programacion en c

Programacin en Cdel uC 8051

Informtica Industrial

Sebastin TornilOctubre 2007

2Programacin en C del uC 8051

Programacin en C del uC 8051

Ensamblador, lenguajes de alto nivel y C ANSI C C51 Ejemplos


C estndar

C para C 8051


Ensamblador, lengs de alto nivel y C

Programacin en ensamblador: bajo nivel de abstraccin:

datos simples instrucciones y modos de direccionamiento

rudimentarios y no totalmente compatibles entre s control de flujo bsico mediante instrucciones de

comparacin y salto gestin directa del paso de parmetros

cdigo no portable, totalmente dependiente del lenguaje y los recursos del micro cdigo eficiente




Programacin en lenguaje de alto nivel: alto nivel de abstraccin:

datos estructurados: enumerados, tablas, records potentes estructuras para control de flujo: estructuras

condicionales (if-else), bucles (for, while, ...) ocultacin del paso de parmetros

mayor portabilidad: separacin entre cdigo independiente de los

recursos y cdigo dependiente (drivers) cdigo menos eficiente




El lenguaje C: creado en 1972 por D. Ritchie para la programacin del

S.O. UNIX lenguaje de medio nivel (entre ensamblador y alto nivel) permite acceso directo a memoria y a dispositivos E/S eficiencia del cdigo generado gracias a una sintaxis

concisa y la existencia de compiladores eficientes permite programacin modular: funciones y estructuras

de datos portabilidad ampliamente utilizado en la programacin de Cs




ANSI C y C51: C es un lenguaje de alto nivel independiente del micro

cuya sintaxis estndar se conoce como ANSI C para poder aprovechar las caractersticas particulares del

8051 (organizacin de memoria, instrucciones de manipulacin de bits, acceso a puertos) existe una extensin del estndar conocida como C51




Ejemplo: inc/dec P6 en funcin de P4.7


USES 80537ORG 8000H

LEDS EQU 20hINICIO MOV LEDS,#00H

MOV P6,LEDSLOOP JB P4.7,CONTAR

DEC LEDSSJMP VISUAL

CONTAR INC LEDSVISUAL MOV P6,LEDS

MOV R1,#0AHACALL RETARDOAJMP LOOP

RETARDO MOV R2,#0FFHRETARD2 MOV R3,#0FFH

DJNZ R3,$DJNZ R2,RETARD2DJNZ R1,RETARDORETEND

#include sbit SWITCH = P4^7;void retardo (unsigned int n);void main(){

unsigned char leds=0;while (1){

if (SWITCH==1)leds++;

elseleds--;

P6 = leds;retardo(0x0A);

}}void retardo (unsigned int n){

unsigned int i,j;for (i=0;i


Estructura general y sintaxis

Estructura general de un programa C:/* ... */...

void main(void){

...}

programaprincipal


comentariosdirectivas

variables globalesdeclaracin funciones

programacinfunciones

los comentarios pueden aparecer en cualquier punto del

programa

la programacin de funciones puede

aparecer junto con la declaracinvariables

instrucciones



Ejemplo:/* clculo del permetro del crculo*/#include #define PI 3.1416void main(void){

float radio,perimetro;scanf(%f,&radio);perimetro = 2*PI*radio;printf(%f,perimetro);

}

declaracinde variables

lectura deteclado

escritura porpantalla

clculo y asignacin


inclusin de declaracin de

funcionesdeclaracin

de constantes



Generalidades de la sintaxis de C: los comentarios se enmarcan entre /* ... */ ; para

comentarios de una lnea // ... inclusin de ficheros: #include las secuencias de instrucciones se enmarcan entre llaves

{...} debe colocarse un punto y coma ; tras cada instruccin el lenguaje distingue minsculas de maysculas; las

palabras clave en minscula



Datos elementales y operaciones

Tipos de datos: identificadores bsicos

char entero de 8 bitsint entero de 16/32 bits, depende de y compiladorfloat real de simple precisin, normalm. 32 bitsdouble real de doble precisin, normalm. 64 bits

modificadoresunsigned entero sin signo, aplicable a char e intshort tamao pequeo, aplicable a intlong tamao grande, aplicable a int y double


short int



Constantes y variables: declaracin de constantes

declaracin de variables

#define identificador valor

id_tipo id_var_1, ..., id_var_n;

nombre dela constante

valor

identificadorde tipo

+ modificador

nombres delas variables


#define PI 3.1416void main(void){

unsigned int a;char b = 0;float x,y;...

}inicializacinde la variable

ejemplo



Operadores bsicos: asignacin

= actualiza una variable con el resultado de una secuencia de operaciones

aritmticos+ suma- resta* producto/ divisin, entera/real en funcin de operandos% resto de la divisin entera-- decremento++ incremento




compuestos+= suma y actualizacin de variable-= resta y actualizacin*= producto y actualizacin/= cociente y actualizacin%= resto y asignacin

ejemplos


char a=1;int b=3;float x;

a = a+1;a++;a+=1;b = b%2;x = (float)(b/2);



Manipulacin de bits: operadores de bits

~ complemento lgico (NOT) bit a bit& producto lgico (AND)| suma lgica (OR)^ suma exclusiva (XOR)> desplazamiento hacia la derecha

ejemplos


unsigned char a=0x33;a = a & 0x0F;a = a | 0xF0;a = a>>2;

00110011000000111111001100111100

0x indica valorhexadecimal

la & se utiliza para poner bits a 0

la | se utiliza para poner bits a 1

utilizada en acceso a dispositivosaplicables a tipos de datos enteros



Operadores relacionales y lgicos: relacionales

< menor estricto> mayor estricto= mayor o igual= = igual!= diferente

operadores lgicos! negacin lgica (NOT)&& producto lgico (AND)|| suma lgica (OR)


utilizados encontrol de flujo

el compilador de C interpreta que 0 es falso y cualquier otra cosa cierto; devuelve 0 cuando el resultado de una operacin relacional o lgica es falso y 1 cuando es cierto



Evaluacin de expresiones: los parntesis se evalan de dentro hacia fuera los operadores tienen diferentes prioridades

operadores de misma prioridad se evalan de izquierda a derecha

! ++ --* / %+ ->< >=== !=&|&&||= += -= *= /= %=

prioridad


+

-


Entrada/Salida

Salida estndar: declaracin en stdio.h sintaxis: la cadena de control especifica el formato y nmero de

argumentos (valores a mostrar) y el texto asociado formato de un argumento:

lista de argumentos separados por comas; los argumentos son las variables o expresiones cuyo valor se ha de mostrar

printf(cadena_control,lista_argumentos);

%c carcter%d entero%u entero sin signo%f float/double%s cadena de carcteres


pantalla


Entrada/Salida

ejemplos#include

unsigned int a=2;char car=a; float x=1.0;

printf(El valor de a es %u,a);

printf(El valor de a es %u y el de car es %c,a,car);

printf(El doble del valor de x es %f \n,2*x);salto de lnea



Entrada/Salida

Entrada estndar: declaracin - stdio.h sintaxis: los argumentos son los nombres variables en que se han

de almacenar los valores leidos; cada nombre debe ir precedido por el smbolo & ejemplo

scanf(lista_argumentos)

int num;printf(Introduce un valor entero:);scanf(%d,&num);


teclado


ejemplo

Control de flujo

Estructura if-else: sintaxis

if (expr_logica_1){

sec_instr_1}else if (expr_logica_2){

sec_instr_2}...else{

sec_instr_n}

opcionales

condicininstrucciones ejecutadas si

se cumple la condicin


if ((x>=y)&&(x>=z))max = x;

else if (y>=z)max = y;

elsemax = z;

opcionalessi slo 1

instruccin


Control de flujo

Estructura switch: sintaxis

switch (expresion){

case valor_1:sec_instr_1;break;

...case valor_m:

sec_instr_m;break;

default:sec_instr_n

}

variable/expresinde tipo entero

opcional

valor/sec.valores

separadospor comas

salto al fin switch


switch (a){

case 1,2:b=1;

case 2:c=1;break;

default:b=3;

}

ejemplo

ejecutadas si la expresin toma uno de los valores

opcional

ejecutadas si el valor de la expresin no iguala uno especificado en los casos


Control de flujo

Bucle for: sintaxis

for (instruccion; expr_logica; instruccion){

sec_intrucciones}

inicializacinprevia

condicin deiteracin

actualizacin alfin cada iteracin

instrucciones ejecutadasa cada iteracin


for (i=1;i


Control de flujo

Bucle while: sintaxis

Bucle do-while: sintaxis

while (expr_logica){

sec_instrucciones}


i = 1;while (i


Datos estructurados

Tablas (arrays): declaracin

acceso indexado

id_tipo id_var[valor_1]...[valor_n];

tipo de loselementos

nombrede la tabla

dim = ntamaos de lasdimensiones

id_var[indice_1]...[indice_n]

nombredel array

ndices(comenzando por 0)


permiten guardar un conjunto de datos del mismo tipo

int matriz[2][3];for (i=0;i


Funciones

Declaracin de funciones: sintaxis

parmetros por valor por referencia

id_tipo id_funcion(esp_param_1,...,esp_param_n);tipo del resultado

void sin resultadonombre dela funcin parmetros formales

id_tipo id_parametroid_tipo *id_parametro

tipo nombre


la funcin recibe un valor,

un dato de entradarecibe la @ de una variable del programa que la llama, donde puede encontrar un dato de entrada y/o dejar un resultado

cabecera


Funciones

ejemplos

Programacin de funciones: sintaxis

acceso a parmetros por valor como a variables acceso a parmetros por referencia devolucin de resultados

int potencia(float base, int exp, float *pot);

entradas

resultado

cdigode error

resultadoentradas

*id_parametroreturn (expresion);


float potencia(float base, int exp);


Funciones

ejemploint potencia(float base, int exp, float *pot){

unsigned int i;float result=1;if (exp


Funciones

ejemplo:

int potencia(float base, int exp, float *pot){...}

void main(){

int err, exponente=-1;float base=3.0,result;...err = potencia(2.0,3,&result);err = potencia(base,exponente,&result);

}

result 8.0err 0

result 1.0err -1


parmetros y variables locales de la funcin pueden coincidir en nombre

con variables del programa


Funciones

Funcionamiento del ejemplo:


int potencia(float base, int exp, float *pot){

unsigned int i;float result=1;if (exp


C51

Tipos de datos Acceso a dispositivos Interrupciones Keil


entorno de desarrollo


Tipos de datos

Tipos de datos en C51:


unsigned char 8 bits 0 255char 8 bits -128 127unsigned int 16 bits 0 65535int 16 bits -32768 32767unsigned long 32 bits 0 4294967295long 32 bits -2147483648 2147483648float 32 bits +/-1.175E-38 +/-3.403E+38

Identificador Tamao Rango


Acceso a dispositivos

Acceso a registros: el tipo de datos sfr permite el acceso a los registros de los

dispositivos del micro

la declaracin puede aparecer en el fichero del programa o en un fichero externo con extensin .h

IE se manipula como cualquier variable char (8 bits)


sfr IE = 0xA8;...

IE = IE|0x80;

sfr IE = 0xA8;#include ...

IE = IE|0x80;

reg51.h



Acceso a bits: el tipo sbit permite el acceso individual a bits de registros

el registro ha de ser direccionable bit a bit (en caso contrario utilizar operadores de bits y mscaras sobre el registro completo, como en transparencia anterior) no son vlidos:


IE.7 = 1;

sbit EA = IE^7;sbit EA = 0xA8^7;sbit EA = 0xAF;...

EA = 1;

equivalentes

IE^7 = 1;



Ejemplo: coche fantstico en LEDS colgados de P6


sfr P6 = 0xFA;void retardo (unsigned int n){

unsigned int i,j;for (i=0;i


Interrupciones el compilador genera cdigo ensamblador

para salvar en la pila los registros utilizados por la rutina: ACC, B, DPTR, PSW, R0-R7

correspondiente al cdigo C de la funcin para restaurar de la pila los registros salvados acaba con RETI instruccin de salto a la rutina en la entrada

correspondiente del V.I.


void RSI (void) interrupt n{

....}

ORG 8*n+3LJMP RSI...

RSI: PUSH ACC...POP ACCRETI


Interrupciones

Ejemplo: coche fantstico utilizando Timer0


void RSI_Timer0(void) interrupt 1{

TH0 = 0x00;TL0 = 0x00;P6 = P6


Keil

Proceso de desarrollo:


main.c main.objC51

cmo se obtiene el ejecutable a partir del fuente?

?.c ?.objC51

?.asm ?.objA51

A51startup.asm startup.obj

main.lst

c51*.lib

BL51 main.binmain.hex

main.m51

opciones de ubicacin de

datos y cdigo en memoria


Keil

C51 compiler para cada fichero fuente (*.c) genera un fichero objeto

(*.obj) que contiene cdigo mquina reubicable adicionalmente genera un listado (*.lst) con

informacin del cdigo ensamblador generado A51 assembler

procesa los ficheros fuente en ensamblador (*.asm) BL51 linker+locator

enlaza los diferentes objetos y les proporciona una ubicacin fija en memoria, dando lugar al ejecutable (*.bin) o al HEX (*.hex)

genera un listado (*.m51) con informacin sobre la ubicacin de cdigo y datos en memoria



Keil

KEIL entorno de desarrollo IDE interfaz de usuario, incluye editor C51, A51, BL51 C51*.lib libreras estndar startup.asm cdigo de inicializacin



Keil

Opciones de configuracin: suponiendo que el cdigo se ha de ejecutar en las placas

del laboratorio, con variables en memoria interna y cdigo en RAM externa a partir de la @ 8000h

modificacin del fichero startup.a51


...CSEG AT 8000h

?C_STARTUP: LJMP STARTUP1...

sita una instruccin de salto al cdigo

de inicializacin en la direccin especificada


Keil

ubicacin de variables en memoria interna:



Keil

ubicacin del vector de interrupciones:



Keil

ubicacin de cdigo:



Keil

generacin del fichero HEX:



Keil

generacin de ficheros lst y m51:



Ejemplos

Prctica 4 Reloj digital



Prctica 4

Montaje HW:

Objetivo: contaje sobre display

Posibles soluciones:1 rutina de incremento BCD3 incremento en binario y rutina de conversin a BCD4 utilizacin del Timer0 para temporizacin incremento



Prctica 4

Solucin 1



Prctica 4Informtica Industrial


Prctica 4

Solucin 2





Prctica 4

Solucin 3





Reloj digital

Montaje HW:

Funcionamiento: visualizacin dinmica de horas y minutos parpadeo de los separadores cada medio segundo SEL permite seleccionar entre modos: normal,

incremento horas, dec. horas, inc. minutos, dec. minutos MOD incrementa/decrementa horas/minutos segn SEL


trafo comp

T0

/INT0

/INT1

87C51

ABCD

4511

P2.0P2.1P2.2P2.3

a

g

P2.4

P2.5P2.6

74156

BA

1Y01Y11Y21Y3

20 ms

SEL

+Vcc4584

MOD

+Vcc4584


Reloj digital

Solucin:



Reloj digitalInformtica Industrial

programacion en c

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