【文章內(nèi)容簡介】 通過插針引出，然后接上正反轉(zhuǎn)的外部電路，從而實現(xiàn)電動機的正反轉(zhuǎn)控制。 15 第四章 軟件設(shè)計 系統(tǒng)的軟件設(shè)計也是工具系統(tǒng)功能的設(shè)計。 本次設(shè)計是采用 C語言編輯程序， 軟件的設(shè)計主要包括執(zhí)行軟件（完成各種實質(zhì)性功能）的設(shè)計和監(jiān)控軟件的設(shè)計。軟件設(shè)計通常要考慮以下幾個方面的問題： （ 1）根據(jù)軟件功能要求，將系統(tǒng)軟件劃分為若干個相對獨立的部分，設(shè)計出合理的總體結(jié)構(gòu)，使軟件開發(fā)清晰、簡潔和流程合理； （ 2）培養(yǎng)良好的編程風格，如考慮結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計、實行模塊化、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)學模型，通過仿真提高系統(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，實施軟件工程； （ 7）注意軟件的抗干擾設(shè)計，提高系統(tǒng)的可靠性。 KEIL C 軟件 KEIL C 簡介 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，內(nèi)嵌多種符合當前工業(yè)標準的開發(fā)工具，可以完成從工程建立到管理、編譯、鏈接、目標代碼的生成、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)生代碼的準確性和效率方面達到了較高的水平，而且可以附加靈活的控制選項，在開發(fā)大型項目時非常理想 [12]。 Keil C51 集成開發(fā)環(huán)境的主要功能有以下幾點： 181。Vision2 for Windows：是一個集成開發(fā)環(huán)境，它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個功能強大的環(huán)境中； C51 國際際準化 C 交叉編譯 器：從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊； 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模塊，生成絕對目標模塊； LIB51 庫管理器：從目標模塊生成連接器可以使用的庫文件； OH51 目標文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器，從絕對目標模塊生成 Intel Hex 文件； RTX51實時操作系統(tǒng)：簡化了復雜的實時應用軟件項目的設(shè)計。 這個工具套件是為專業(yè)軟件開發(fā)人員設(shè)計的，但任何層次的編程人員都可以使用，并獲得 80C51 單片機的絕大部分應用。 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 系列微控制器的復雜嵌入式應用程序。專業(yè)開發(fā)套件可針對 80C51 及其所有派生系列進行配置使用。 DK51 開發(fā)套件。 DK51 開發(fā)套件是 PK51 的精簡版，它不包括 RTX51 Tiny實時操作系統(tǒng)。開發(fā)套件可針對 80C51 及其所以派生系列進行配置使用。 CA51 編譯器套件。如果開發(fā)者只需要一個 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。這個套件包括了要建立嵌入式應用的所有工具軟件，可針對 80C51 及其所有派生系列進行配置使用。 A51 匯編器套件。 A51 匯編器套件包括一個匯編器和創(chuàng)建嵌入式應用所需要的所有工具。它可針對 80C51 及其所有派生系列進行配置使用。 RTX51 實時操作系統(tǒng)（ FR51）。 RTX51 實時操作系統(tǒng)是 80C51 系列微控制器的一個實時內(nèi)核。 RTX51 Full 提供 RTX51 Tiny 的所以功能和一 些擴展功能，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 /定位器和目標文件至 Hex 格式轉(zhuǎn)換器， 181。Vision2 可以自動完成編譯、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 語言標準，支持 C 17 語言的所有標準特性。另外，還增加了幾個可以直接支持 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 庫管理器 LIB51 庫管理器可以從由匯編器和編譯器創(chuàng)建的目標文件建立目標庫。這些庫是按規(guī)定格式排列的目標模塊，可在以后被鏈接器所使用。當鏈接器處理一個庫時，僅僅使用了庫中程序使用了的目標模塊而不是全部加以引用。 BL51 連接器 /定位器 BL51 鏈接器使用從庫中提取出來的目標模塊和有編譯器、匯編器生成的目標模塊，創(chuàng)建一個絕對地址目標模塊。絕對地址目標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行快速、可靠的程序調(diào)試。調(diào)試器包括一個高速模擬器，可以使用它模擬整個 80C51 系統(tǒng)，包括片上外圍器件和外部硬件。當從器件數(shù)據(jù)庫選擇器件時，這個器件的屬性會被自動配置。 181。Vision2 硬件調(diào)試器 181。Vision2 調(diào)試器提供了幾種在實際目標硬件上測試程序的方法。安裝MON51 目標監(jiān)控器到目標系統(tǒng)，并通過 Monitor51 接口下載程序；使用高級GDI接口，將 181。Vision2調(diào)試器與多功能 EDA軟件 Proteus相連接，通過 181。Vision2的人機交互環(huán) 境可實現(xiàn)仿真操作。 RTX51 實時操作系統(tǒng) RTX51 實時操作系統(tǒng)是針對 80C51 為控制器系列的一個多任務內(nèi)核。 RTX51實時內(nèi)核簡化了需要對實時事件進行反應的復雜應用的系統(tǒng)設(shè)計、編程和調(diào)試。這個內(nèi)核完全集成在 C51 編譯器中，使用非常簡單。任務描述表和操作系統(tǒng)的一致性由 BL51 鏈接 /定位器自動進行控制。 此外， 181。Vision2 還具有極其強大的軟件環(huán)境、友好的操作界面和簡單快捷的操作方法，主要表現(xiàn)在以下幾點： 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有 keil c 軟件的圖標。用鼠標左鍵雙擊該圖標便可進入 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注在圖 ；用到的功能只是創(chuàng)建一個項目或打開一個已有的項目，創(chuàng)建或打開一個源程序文本等，最后把它編譯成我們需要的十六進制文件。 圖 keil c工作界面 新建項目： 在 keil c 工作界面上用鼠標左鍵點下拉 菜單“ Project”，在圖 所示彈出的菜單上點“ New Project”；桌面彈出圖 所示的“ Creat New Project”創(chuàng)建新項目對話框。在對話中的“保存在：”右側(cè)的文本框中選擇要保存項目文件的路徑，或新建一個目錄，如“ PJ1”；在“文件名：”右側(cè)的文本框中輸入項目的文件名，如“ led_light”；然后點“保存”按鈕。接著在出現(xiàn)的“ Select Device for Target ‘ Target 1’”對話框中直接按“確定”按鈕。這樣接完成了項目的創(chuàng)建，如圖 。此時在 keil c 工 作界面左側(cè)中間的“項目窗口” 19 中可以見到有一個項目“ Target 1”存在。 如果要打開一個已有的項目，則在 project 中點“ Open Project”，就會彈出一個與“ Creat New Project”創(chuàng)建新項目類似的對話框“ Select project file”選擇項目文件，類似地選擇文件存放的路徑，找到要打開的文件，最后點“打開”按鈕即可。 圖 創(chuàng)建項目 20 圖 設(shè)置項目文件名 21 圖 設(shè)置好項目文件名 22 圖 完成項目創(chuàng)建 建立目標文件： 在建立目標文件之前，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目窗口中的“ Source Group 1”前的圖標上，再單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單項中選擇“ Add files to Group ‘ Source Group 1’”，在彈出的對話框中選擇剛才編輯保存好的源程序文件“ Text1”；需點“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“ Add”按鈕，再在彈出的對 23 話框中選擇文件類型，如“ Assembly language file”；再點“ Close”按鈕。若是 C 語言源程序文件“ ”；或匯編語言的源程序文件“ ”，則點“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“ Add”按鈕，再點“ Close”按鈕。此時按鈕建立目標“ Build target”前的編譯當前文件“ Translate current file”按鈕的顏色也變深了。而在中間左邊項目窗口中的“ Source Group 1”前多了一個“ +”號。點擊“ +”號，可以看到在“ Source Group 1”下面就有一個源程序文件圖標。 完成上述操作后方可進入建立目標文件。通常先點編譯當前文件“ Translate current file”，再建立目標文件“ Build target”；或直接點重建目標文件“ Rebuild all target files”。即可生成我們需要的后綴名為 HEX的十六進制文件。上面提示“ 0 個錯誤、 0個報警”。如果在編譯、連接中出現(xiàn)錯誤，則可按照提示進行檢查。這個 . HEX 文件就是我們要下載到單片機中的程序文件。 24 圖 使用 C 語言編程的好處 將 C 向 MCU（俗稱單片機） 8051上的移植始于 80年代的中后期?？陀^上講，C向 8051 MCU 移植的難點不少。如： （ 1） 8051 的非馮 諾依慢結(jié)構(gòu)（程序與數(shù)據(jù)存儲器空間分立），再加上片上又多了位尋址存儲空間； 25 （ 2） 片上的數(shù)據(jù)和程序存儲器空間過小和同時存在著向片外擴展 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（達到了上百種之多），而 C語言對于它們的每一個硬件資源又無一例外地要能進行操作。 這些都是過去以 MPU 為基礎(chǔ)的 C 語言所沒有的。經(jīng)過 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 高級語言了。過去長期困擾人們的所謂 “ 高級語言產(chǎn)生代碼太長，運行速度太慢，因此不適合單片機使用 ” 的 致使缺點已被大幅度地克服 [13]。目前， 8051上的 C語言的代碼長度，已經(jīng)做到了匯編水平的 倍。 4K 字節(jié)以上的程度， C語言的優(yōu)勢更能得到發(fā)揮。至于執(zhí)行速度的問題，只要有好的仿真器的幫助，找出關(guān)鍵代碼，進一步用人工優(yōu)化，就可很簡單地達到十分美滿的程度。如果談到開發(fā)速度、軟件質(zhì)量、結(jié)構(gòu)嚴謹、程序堅固等方面的話，則 C 語言的完美絕非匯編語言編程所可比擬的。今天，確實已經(jīng)到MCU 開發(fā)人員拿起 C語言利器的時候了。 下面結(jié)合 8051 介紹單片機 C 語言的優(yōu)越性： 不懂得單片機的指令集，也能夠編寫完美的單片 機程序； 無須懂得單片機的具體硬件，也能夠編出符合硬件實際的專業(yè)水平的程序； 不同函數(shù)的數(shù)據(jù)實行覆蓋，有效利用片上有限的 RAM空間； 程序具有堅固性：數(shù)據(jù)被破壞是導致程序運行異常的重要因素。 C 語言對數(shù)據(jù)進行了許多專業(yè)性的處理，避免了運行中間非異步的破壞； C 語言提供復雜的數(shù)據(jù)類型（數(shù)組、結(jié)構(gòu)、聯(lián)合、枚舉、指針等），極大地增強了程序處理能力和靈活性； 提供 auto、 static、 const 等存儲類型和專門針對 8051 單片機的 data、idata、 pdata、 xdata、 code 等存儲類型 ，自動為變量合理地分配地址； 提供 small、 pact、 large 等編譯模式，以適應片上存儲器的大??； 26 中斷服務程序的現(xiàn)場保護和恢復，中斷向量表的填寫，是直接與單片機相關(guān)的，都