Keil Software 提供了一流的 80C51 系列開發(fā)工具軟件，下面描述每個(gè)套件及其內(nèi)容： PK51 專業(yè)開發(fā)套件。 PK51 專業(yè)開發(fā)套件提供了所有工具，適合專業(yè)開發(fā)人員建立和調(diào)試 80C51 系列微控制器的復(fù)雜嵌入式應(yīng)用程序。專業(yè)開發(fā)套件可針對(duì) 80C51 及其所有派生系列進(jìn)行配置使用。 DK51 開發(fā)套件。 DK51 開發(fā)套件是 PK51 的精簡(jiǎn)版，它不包括 RTX51 Tiny實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。開發(fā)套件可針對(duì) 80C51 及其所以派生系列進(jìn)行配置使用。 CA51 編譯器套件。如果開發(fā)者只需要一個(gè) C編譯器而不需要調(diào)試系統(tǒng)，則CA51 編 譯器套件就是最好的選擇。 CA51 編譯器套件只包含 181。Vision2 IDE 集成開發(fā)環(huán)境， CA51 不提供 181。Vision2 調(diào)試器的功能。這個(gè)套件包括了要建立嵌入式應(yīng)用的所有工具軟件，可針對(duì) 80C51 及其所有派生系列進(jìn)行配置使用。 A51 匯編器套件。 A51 匯編器套件包括一個(gè)匯編器和創(chuàng)建嵌入式應(yīng)用所需要的所有工具。它可針對(duì) 80C51 及其所有派生系列進(jìn)行配置使用。 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（ FR51）。 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是 80C51 系列微控制器的一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核。 RTX51 Full 提供 RTX51 Tiny 的所以功能和一 些擴(kuò)展功能，并且包括 CAN 通信協(xié)議接口子程序。 181。Vision2 支持所有的 Keil 80C51 的工具軟件，包括 C51 編譯器、宏匯編器、鏈接器器 /定位器和目標(biāo)文件至 Hex 格式轉(zhuǎn)換器， 181。Vision2 可以自動(dòng)完成編譯、匯編、鏈接程序等操作。 C51 編譯器和 A51 匯編器 由 181。Vision2 IDE 創(chuàng)建的源文件，可以被 C51 編譯器或 A51 匯編器處理，生成可重定位的 object 文件。 Keil C51 編譯器遵照 ANSI C 語(yǔ)言標(biāo)準(zhǔn)，支持 C 17 語(yǔ)言的所有標(biāo)準(zhǔn)特性。另外，還增加了幾個(gè)可以直接支持 80C51 結(jié)構(gòu)的特性。Keil A51宏匯編器支持 80C51 及其派生系列的所有指令集。 LIB51 庫(kù)管理器 LIB51 庫(kù)管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標(biāo)文件建立目標(biāo)庫(kù)。這些庫(kù)是按規(guī)定格式排列的目標(biāo)模塊，可在以后被鏈接器所使用。當(dāng)鏈接器處理一個(gè)庫(kù)時(shí)，僅僅使用了庫(kù)中程序使用了的目標(biāo)模塊而不是全部加以引用。 BL51 連接器 /定位器 BL51 鏈接器使用從庫(kù)中提取出來(lái)的目標(biāo)模塊和有編譯器、匯編器生成的目標(biāo)模塊，創(chuàng)建一個(gè)絕對(duì)地址目標(biāo)模塊。絕對(duì)地址目標(biāo)文件或模塊包括不可重定位的代碼和數(shù)據(jù)。所有的代碼和數(shù)據(jù)都被固定在具體的存儲(chǔ)器單元中。 181。Vision2 軟件調(diào)試器 181。Vision2 軟件調(diào)試器能十分理想地進(jìn)行快速、可靠的程序調(diào)試。調(diào)試器包括一個(gè)高速模擬器，可以使用它模擬整個(gè) 80C51 系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部硬件。當(dāng)從器件數(shù)據(jù)庫(kù)選擇器件時(shí)，這個(gè)器件的屬性會(huì)被自動(dòng)配置。 181。Vision2 硬件調(diào)試器 181。Vision2 調(diào)試器提供了幾種在實(shí)際目標(biāo)硬件上測(cè)試程序的方法。安裝MON51 目標(biāo)監(jiān)控器到目標(biāo)系統(tǒng)，并通過(guò) Monitor51 接口下載程序；使用高級(jí)GDI接口，將 181。Vision2調(diào)試器與多功能 EDA軟件 Proteus相連接，通過(guò) 181。Vision2的人機(jī)交互環(huán) 境可實(shí)現(xiàn)仿真操作。 RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)是針對(duì) 80C51 為控制器系列的一個(gè)多任務(wù)內(nèi)核。 RTX51實(shí)時(shí)內(nèi)核簡(jiǎn)化了需要對(duì)實(shí)時(shí)事件進(jìn)行反應(yīng)的復(fù)雜應(yīng)用的系統(tǒng)設(shè)計(jì)、編程和調(diào)試。這個(gè)內(nèi)核完全集成在 C51 編譯器中，使用非常簡(jiǎn)單。任務(wù)描述表和操作系統(tǒng)的一致性由 BL51 鏈接 /定位器自動(dòng)進(jìn)行控制。 此外， 181。Vision2 還具有極其強(qiáng)大的軟件環(huán)境、友好的操作界面和簡(jiǎn)單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)： 豐富的菜單欄； 可以快速選擇命令按鈕的工具欄； 一些源代碼文件窗口； 對(duì)話框窗口； 18 直觀明了的信息顯 示窗口。 KEIL C 基本操作 已經(jīng)安裝了 keil c 軟件電腦的桌面上會(huì)有 keil c 軟件的圖標(biāo)。用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)便可進(jìn)入 keil c 的工作界面。該界面與 Word 界面相類似，上邊是菜單欄，接著是快捷按鈕欄等。這里我們用到的部分菜單或快捷按鈕的中文含義已標(biāo)注在圖 ；用到的功能只是創(chuàng)建一個(gè)項(xiàng)目或打開一個(gè)已有的項(xiàng)目，創(chuàng)建或打開一個(gè)源程序文本等，最后把它編譯成我們需要的十六進(jìn)制文件。 圖 keil c工作界面 新建項(xiàng)目： 在 keil c 工作界面上用鼠標(biāo)左鍵點(diǎn)下拉 菜單“ Project”，在圖 所示彈出的菜單上點(diǎn)“ New Project”；桌面彈出圖 所示的“ Creat New Project”創(chuàng)建新項(xiàng)目對(duì)話框。在對(duì)話中的“保存在：”右側(cè)的文本框中選擇要保存項(xiàng)目文件的路徑，或新建一個(gè)目錄，如“ PJ1”；在“文件名：”右側(cè)的文本框中輸入項(xiàng)目的文件名，如“ led_light”；然后點(diǎn)“保存”按鈕。接著在出現(xiàn)的“ Select Device for Target ‘ Target 1’”對(duì)話框中直接按“確定”按鈕。這樣接完成了項(xiàng)目的創(chuàng)建，如圖 。此時(shí)在 keil c 工 作界面左側(cè)中間的“項(xiàng)目窗口” 19 中可以見到有一個(gè)項(xiàng)目“ Target 1”存在。 如果要打開一個(gè)已有的項(xiàng)目，則在 project 中點(diǎn)“ Open Project”，就會(huì)彈出一個(gè)與“ Creat New Project”創(chuàng)建新項(xiàng)目類似的對(duì)話框“ Select project file”選擇項(xiàng)目文件，類似地選擇文件存放的路徑，找到要打開的文件，最后點(diǎn)“打開”按鈕即可。 圖 創(chuàng)建項(xiàng)目 20 圖 設(shè)置項(xiàng)目文件名 21 圖 設(shè)置好項(xiàng)目文件名 22 圖 完成項(xiàng)目創(chuàng)建 建立目標(biāo)文件： 在建立目標(biāo)文件之前，首先要將文件添加到組里去。具體操作如下：在圖 中，將鼠 3 箭頭移至中間左邊項(xiàng)目窗口中的“ Source Group 1”前的圖標(biāo)上，再單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單項(xiàng)中選擇“ Add files to Group ‘ Source Group 1’”，在彈出的對(duì)話框中選擇剛才編輯保存好的源程序文件“ Text1”；需點(diǎn)“文件類型”右側(cè)文本框中的倒三角，在彈出的下拉菜單中選“ All files(*.*)” ，然后再找到程序文件“ Text1”。點(diǎn)“ Add”按鈕，再在彈出的對(duì) 23 話框中選擇文件類型，如“ Assembly language file”；再點(diǎn)“ Close”按鈕。若是 C 語(yǔ)言源程序文件“ ”；或匯編語(yǔ)言的源程序文件“ ”，則點(diǎn)“文件類型”右側(cè)文本框中的倒三角，在彈出的下拉菜單中選“ c source file”或“ asm source file”，然后再找到程序文件“ ”或“ ”。點(diǎn)“ Add”按鈕，再點(diǎn)“ Close”按鈕。此時(shí)按鈕建立目標(biāo)“ Build target”前的編譯當(dāng)前文件“ Translate current file”按鈕的顏色也變深了。而在中間左邊項(xiàng)目窗口中的“ Source Group 1”前多了一個(gè)“ +”號(hào)。點(diǎn)擊“ +”號(hào)，可以看到在“ Source Group 1”下面就有一個(gè)源程序文件圖標(biāo)。 完成上述操作后方可進(jìn)入建立目標(biāo)文件。通常先點(diǎn)編譯當(dāng)前文件“ Translate current file”，再建立目標(biāo)文件“ Build target”；或直接點(diǎn)重建目標(biāo)文件“ Rebuild all target files”。即可生成我們需要的后綴名為 HEX的十六進(jìn)制文件。上面提示“ 0 個(gè)錯(cuò)誤、 0個(gè)報(bào)警”。如果在編譯、連接中出現(xiàn)錯(cuò)誤，則可按照提示進(jìn)行檢查。這個(gè) . HEX 文件就是我們要下載到單片機(jī)中的程序文件。 24 圖 使用 C 語(yǔ)言編程的好處 將 C 向 MCU（俗稱單片機(jī)） 8051上的移植始于 80年代的中后期。客觀上講，C向 8051 MCU 移植的難點(diǎn)不少。如： （ 1） 8051 的非馮 諾依慢結(jié)構(gòu)（程序與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器空間分立），再加上片上又多了位尋址存儲(chǔ)空間； 25 （ 2） 片上的數(shù)據(jù)和程序存儲(chǔ)器空間過(guò)小和同時(shí)存在著向片外擴(kuò)展 它們的可能； （ 3） 片上集成外圍設(shè)備的被寄存器化（即 SFR），而并不采用慣用的 I/O地址空間； （ 4） 8051 芯片的派生門類特別多（達(dá)到了上百種之多），而 C語(yǔ)言對(duì)于它們的每一個(gè)硬件資源又無(wú)一例外地要能進(jìn)行操作。 這些都是過(guò)去以 MPU 為基礎(chǔ)的 C 語(yǔ)言所沒(méi)有的。經(jīng)過(guò) Keil/Franklin、Archmeades、 IAR、 BSO/Tasking 等公司艱若不懈的努力，終于于 90年代開始而趨成熟，成為專業(yè)化的 MCU 高級(jí)語(yǔ)言了。過(guò)去長(zhǎng)期困擾人們的所謂 “ 高級(jí)語(yǔ)言產(chǎn)生代碼太長(zhǎng)，運(yùn)行速度太慢，因此不適合單片機(jī)使用 ” 的 致使缺點(diǎn)已被大幅度地克服 [13]。目前， 8051上的 C語(yǔ)言的代碼長(zhǎng)度，已經(jīng)做到了匯編水平的 倍。 4K 字節(jié)以上的程度， C語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)更能得到發(fā)揮。至于執(zhí)行速度的問(wèn)題，只要有好的仿真器的幫助，找出關(guān)鍵代碼，進(jìn)一步用人工優(yōu)化，就可很簡(jiǎn)單地達(dá)到十分美滿的程度。如果談到開發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)、程序堅(jiān)固等方面的話，則 C 語(yǔ)言的完美絕非匯編語(yǔ)言編程所可比擬的。今天，確實(shí)已經(jīng)到MCU 開發(fā)人員拿起 C語(yǔ)言利器的時(shí)候了。 下面結(jié)合 8051 介紹單片機(jī) C 語(yǔ)言的優(yōu)越性： 不懂得單片機(jī)的指令集，也能夠編寫完美的單片 機(jī)程序； 無(wú)須懂得單片機(jī)的具體硬件，也能夠編出符合硬件實(shí)際的專業(yè)水平的程序； 不同函數(shù)的數(shù)據(jù)實(shí)行覆蓋，有效利用片上有限的 RAM空間； 程序具有堅(jiān)固性：數(shù)據(jù)被破壞是導(dǎo)致程序運(yùn)行異常的重要因素。 C 語(yǔ)言對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了許多專業(yè)性的處理，避免了運(yùn)行中間非異步的破壞； C 語(yǔ)言提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型（數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針等），極大地增強(qiáng)了程序處理能力和靈活性； 提供 auto、 static、 const 等存儲(chǔ)類型和專門針對(duì) 8051 單片機(jī)的 data、idata、 pdata、 xdata、 code 等存儲(chǔ)類型 ，自動(dòng)為變量合理地分配地址； 提供 small、 pact、 large 等編譯模式，以適應(yīng)片上存儲(chǔ)器的大??； 26 中斷服務(wù)程序的現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)和恢復(fù)，中斷向量表的填寫，是直接與單片機(jī)相關(guān)的，都