keil 版本:uVision 4
單片機是沒有上操作系統的東西,在keil中編寫的代碼都是裸機代碼,深入編寫裸機代碼有助於瞭解硬件的特性。
若不是硬件特性已定的情況之下的其它流程都是代碼作祟。忽然想到來探探51單片機的執行流程。這個念頭起源於最初見到每個51程序裏面的主函數裏面最終都掛一個while(1);語句。爲何要加一句while死循環讓程序停留在main函數中呢。將while(1);語句去掉有什麼影響麼?
寫一個很簡單的程序試一下。
#include <reg52.h>
void delay_ms( int ms );
int main()
{
P1 = ~P1;
delay_ms( 500 );
while(1);
return 0;
}
//-----------------------
//約延遲ms毫秒
//-----------------------
void delay_ms( int ms )
{
int i, j;
for( i = ms; i > 0; i-- ){
for( j = 110; j > 0; j-- ){
;
}
}
}
執行以上程序,由P1端口控制的流水燈閃了一下。程序最終進入while(1);裏糾纏去了,這個到好解釋。
現將while(1);語句屏蔽掉。我還以爲程序不能被正確執行了呢,因爲退出了main主函數,就像Render需要循環來實現一樣(儘管剛剛閃燈的程序不在循環之內,但我還是不由產生了這一錯覺)。程序執行的結果是:流水燈不停的閃爍!
看到這個現象後的猜想及動作^-^:
(1) 這塊板壞了吧!(在帶操作系統如linux字符界面下運行一個不帶死循環的C語言文件完畢後就會返回到linux shell程序中)。趕緊換個板再測試一下,顯然還是一樣的結果。
(2) 單片機中將一直執行main函數中的最後一個(些)語句?(基於帶OS平臺下運行標準C語言文件的經驗,可從來沒有想過是main函數被多次調用或多次進入)
(3) 單片機內將C語言指令取出來加載到單片機內,單片機內自動生成一個主程序循環執行C語言中main函數的內容?(雖然很荒唐,還是想了)
(4) 趕快谷歌百度一下單片機的執行流程(雖然在谷歌百度時以“51單片機程序執行流程”搜索,沒有搜到相關內容)。換樸實的搜索詞:“51單片機main”。然後就出現跟我一樣帶有疑問的問題:爲什麼main函數中不加while(1);語句之後程序會反覆執行呢?回答的關鍵詞包括“程序跑飛、看門狗、復位”。
(5) 趁上嵌入式的機會將“51單片機程序執行流程”搬出來並向老師講述了我所寫程序的得到的現象,包括我怎麼驗證呀等等。
老師的回答:Keil C51程序自動加載了一個名爲”STARTUP.A51”的文件,在這個文件裏面進行了一系列的初始化操作後進入用戶編寫的C語言程序入口main函數中,main函數執行完畢後,STARTUP.A51文件後有一句跳轉到程序入口main函數的語句,所以會再次進入C語言主程序main函數中執行相關內容。
然後我用keil軟件模擬了運行一下以上那一段代碼:
程序開始運行就在程序入口main函數的第一條語句之處,Disassembly窗口是c語言代碼與彙編代碼相對應的窗口,前面是地址,後面的是C語言對應的彙編語句。下面的窗口是相應文件的運行代碼的位置,由黃色箭頭指向當前正要執行的代碼。然後點擊單步運行工具條,指導跳出main函數爲止,程序跳轉到STARTUP.A51中的以下代碼位置:
繼續點擊單步調試直到進入一個循環中:
這裏是一個循環,根據DJNZ指令的功能:每執行一次DJNZ RO, IDATALOOP就將R0的值減1,若R0的值不爲0則就跳到IDATALOOP地址去。很顯然這是一個循環,那麼RO的值是多少呢,在以下窗口顯示:
可見r0的初值爲0x7f,這裏將要循環0x7f(128)次,具體在這裏r0值的含義可查看一下子的。那麼在這個循環之後程序又將去哪裏呢?跳過這個循環後程序運行的地方如下:
再單步運行一次:
根據Disassembly的內容,此條語句執行了就又要回到main函數中去了,執行一下試試:
是的!
所以,在51單片機中,程序的執行流程就是會不斷( 以r0的值作爲延遲條件, 具體含義可繼續探索 )的進入main函數中執行main函數中的代碼。
爲什麼我們在linux等上面運行不帶死循環的C語言代碼後程序就會自行終止呢?這是不同的操作流程:
(1)C51單片機不帶OS(操作系統),代碼的執行形勢在此看來就由STARTUP.A51來安排了,沒有一個更大的程序來管理怎麼調用main函數。
(2) 像Linux這類的平臺是帶了OS的,運行一個C語言程序對linux來說就是一個任務,除了運行C語言程序這個任務外還有其它的任務。當運行一個C語言程序完畢時,此次的任務也算是完成了。如在linux shell界面運行一個文件名爲“hello.c”功能爲輸出“hello world!”的C語言程序,過程如下:
編譯:gcc hello.c –o hello
運行:./hello
在運行hello可執行文件時,可以當做是shell調用了hello這個可執行程序。在hello運行完畢後,將返回值等返回給shell界面。整個C語言文件的生死全有linuxshell程序管理。
歸其原因,還是代碼規定的機制不一樣吧。
此次筆記記錄完畢。