單片機(jī)C程序編譯、執(zhí)行過程資料下載

1、編寫C代碼： 1）預(yù)編譯代碼 2）定義及聲明變量 3）定義及聲明函數(shù) 4）編寫程序代碼(主函數(shù)MAIN) 2、編譯器編譯： 1） 預(yù)處理 此時(shí)編譯器會(huì)掃描一個(gè)一個(gè)的C源文件，如果發(fā)現(xiàn)#include了某個(gè).h文件，則把整個(gè).h文件包含進(jìn).c文件中，形成一個(gè)新的.c文件（實(shí)際的實(shí)現(xiàn)過程可能不是這樣，但原理是這樣的）。同時(shí)進(jìn)行相關(guān)預(yù)處理指令的解釋工作，譬如將宏替換成實(shí)際的值。 2） 編譯源文件 此時(shí)編譯器會(huì)掃描經(jīng)過第1步之后新生成的源文件，把源代碼編譯成機(jī)器碼，生成目標(biāo)文件。如果發(fā)現(xiàn)某個(gè)類型不是編譯器自含的類型，如一些自定義的結(jié)構(gòu)體等，那就會(huì)在源文件中查找這個(gè)類型，看看是否可以找到這個(gè)類型的聲明，如果找不到，則報(bào)錯(cuò)。所有的函數(shù)只會(huì)在編譯時(shí)生成一個(gè)符號(hào)，不查找其實(shí)體是否存在。不過如果發(fā)現(xiàn)在使用這個(gè)函數(shù)的代碼行之前未能發(fā)現(xiàn)此函數(shù)的聲明，編譯器會(huì)給出警告：隱式的函數(shù)調(diào)用。 3） 鏈接所有的目標(biāo)文件 此時(shí)編譯器就會(huì)收集所有目標(biāo)文件中的符號(hào)，例如函數(shù)符號(hào)，并且查找其實(shí)體，如果找不到，則報(bào)錯(cuò)；無錯(cuò)的話會(huì)給這些符號(hào)分配真正的地址，分配了地址后，就會(huì)替換每個(gè)目標(biāo)文件中的符號(hào)為實(shí)際地址，然后合并所有的目標(biāo)文件為一個(gè)可執(zhí)行文件。 3、編譯后的二進(jìn)制文件： 1）編譯后的二進(jìn)制碼，實(shí)際就是把C程序編譯成了一句句二進(jìn)制機(jī)器指令。 2）大概開始是告訴單片機(jī)，在RAM中分配外部變量、全局變量、靜態(tài)變量等等工作。 3）然后就是將C程序代碼編譯成二進(jìn)制機(jī)器指令。（什么時(shí)候把什么地址的數(shù)取出來進(jìn)行什么操作然后放在什么地址或寄存器，這些個(gè)事了） 4）執(zhí)行完RAM分配、為變量（全局變量和靜態(tài)變量）開辟完空間的指令后，程序指針指到主函數(shù)main()處，繼續(xù)向下一步一步移動(dòng)，執(zhí)行初始化機(jī)器指令。 5）遇到調(diào)用函數(shù)，就會(huì)有將主函數(shù)中函數(shù)調(diào)用后的下一條指令（函數(shù)調(diào)用語句的下一條可執(zhí)行語句）的地址、函數(shù)的各個(gè)參數(shù)、函數(shù)中的局部變量等按照順序進(jìn)行壓棧，然后程序指針跳轉(zhuǎn)到要調(diào)用的函數(shù)入口地址處，執(zhí)行函數(shù)內(nèi)部機(jī)器代碼，執(zhí)行完成后按照順序出棧處理，程序指針返回到函數(shù)調(diào)用后的下一條指令繼續(xù)向下執(zhí)行等機(jī)器代碼。 6）遇到中斷，就會(huì)有類似函數(shù)調(diào)用（壓棧、出棧等）的機(jī)器代碼，因?yàn)閳?zhí)行中斷函數(shù)，也是一個(gè)函數(shù)，原理同普通函數(shù)相類似。不同之處，根據(jù)不同的中斷，程序指針需要先跳轉(zhuǎn)至中斷向量表的地址處，根據(jù)中斷向量表再跳轉(zhuǎn)到中斷函數(shù)地址處，執(zhí)行中斷函數(shù)。 7）程序指針在while()循環(huán)里從開始到結(jié)束，再跳轉(zhuǎn)到開始到結(jié)束，無限循環(huán)的執(zhí)行指令。期間遇到函數(shù)或中斷，處理方法與5）、6）相同。 4、編譯后的hex文件燒錄進(jìn)單片機(jī)： 1）hex文件燒錄進(jìn)單片機(jī)后，保存在單片機(jī)的FLASH區(qū)里，其實(shí)就是一堆指令代碼。 2）單片機(jī)上電復(fù)位后，程序指針自動(dòng)指向FLASH區(qū)的第一條指令上，然后單片機(jī)逐一讀取指令，按照指令要求去干自己的工作。 ISP和IAP的區(qū)別 ISP（In-System Programming）在系統(tǒng)可編程，指電路板上的空白器件可以編程寫入最終用戶代碼， 而不需要從電路板上取下器件，已經(jīng)編程的器件也可以用ISP方式擦除或再編程。IAP（In-Application Programming） 指MCU可以在系統(tǒng)中獲取新代碼并對(duì)自己重新編程，即可用程序來改變程序。ISP和IAP技術(shù)是未來儀器儀表的發(fā)展方向。 1、 ISP和IAP的工作原理 ISP的實(shí)現(xiàn)相對(duì)要簡單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲(chǔ)器可以由上位機(jī)的軟件通過串口來進(jìn)行改寫。對(duì)于單片機(jī)來講可以通過SPI或其它的串行接口接收上位機(jī)傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲(chǔ)器中。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機(jī)接口的這個(gè)串口，就可以實(shí)現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲(chǔ)器的改寫，而無須再取下芯片。 IAP的實(shí)現(xiàn)相對(duì)要復(fù)雜一些，在實(shí)現(xiàn)IAP功能時(shí)， 單片機(jī)內(nèi)部一定要有兩塊存儲(chǔ)區(qū)，一般一塊被稱為BOOT區(qū)，另外一塊被稱為存儲(chǔ)區(qū)。單片機(jī)上電運(yùn)行在BOOT區(qū)，如果有外部改寫程序的條件滿足，則對(duì)存儲(chǔ)區(qū)的程序進(jìn)行改寫操作。如果外部改寫程序的條件不滿足，程序指針跳到存儲(chǔ)區(qū)，開始執(zhí)行放在存儲(chǔ)區(qū)的程序，這樣便實(shí)現(xiàn)了IAP功能。 2、 ISP和IAP在單片機(jī)中的應(yīng)用 2.1 傳統(tǒng)編程方法的不足 在一般的單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)或開發(fā)時(shí)，編程器是必不可少的裝置。仿真、調(diào)試完的程序需要借助編程器燒到單片機(jī)內(nèi)部或外接的程序存儲(chǔ)器中。普通的編程器價(jià)格從幾百元到幾千元不等，對(duì)于一般的單片機(jī)用戶來說還是一筆不小的開支。另外，在開發(fā)過程中，程序每改動(dòng)一次就要拔下電路板上的芯片編程后再插上，這樣不但麻煩也很容易對(duì)芯片和電路板造成損傷，另外在程序需要升級(jí)做改動(dòng)時(shí)，必須將設(shè)備返廠或是技術(shù)人員到現(xiàn)場操作，既不方便也造成成本浪費(fèi)。 2.2 ISP和IAP的優(yōu)點(diǎn) ISP技術(shù)的優(yōu)勢是不需要編程器就可以進(jìn)行單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)和開發(fā)，單片機(jī)芯片可以直接焊接到電路板上，調(diào)試結(jié)束即成成品，免去了調(diào)試時(shí)由于頻繁地插入取出芯片對(duì)芯片和電路板帶來的不便。 IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲(chǔ)器映射為兩個(gè)存儲(chǔ)體，當(dāng)運(yùn)行一個(gè)存儲(chǔ)體上的用戶程序時(shí)，可對(duì)另一個(gè)存儲(chǔ)體重新編程，之后將程序從一個(gè)存儲(chǔ)體轉(zhuǎn)向另一個(gè)。 ISP的實(shí)現(xiàn)一般需要很少的外部電路輔助實(shí)現(xiàn)， 而IAP的實(shí)現(xiàn)更加靈活，通常可利用單片機(jī)的串行口接到計(jì)算機(jī)的RS232口，通過專門設(shè)計(jì)的固件程序來編程內(nèi)部存儲(chǔ)器，可以通過現(xiàn)有的INTERNET或其它通訊方式很方便地實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程升級(jí)和維護(hù)。 2.3 產(chǎn)品分析 目前市場上不少的單片機(jī)具有ISP和IAP功能。 (mbbeetchina)