摘要: 以例舉的方式，闡述單片機(jī)C語言編程中有關(guān)標(biāo)志位的自定義以及對于其當(dāng)前狀態(tài)的保存問題。從標(biāo)志位的理念著手，探討在單片機(jī)C語言編程中自定義標(biāo)志位的必要性、自定義標(biāo)志位保存的必要性，以及自定義標(biāo)志位保存的幾種具體的操作方法。
引言
在現(xiàn)有的教課書及相關(guān)文章中，都難得提到在單片機(jī)C語言編程中對于自定義“位”的狀態(tài)進(jìn)行保存的理念。
當(dāng)單片機(jī)C語言編程中提及“位”的概念時，人們自然會想到狀態(tài)字PSW中PSW.5的F0與PSW.1的F1兩個用戶通用標(biāo)志位。這兩個標(biāo)志位均可參與布爾運算、“位”控操作，也可隨狀態(tài)字PSW一起保存。但是，往往會忽視這一點：在一些特定的情況下，如在C語言編程的中斷服務(wù)程序中，對狀態(tài)字PSW中PSW.5的F0與PSW.1的F1這兩個用戶標(biāo)志位的操作可能是無效的。如：
void EX1_ISR() interrupt 2 {//外部中斷1
static unsigned int tempaddr;//定義接收地址緩存
static unsigned int tempkey;//定義接收數(shù)據(jù)緩存
unsigned int timecnt;
timecnt=TH1*256+TL1;
TH1=0;
TL1=0;
TR1=1;//定時器1啟動
F0=～F0;//取反F0
if(F0) {
tempaddr=tempaddr<<1;
}
else {
tempkey=tempkey<<1;
}
}
以上是一段單片機(jī)外部中斷1的中斷服務(wù)程序，乍看似乎沒什么問題，仿真調(diào)試時也能通過“編輯”。但實際上這是一段錯誤的程序——其中對“F0”用戶標(biāo)志位的“取反”操作是達(dá)不到其預(yù)期效果的。因為對“F0”用戶標(biāo)志位的“取反”操作是在中斷服務(wù)程序中進(jìn)行的。在進(jìn)入中斷時，C語言自動會保護(hù)“中斷現(xiàn)場”——將程序指針PC、累加器ACC、狀態(tài)字PSW等壓入堆棧保護(hù)起來……直到中斷返回時彈出堆棧并覆蓋了中斷服務(wù)時的變值，恢復(fù)到壓入堆棧之前的原樣。因此，狀態(tài)字PSW中的F0也不例外，如果壓入堆棧之前F0是處于邏輯“0”狀態(tài)，中斷返回后還是復(fù)原成邏輯“0”狀態(tài)——不管中斷服務(wù)程序中怎么取反改變——也就是說，在中斷服務(wù)程序中試圖改變F0之值的操作是有失偏頗的。對于上文例舉的那段中斷服務(wù)程序來說，若F0的初始狀態(tài)為邏輯“0”，即進(jìn)入中斷服務(wù)之前和中斷返回之后總是邏輯“0”，那么進(jìn)入執(zhí)行“F0=～F0”指令后F0總是邏輯“1”，因而接下運行的是“if(F0)”下花括號中“tempaddr=tempaddr<<1;”指令，而“else”下花括號中“tempkey=tempkey<<1”指令永遠(yuǎn)也運行不到。所以，若要中斷服務(wù)程序達(dá)到預(yù)期的效果——“if(F0)”下花括號中的指令與“else”下花括號中的指令輪番運行，必須設(shè)立一個不受中斷現(xiàn)場保護(hù)等影響的自定義標(biāo)志位。
1自定義標(biāo)志“位”的保存
在C語言編程中，自定義標(biāo)志位的運用概率很大，有的一個程序中就會有好多的自定義標(biāo)志位，且其中幾個可能是必須要保存的。譬如有些控制器件中對一些控制狀態(tài)進(jìn)行保持，即使是停電之后再來電了這種控制狀態(tài)依然能保持不變——這就牽涉到保存問題。
例舉2：我們曾搞過一個鐳射投影屏幕升降的無線遙控裝置。這個以單片機(jī)為核心的控制裝置與屏幕升降的卷動電機(jī)等都安裝固定在一個直徑不足50 mm的狹長鐵桶里面，因此裝入或拆卸都非常麻煩。為了一次性成功——避免再次拆卸裝入的麻煩，在用C語言編程時我特意多用了一個自定義的標(biāo)志位——翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”。因為無線遙控手柄上的向上“▲”、暫?！啊觥薄⑾蛳隆皑嫛钡逆I標(biāo)志都已是做定的，因此，如果由于接線等失誤導(dǎo)致按向下“▼”鍵時投影屏幕向上卷、按向上“▲”鍵時投影屏幕卻向下伸……有了“switch_sign”自定義的標(biāo)志位就不用怕這些了。相關(guān)的C語言程序段如下：
#defineuint unsigned int
#defineuchar unsigned char
uint Decode_addr，Decode_key,addr；
sbit JD1_out=P0^4;//定義繼電器1控制輸出端
sbit JD2_out=P0^5;//定義繼電器2控制輸出端
sbit BEEP=P0^3;//定義蜂鳴聲響輸出
bit bdata switch_sign;//自定義的翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位（應(yīng)作全局變量定義）
voidTelecontrol_Data() {
……
if(Decode_addr==0x5535) {//地址碼核對
if(Decode_key==0x00C0) {//“▲”鍵碼核對
BEEP=1;//蜂鳴聲響輸出
if(switch_sign) {//翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位
JD1_out=0;//繼電器1控制輸出端
JD2_out=1; //繼電器2控制輸出端
}
else {
JD1_out=1;//繼電器1控制輸出端
JD2_out=0;//繼電器2控制輸出端
}
}
if(Decode_key==0x0030) {//“■”鍵碼核對
BEEP=1;//蜂鳴聲響輸出
JD1_out=0;//繼電器1控制輸出端
JD2_out=0;//繼電器2控制輸出端
}
if(Decode_key==0x000C) {//“▼”鍵碼核對
BEEP=1;//蜂鳴聲響輸出
if(switch_sign) {//翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位
JD1_out=1;//繼電器1控制輸出端
JD2_out=0;//繼電器2控制輸出端
}
else {
JD1_out=0;//繼電器1控制輸出端
JD2_out=1;//繼電器2控制輸出端
}
}
}
if(Decode_addr==0x5D35) {//取反操作糾正時地址碼核對
if(Decode_key==0x00C0) {//“▲”鍵碼核對
BEEP=1;//蜂鳴聲響輸出
switch_sign=~switch_sign; //取反一次翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位
save_data();//調(diào)用保存數(shù)據(jù)子程序
}
}
}
從上面這段遙控數(shù)據(jù)處理子程序可以看到：在任何時候兩個繼電器的控制輸出端JD1_out與JD2_out至多只能開一個。當(dāng)遙控“▲”鍵按下有效時，翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的邏輯“0”或邏輯“1”狀態(tài)將決定兩個繼電器的控制輸出端JD1_out與JD2_out的一開一關(guān)，或一關(guān)一開；同理，當(dāng)遙控“▼”鍵按下有效時也會得到與“▲”鍵按下相反的類同效果……也就是說，只要改變翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的邏輯狀態(tài)，就能改變兩個繼電器控制輸出端誰“開”誰“關(guān)”的控制輸出狀態(tài)。亦即，在同一個遙控按鍵按下時（如“▲”鍵按下），標(biāo)志位“switch_sign”的邏輯狀態(tài)不同，兩個繼電器控制輸出端誰“開”誰“關(guān)”的控制輸出狀態(tài)也將不同。其中的蜂鳴聲響提示按鍵操作是否有效。
投影屏幕升降的動力電機(jī)是一個AC 220V的交流電機(jī)，圖1是電機(jī)控制電路的簡圖。由此可見，當(dāng)繼電器JD1閉合，JD2斷開時，電機(jī)M中的L1為主繞組，L2為啟動副繞組，電機(jī)將一個方向運轉(zhuǎn)；當(dāng)繼電器JD1斷開，JD2閉合時，電機(jī)M中的L1為啟動副繞組，而L2為主繞組了，電機(jī)將以原來的反方向運轉(zhuǎn)。結(jié)合上文，改變翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的邏輯狀態(tài)→改變兩個繼電器控制輸出端誰“開”誰“關(guān)”的控制輸出狀態(tài)→改變電機(jī)的運轉(zhuǎn)方向→投影屏幕的升降狀態(tài)。也就是說，改變翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的邏輯狀態(tài)，就可糾正遙控電機(jī)運轉(zhuǎn)方向及其投影屏幕的升降狀態(tài)。將遙控按鍵與投影屏幕升降的對應(yīng)關(guān)系協(xié)調(diào)后，必須保存自定義的標(biāo)志位“switch_sign”當(dāng)前的邏輯狀態(tài)，否則，斷電后下一次上電復(fù)位初始化，又可能要出洋相了。
從例舉2的程序中還可以看到，翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的取反操作也是用同一個遙控器上的“▲”鍵來執(zhí)行的，只是在遙控器的地址編碼上動了點手腳——改變了一下地址編碼（0x5D35），待操作對應(yīng)協(xié)調(diào)后再改回到原來的地址編碼（0x5535）。
2保存1個字節(jié)來復(fù)原自定義標(biāo)志“位”
自定義標(biāo)志“位”的保存及其復(fù)原有很多種方法，我曾嘗試過幾種方法。例3是一種保存1個字節(jié)來復(fù)原1個自定義標(biāo)志位的方法，具體操作如下：
static unsigned char current_dat；//定義一個通用的輔助字節(jié)變量
bit bdata switch_sign；//自定義的翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位（應(yīng)作全局變量定義）
……
switch_sign=~switch_sign;//取反1次翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位
if(switch_sign) {//判斷switch_sign是邏輯“1”還是邏輯“0”
current_dat=0xA5;//對通用的輔助字節(jié)變量賦值
}
else {
current_dat=0x00;//通用的輔助字節(jié)變量
}
save_data();//調(diào)用保存數(shù)據(jù)子程序
BEEP=1;//蜂鳴聲響輸出
以上程序是：取反翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”后，若“switch_sign”為邏輯“1”狀態(tài)，就給通用的輔助字節(jié)變量“current_dat”賦值“0xA5”（當(dāng)然，這數(shù)據(jù)由你自己隨意定）；若“switch_sign”為邏輯“0”狀態(tài)，則給通用的輔助字節(jié)變量“current_dat”賦值“0x00”（這數(shù)據(jù)也是自己隨意定的，只要與前面那個不一樣就是了），然后調(diào)用保存數(shù)據(jù)程序?qū)⑼ㄓ玫妮o助字節(jié)變量“current_dat”保存起來。這樣，即使斷電了翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”的當(dāng)前狀態(tài)已間接地被通用的輔助字節(jié)變量“current_dat”保存起來了……當(dāng)下一次上電復(fù)位初始化時，應(yīng)先將保存的輔助變量“current_dat”的數(shù)據(jù)讀出來，并還原成翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”相應(yīng)的邏輯狀態(tài)。上電初始化時若從存儲處讀出的數(shù)據(jù)是“0xA5”，則將翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”置“1”；若讀出的數(shù)據(jù)是“0x00”，則將翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”置“0”——這就與原來保存時的狀態(tài)對應(yīng)起來了。其操作過程如例4：
static unsigned char current_dat；//定義一個通用的輔助字節(jié)變量
static unsigned char addr；//自定義地址變量緩沖單元
static unsigned char Rdat；//自定義讀數(shù)據(jù)緩沖單元
bit bdata switch_sign；//自定義的翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位（應(yīng)作全局變量定義）
……
addr=0x7F6;//給一個原來的存儲地址
REEPROM();//調(diào)用讀取E2PROM的子程序
current_dat=Rdat;//將讀出的數(shù)據(jù)還給通用的輔助字節(jié)變量
if(current_dat==0xA5) {//判斷讀出的數(shù)據(jù)是否等于“0xA5”
switch_sign=1;//將翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”置“1”
}
else {
switch_sign=0;//將翻轉(zhuǎn)標(biāo)志位“switch_sign”置“0”
}
31個字節(jié)保存8個自定義“位”
用保存一個自定義的字節(jié)變量來復(fù)原一個自定義標(biāo)志位的過程上文已敘述了，接下來闡述1個字節(jié)變量保存8個自定義“位”的方案。1個字節(jié)變量保存8個自定義“位”的方案很多，例5是其中比較理想的一種：
#defineuint unsigned int
#defineuchar unsigned char
uintaddr；
ucharWdat，Rdat；
uchar bdatacurrent_dat；//在可位尋址區(qū)定義unsigned char類型的字節(jié)變量current_dat
sbitsign_bit1= current_dat^0；//用關(guān)鍵字sbit 定義位變量來獨立訪問可尋址位對象中的1位
sbitsign_bit2= current_dat^1；//自定義標(biāo)志位2
sbitsign_bit3= current_dat^2；//自定義標(biāo)志位3
……
sbitsign_bit8= current_dat^7；//自定義標(biāo)志位8
……
void Bit_save() {//自定義標(biāo)志位保存子程序
addr=0x7F6；//給予存儲地址
Wdat= current_dat；//將current_dat賦值給寫E2PROM的緩沖單元Wdat
save_data()；//調(diào)用保存子程序存儲current_dat數(shù)據(jù)
}
void Bit_comeback() {//自定義標(biāo)志位復(fù)原子程序
addr=0x7F6；//給一個原來的存儲地址
REEPROM()；//調(diào)用讀取E2PROM的子程序
current_dat=Rdat；
//將讀出的數(shù)據(jù)還給通用的輔助字節(jié)變量
}
以上這段程序所闡述的，也許是有關(guān)自定義位操作及其保存的一種最簡捷的方案了。首先是在可位尋址區(qū)定義ucsigned char類型的通用字節(jié)變量current_dat，再用關(guān)鍵字“sbit”定義位變量來獨立訪問可尋址位對象的其中一位。這樣將自定義標(biāo)志位提高到類同于特殊功能寄存器（SFR）中可位訪問的方式來操作了——字節(jié)變量current_dat中的8個位各自可以獨立操作，且其保存或讀出復(fù)原都只要直接將字節(jié)變量current_dat進(jìn)行保存或讀取即可，無須像其他方案那樣需要進(jìn)行邏輯與、邏輯或等的輔助操作。
結(jié)語
單片機(jī)的C語言編程中不一定都要有自定義的標(biāo)志
位，但是在某些場合運用了自定義的標(biāo)志位，會使整個程序顯得簡潔而明快。當(dāng)然，對于自定義標(biāo)志位的保存也是視其具體情況而定——應(yīng)該說是不得已而為之的。（單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 作者： 張春峰 ）
來源:HWan13140次
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