數(shù)字電路與單片機(jī)C編程雜談

1、電平

計(jì)算機(jī)只能識(shí)別0和1，單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)的一種，它也只能識(shí)別0和1。0和1是用來(lái)描述兩種狀態(tài)的，比如，有和無(wú)，大和小，胖和瘦，高和矮。

在數(shù)字電路里， 我們用兩段電壓范圍來(lái)表示0和1 。比如，0V到0.7V表示0，3V到3.3V表示1。在這里，0和1表示的是一個(gè)電壓范圍，因此，0和1稱之為電平，0稱為低電平，1稱之為高電平。這個(gè)電壓范圍是多大，我們?cè)趩纹瑱C(jī)數(shù)據(jù)手冊(cè)里可以查詢到。

2、進(jìn)制

數(shù)制是人們利用符號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)的科學(xué)方法。數(shù)制有很多種，常用的數(shù)制有：二進(jìn)制，十進(jìn)制和十六進(jìn)制。

進(jìn)位計(jì)數(shù)制是把數(shù)劃分為不同的位數(shù)，逐位累加，加到一定數(shù)量之后，再?gòu)牧汩_始，同時(shí)向高位進(jìn)位。進(jìn)位計(jì)數(shù)制有三個(gè)要素：數(shù)碼符號(hào)、進(jìn)位規(guī)律和計(jì)數(shù)基數(shù)。下表是各常用數(shù)制的總體介紹。

關(guān)于這三種進(jìn)制的轉(zhuǎn)換，學(xué)習(xí)者自行查看相關(guān)課本或者百度去學(xué)習(xí)一下。這里，我只舉幾個(gè)例子：

(137)D = 110^2 + 310^1 + 710^0 = 137; (137)H = 116^2 + 316^1 + 716^0 = 311; (10011010)B = 12^7 + 02^6 + 02^5 + 12^4 + 12^3 + 02^2 +12^1 +02^0 =2^7 + 2^4 +2^3 + 2^1 = 128+16+8+2 = 154

二進(jìn)制一般不會(huì)直接轉(zhuǎn)成十進(jìn)制，因?yàn)樘闊┝?。一般是把二進(jìn)制先轉(zhuǎn)成十六進(jìn)制，再把十六進(jìn)制轉(zhuǎn)成十進(jìn)制，舉個(gè)例子： (10011010)B = (9A)H = 9*16+10 =154

這里提一下著名的BCD碼，又稱為8421碼。二進(jìn)制與十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換的思路是，每4位二進(jìn)制轉(zhuǎn)成1位十六進(jìn)制。(1111)B=2^3+2^2+2^1+2^0=8+4+2+1=15=F，4位二進(jìn)制能表示的最大值是15，剛好對(duì)應(yīng)十六進(jìn)制的最大數(shù)字F，所以每4位二進(jìn)制可以表示1位十六進(jìn)制。實(shí)際上，在單片機(jī)編程中，10進(jìn)制與16進(jìn)制是用的最多的。

3、邏輯運(yùn)算符與位運(yùn)算

&& :邏輯與，同時(shí)滿足的意思。 比如A&&B，A和B同時(shí)為真，那么這個(gè)表達(dá)式就為真。假用0表示，真即為非0。在單片機(jī)編程中，通常用在if語(yǔ)句里來(lái)判斷幾個(gè)條件是否同時(shí)成立。

& :按位與,每一位進(jìn)行與運(yùn)算，對(duì)應(yīng)的位同時(shí)為1時(shí)，位結(jié)果才為1。

比如 1101 0011B & 0110 1101B

1 1 0 1 0 0 1 1                                                & 0 1 1 0 1 1 0 1                                                = 0 1 0 0 0 0 0 1

按位與運(yùn)算常用來(lái)判斷標(biāo)志位，比如定義一個(gè)8位flag，每一位可以定義為某個(gè)特殊的標(biāo)志位，比如按鍵長(zhǎng)按標(biāo)志位，長(zhǎng)按為1，短按為0。那么按鍵處理程序就可以通過(guò)判斷flag的某一位是否為1來(lái)判斷是否為長(zhǎng)按。

|| :邏輯或，是指要么條件A發(fā)生，要么條件B發(fā)生。多個(gè)條件只要有一個(gè)條件滿足，那么整個(gè)表達(dá)式就為真。||通常用在if語(yǔ)句里，用來(lái)判斷某些事件是否發(fā)生。

龍蝦哥如果在吃飯或者在上班，那么，龍蝦哥就不會(huì)在群里說(shuō)話。沒(méi)有吃飯也沒(méi)有上班時(shí)，就會(huì)來(lái)群里吹牛。

|: 按位或，是指每一位進(jìn)行或運(yùn)算。

在單片機(jī)里經(jīng)常這樣使用 A |=0x01; A的最低位置1，其他位不變。

~ :按位取反，取反就是原來(lái)是0，那么現(xiàn)在就為1，原來(lái)為1現(xiàn)在就為0。

~ 通常和 & 一起使用，用來(lái)對(duì)某一位進(jìn)行清0操作。**A &= ~0x01; **A的最低位被清0。

! :非，不是的意思。常用于按鍵檢測(cè)判斷是不是按下。假設(shè)按鍵按下時(shí)，單片機(jī)的IO為低電平。則可以這樣判斷:

<<左移，往左移動(dòng)的意思。在無(wú)符號(hào)整型變量中左移一位相當(dāng)于乘2。

比如，8*2等效8<<1。

>>右移，往右移動(dòng)的意思。在無(wú)符號(hào)整型變量中右移一位相當(dāng)于除2。

比如，8/2等效8>>1。

** <<** 還有一種常見(jiàn)的用法就是，寄存器編程時(shí)，用來(lái)設(shè)置某一位1，使能某位的意思。寄存器R定義為16位，那么，R的第8位置1，我們可以這樣寫R |= 1<<8;假設(shè)第8位是某個(gè)功能的使能位，我們可以進(jìn)一步這樣寫:

#define ENABLE (1<<8)

#define DISABLE ( ~(1<<8) )

R |= ENABLE;

R &= DISABLE;

通過(guò)這種方法，我們就不需要去記憶R的每一位是什么意思了。通過(guò)宏定義**#define**把寄存器的每一位取個(gè)名字，這樣我們使用時(shí)，通過(guò)名字來(lái)賦值，更容易記憶和編寫程序，這種思路就是庫(kù)編程的早期思想，所以，我前面提過(guò)不要過(guò)于糾結(jié)用庫(kù)還是寄存器編程，其實(shí)沒(méi)啥區(qū)別，都是一樣的思路。

** >>和<<** 還用于單片機(jī)與外設(shè)通信里，比如通過(guò)io傳遞8位數(shù)據(jù)，低位先傳輸，我們可以這樣寫。

高位先傳輸，我們可以寫成這樣:

4、C語(yǔ)言常用的邏輯結(jié)構(gòu)與多文件編程程序框架

C語(yǔ)言編程的一大特色就是模塊化編程，我們通常把單片機(jī)外部電路的驅(qū)動(dòng)程序?qū)懗赡K的形式。這個(gè)模塊一般由多個(gè)函數(shù)組成，一個(gè)外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序一般包含一個(gè)C文件和一個(gè)頭文件。

頭文件XXXX.H里面編寫函數(shù)的聲明以及一些宏定義，而C文件編寫函數(shù)的定義。舉個(gè)例子:

XXXX.H文件 / XXXXX外設(shè)驅(qū) *

這里面描述驅(qū)動(dòng)程序的一些說(shuō)明以及注意事項(xiàng)

編寫者，版本號(hào)，修改人，日期等信息

*******************************************/

#ifndef __XXXX_H

#define __XXXX_H

#define ON 1

#define OFF 0

#define SET 1

#define RESET 0

void XXXX_WriteData(uint8_t data);

uint8_t XXXX_ReadData(void);

#endif

XXXX.c文件

/******************************************

C文件函數(shù)的相關(guān)說(shuō)明

******************************************/

?如果一個(gè)函數(shù)，在其他文件中不使用，只在本驅(qū)動(dòng)文件內(nèi)部使用的，那么要在這個(gè)函數(shù)前面加static，比如:

?在其他文件中需要調(diào)用驅(qū)動(dòng)函數(shù)時(shí)，只需要加入#include “XXXX.H”這句話就可以了。比如在main.c文件中：

幾種常見(jiàn)的邏輯結(jié)構(gòu)

switch case常用于菜單和多條件判斷，比如按鍵檢測(cè)的處理。每個(gè)按鍵都有對(duì)應(yīng)的按鍵值，通過(guò)按鍵值的逐一比對(duì)，就可以實(shí)現(xiàn)按鍵對(duì)應(yīng)值得處理。

5、變量的生存期與作用域

在函數(shù)內(nèi)部定義的變量叫作局部變量，否則叫作全局變量。

變量的作用域是指變量起作用的范圍，在這個(gè)范圍內(nèi)，才能使用這個(gè)變量。

全局變量的作用域?yàn)?/strong>從變量定義開始到文件結(jié)束。當(dāng)全局變量與局部變量重名時(shí)，在函數(shù)內(nèi)部以局部變量為主。