
人們在接觸單片機時,首先急于了解的就是如何對單片機進行編程,很少有人關心單片機程序執行流程究竟是什么樣子的。本文就將從單片機程序執行流程中的while(1);語句問題進行入手,來為大家梳理一個大致的流程分析。
細心的朋友在51單片機的代碼中都能發現一個名為while(1);的語句。為何要加一句while死循環讓程序停留在main函數中呢?將while(1);語句去掉有什么影響?
這里不妨寫一個簡單的程序來試驗一下,如圖1。
執行以上程序,由P1端口控制的流水燈閃一下。程序最終進入while(1);里循環。將while(1);語句屏蔽掉。是不是程序就不能被正確執行了呢,因為退出了main主函數,就像Render需要循環來實現一樣。程序執行的結果是:流水燈不停的閃爍。
為什么會出現這種現象,不妨先來進行一下猜想,并準備一些解決方案。
1、板子損壞。但換個板再測試一下還是一樣的結果。
2、單片機中將一直執行main函數中的最后一個語句嗎?基于帶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,單片機是不是就會在內自動生成一個主程序循環執行C語言中main函數的內容。
4、百度一下單片機的執行流程。出現了一樣帶有疑問的問題:為什么main函數中不加while(1);語句之后程序會反復執行呢?回答的關鍵詞包括“程序跑飛、看門狗、復位”。
5、向前輩或老師進行請教,看看能否得到答案。
老師的回答:Keil C51程序自動加載了一個名為”STARTUP.A51”的文件,在這個文件里面進行了一系列的初始化操作后,進入用戶編寫的C語言程序入口main函數中,main函數執行完畢后,STARTUP.A51文件后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。
在用keil軟件模擬了運行一下以上那一段代碼的結果:
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語言代碼與匯編代碼相對應的窗口,前面是地址,后面的是C語言對應的匯編語句。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。然后點擊單步運行工具條,指導跳出main函數為止,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:
這里是一個循環,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的值不為0則就跳到IDATALOOP地址去。很顯然這是一個循環,那么RO的值是多少?,在以下窗口顯示:
可見r0的初值為0x7f,這里將要循環0x7f(128)次,具體在這里r0值的含義可進行查詢。那么在這個循環之后程序又將去哪里?跳過這個循環后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,執行一下試試:
可以看到此條語句執行了后確實回到main函數中去。所以在51單片機中,程序的執行流程就是會不斷(以r0的值作為延遲條件,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。但為什么在linux等上面運行不帶死循環的C語言代碼后,程序就會自行終止?這主要是不同的操作流程造成的:
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,沒有一個更大的程序來管理怎么調用main函數。
2、像Linux這類的平臺是帶包含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為“hello.c”功能為輸出“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hello這個可執行程序。在hello運行完畢后,將返回值等返回給shell界面。整個C語言文件的生死全有linux shell程序管理。
說了這么多,相信有些朋友已經觀察到了問題所在,那就是代碼機制的不同造成了對語言處理能力的不同。循環的情況在linux當中就不會出現.while(1);語句的問題雖然看似普通,但經過分析之后竟然能產生如此大的篇幅,可見其中需要很多的單片機知識支撐,而在這一問題的解決中,大家就能從中收獲很多額外的知識。
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