Kurs AVR-GCC cz.3.pdf

1 Z 36

Artykuł pochodzi ze strony XYZ HOBBY ROBOT ( xyz.isgreat.org )

Kurs AVRGCC cz.3

17.03.2009 ABXYZ

W poprzedniej części kursu objaśniałem

jak programować równoległe porty

we/wy układów AVR, bo porty

równoległe to najprostszy i podstawowy

sposób komunikacji mikrokontrolera

z otoczeniem. W tej i dwóch kolejnych

częściach kursu postaram się

przedstawić podstawy języka C,

oczywiście w duŜym skrócie, gdyŜ

trudno byłoby opisać szczegółowo

całość języka C w trzech krótkich artykułach. Ale nie ma się czego

obawiać, na szczęście język C nie jest zbyt obszerny, szybko moŜna

opanować jego postawy, które pozwolą samodzielnie pisać

programy.

Tematem tej części kursu będą: zmienne i stałe liczbowe, operatory

oraz instrukcje sterujące. Wpierw omówię kolejno wymienione

tematy, a dalej, jako ćwiczenie, uruchomimy kilka przykładowych

programów.

Zmienne i typy danych

Zakładam, Ŝe nie ma potrzeby objaśniać czym są zmienne w

programie, wiadomo, zmienne przechowują dane. KaŜda zmienna

posiada własną nazwę (identyfikator) oraz przypisany jeden

z dostępnych w języku C typów. Typ zmiennej określa rodzaj

przechowywanej danej, np. znak, liczba całkowita, liczba

rzeczywista oraz wielkość obszaru pamięci zajmowanego przez

zmienną, np. 8, 16, 32 bity.

Podstawowe typy danych w języku C to:

char jeden znak (8bitowa liczba całkowita);

int liczba całkowita;

short int liczba całkowita krótka;

long int liczba całkowita długa;

long long int liczba całkowita bardzo długa;

float liczba rzeczywista (typ zmiennopozycyjny);

double typ zmiennopozycyjny podwójnej precyzji;

long double typ zmiennopozycyjny rozszerzonej precyzji.

W języku C naleŜy kaŜdą zmienną przed uŜyciem zdefiniować,

definicję zmiennej moŜna rozumieć jako tworzenie zmiennej.

Zmienne definiuje się wpisując w linii typ zmiennej, a po nim

nazwę zmiennej lub nazwy kilku zmiennych rozdzielone

przecinkami; definicję kończymy średnikiem. Definiując zmienną

moŜna jednocześnie ją zainicjować umieszczając zaraz po nazwie

zmiennej znak "=", a po nim wartość początkową dla zmiennej.

Znaczenie ma miejsce definicji zmiennych, dokładnie objaśnię to

przy temacie funkcji. W programach z tej części kursu będziemy

definiować zmienne na początku funkcji main. Przykłady:

int main( void )

{

/* Definicja zmiennej 'temperatura' typu char */

char temperatura;

2 Z 36

/* Definicja zmiennej 'wysokość' typu unsigned int */

unsigned int wysokosc;

/* Definicja z inicjacją zmiennej 'napięcie' typu float */

float napiecie =

= 3.36 ;

/* Definicja z inicjacją zmiennej 'prędkość' typu int */

int predkosc =

= 0 ;

/* Definicja trzech zmiennych typu unsigned char */

unsigned char bieg, poziom =

= 1 , stan;

Nazwy zmiennych mogą składać się z liter, z cyfr i znaku "_", ale

nie mogą zaczynać się od cyfry; wielkość liter ma znaczenie,

np. "temp" i "Temp" to dwie róŜne zmienne. Nie moŜna uŜywać

w nazwach zmiennych polskich liter: ąćęłńóśźŜ ĄĆĘŁŃÓŚŹś.

W nazwach typów: short int, long int, long long int moŜna pominąć

słówko int, np. typ long oznacza typ long int. Dodając przed nazwę

typu całkowitego słówko signed(unsigned) informujemy kompilator,

Ŝe powinien traktować wartości w zmiennej jako liczby ze

znakiem(bez znaku). Liczby ze znakiem (signed) zapisywane są na

bitach w kodzie uzupełnień do dwóch U2(two's complement).

ZaleŜnie od uŜywanego kompilatora języka C, rozmiary

poszczególnych typów zmiennych mogą się róŜnić. Przykładowo na

procesorach 16bitowych typ całkowity int zwykle ma rozmiar 16

bitów, na procesorach 32bitowych 32 bity. W przypadku

mikroprocesorów 8bitowych typ int ma zwykle rozmiar 16 bitów,

tak teŜ jest w AVRGCC; zgodnie ze standardem języka C typ int

nie moŜe mieć mniej niŜ 16 bitów. W AVRGCC zmienne wszystkich

typów zmiennopozycyjnych: float, double, long double kodowane są

na 32 bitach, czyli faktycznie jest dostępny jedynie typ

zmiennopozycyjny pojedynczej precyzji (zgodny ze standardem

IEEE754). Zapewne wynika to z faktu, Ŝe operacje na liczbach

zmiennopozycyjnych większej precyzji byłyby zbyt duŜym

obciąŜeniem dla 8bitowych mikroprocesorów. W tabeli poniŜej

wypisałem rozmiary podstawowych typów zmiennych

w kompilatorze AVRGCC.

Typ

Rozmiar

(bitów)

Wartość

minimalna

Wartość

maksymalna

char

signed char

128

127

unsigned char

255

short int

32768

32767

unsigned short

int

65535

int

32768

32767

unsigned int

65535

long int

2 31

2 31 1

unsigned long

int

2 32 1

long long int

2 63

2 63 1

unsigned long

long int

2 64 1

float

±1.1810 38

±3.410 38

3 Z 36

Wartość

maksymalna

double 32 ±1.1810 38 ±3.410 38

long double 32 ±1.1810 38 ±3.410 38

Podstawowe typy zmiennych w C, rozmiary typów w kompilatorze AVRGCC

Rozmiar

(bitów)

Wartość

minimalna

W języku C nie istnieje specjalny typ zmiennych dla wartości

logicznych, zwyczajnie jeśli wartość jakiejś zmiennej równa się

zeru, to zmienna posiada wartość logiczną FAŁSZ, w przeciwnym

przypadku zmienna posiada wartość logiczną PRAWDA. Przykład:

( jakas_zmienna

)

{

/* Instrukcje wykonywane jeśli zawartość zmiennej

"jakas_zmienna" będzie róŜna od zera */

}

Ogólna zasada. W języku C jeśli wartość liczbowa stałej, zmiennej

lub dowolnego wyraŜenia jest róŜna od zera, wtedy stała, zmienna,

wyraŜenie ma wartość logiczną PRAWDA, w przeciwnym przypadku

ma wartość logiczną FAŁSZ.

Chwilowo tyle informacji o zmiennych wystarczy.

Stałe liczbowe

W programie moŜna uŜywać stałych liczbowych całkowitych

w postaci dziesiętnej, szesnastkowej i ósemkowej; moŜna teŜ

uŜywać stałych typu zmiennopozycyjnego. Postać szesnastkową

tworzymy wstawiając przed liczbą parę znaków 0x lub 0X

(np. 0xFF); stałe ósemkowe rozpoczynają się od cyfry 0 (np. 077);

a stałe całkowite w systemie dziesiątkowym piszemy zwyczajnie

(np. 123). Stałe zmiennopozycyjne zawierają dziesiętną kropkę

(np. 3.14), mogą teŜ zawierać wykładnik (np. 123.45E3= 123450)

Domyślnie stałe całkowite są typu int, jeśli wartość stałej nie mieści

się w typie int, wtedy stała otrzymuje typ long int lub long long int.

MoŜna nadawać stałym typ long int dopisując na ich końcu literę

L lub l; a dopisując litery LL lub ll, typ long long int. Podobnie

dopisując na końcu stałych całkowitych literę U lub u moŜna nadać

stałym typ bez znaku. Stałe zmiennopozycyjne są domyślnie typu

double. Dopisując na końcu stałych zmiennopozycyjnych literkę

F lub f moŜna nadać im typ float; a dopisując literkę L lub l moŜna

nadać typ long double. Przykłady:

/* stała 0xff jest typu int */

DDRD

= 0xff

;

/* stała 255 jest typu int */

PORTD

= 255

;

/* stała 12345U jest typu unsigned int */

= 12345U

;

/* stała 12.0 jest typu double */

liczba

= 12.0

;

/* stała 123456L jest typu long int */

123456L * zy

;

/* stała 1UL jest typu unsigned long int */

= 1UL

;

Typ

4 Z 36

/* stała 3.17f jest typu float */

3.17f * yz;

Rejestry I/O

A czym są nazwy rejestrów I/O, jak np.: PORTB, PINB, DDRB ?

PrzecieŜ język C nic nie wie o rejestrach mikrokontrolerów AVR. W

poprzedniej części napisałem kilka słów na temat preprocesora

języka C, który moŜe wykonywać róŜne operacje na tekście

źródłowym programu jeszcze przed właściwą kompilacją. To właśnie

preprocesor, przed kompilacją, zmienia w tekście programu nazwy

rejestrów I/O na właściwy kod w języku C; na przykład instrukcja:

PORTB = 0x02 ;

zostanie zmieniona przez preprocesor na kod:

(*( volatile uint8_t *)((

(( 0x18 ) + 0x20 ))

)) =

= 0x02 ;

Ale tylko, jeśli dołączy się do kodu programu pliki z definicjami

rejestrów I/O, wstawiając gdzieś na początku programu linię:

#include <avr/io.h>

A co oznacza ten fragment kodu ? Rejestry I/O układów AVR

ulokowane są w przestrzeni adresowej pamięci danych, zaczynając

od adresu 0x20, rejestr PORTB mieści się pod numerem 0x18

względem adresu 0x20 (patrz datasheet AVRa) W AVRGCC dostęp

do rejestrów I/O jest za pośrednictwem wskaźnika do zmiennej

typu uint8_t (unsigned char). Jeśli ostatnie dwa zdania są

niezrozumiałe, to absolutnie proszę się tym nie przejmować i czytać

dalej. Z tego trzeba zapamiętać, Ŝe rejestry IO, jak na przykład:

PORTB, PINB, DDRB, posiadają typ "unsigned char".

Kodowanie U2.

Liczby całkowite ze znakiem (signed) zapisywane są w pamięci

w kodzie uzupełnień do dwóch U2 (two's complement), liczby bez

znaku (unsigned) w naturalnym kodzie binarnym NKB.

Proszę spojrzeć na wzory i tablice.

((

))

5 Z 36

bity wartości w kodzie NKB wartości w kodzie U2

0000

0001

0010

0011

0100

0101

0110

0111

1000

1001

1010

1011

1100

1101

1110

1111

Kodowanie liczb na 4 bitach

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: