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单片机 规范 51单片机编程规范简述

小编 2024-10-07 产品选型 23 0

51单片机编程规范简述

1单片机C51编程规范- 前言

为了提高源程序的质量和可维护性,从而最终提高软件产品生产力,特编写此规范。

2 单片机C51编程规范-范围

本标准规定了程序设计人员进行程序设计时必须遵循的规范。本规范主要针对C51编程语言和keil编译器而言,包括排版、注释、命名、变量使用、代码可测性、程序效率、质量保证等内容。

3 单片机C51编程规范-总则

l 格式清晰

l 注释简明扼要

l 命名规范易懂

l 函数模块化

l 程序易读易维护

l 功能准确实现

l 代码空间效率和时间效率高

l 适度的可扩展性

4 单片机C51编程规范-数据类型定义

编程时统一采用下述新类型名的方式定义数据类型。

建立一个datatype.h文件,在该文件中进行如下定义:

typedef bit bool; // 位变量 //

typedef unsigned char uint8; // 无符号8位整型变量 //

typedef signed char int8; // 有符号8位整型变量 //

typedef unsigned int uint16; // 无符号16位整型变量 //

typedef signed int int16; // 有符号16位整型变量 //

typedef unsigned long uint32; // 无符号32位整型变量 //

typedef signed long int32; // 有符号32位整型变量 //

typedef float fp32; // 单精度浮点数(32位长度) //

typedef double fp64; // 双精度浮点数(64位长度) //

5 单片机C51编程规范-标识符命名

5.1 命名基本原则

l 命名要清晰明了,有明确含义,使用完整单词或约定俗成的缩写。通常,较短的单词可通过去掉元音字母形成缩写;较长的单词可取单词的头几个字母形成缩写。即"见名知意"。

l 命名风格要自始至终保持一致。

l 命名中若使用特殊约定或缩写,要有注释说明。

l 除了编译开关/头文件等特殊应用,应避免使用以下划线开始和/或结尾的定义。

l 同一软件产品内模块之间接口部分的标识符名称之前加上模块标识。

5.2 宏和常量命名

宏和常量用全部大写字母来命名,词与词之间用下划线分隔。对程序中用到的数字均应用有意义的枚举或宏来代替。

5.3 变量命名

变量名用小写字母命名,每个词的第一个字母大写。类型前缀(u8\s8 etc.)全局变量另加前缀g_。

局部变量应简明扼要。局部循环体控制变量优先使用i、j、k等;

局部长度变量优先使用len、num等;

临时中间变量优先使用temp、tmp等。

5.4 函数命名

函数名用小写字母命名,每个词的第一个字母大写,并将模块标识加在最前面。

5.5 文件命名

一个文件包含一类功能或一个模块的所有函数,文件名称应清楚表明其功能或性质。

每个.c文件应该有一个同名的.h文件作为头文件。

6 单片机C51编程规范-注释

6.1 注释基本原则

l 有助于对程序的阅读理解,说明程序在"做什么",解释代码的目的、功能和采用的方法。

l 一般情况源程序有效注释量在30%左右。

l 注释语言必须准确、易懂、简洁。

l 边写代码边注释,修改代码同时修改相应的注释,不再有用的注释要删除。

6.2 文件注释

文件注释必须说明文件名、函数功能、创建人、创建日期、版本信息等相关信息。

修改文件代码时,应在文件注释中记录修改日期、修改人员,并简要说明此次修改的目的。所有修改记录必须保持完整。

文件注释放在文件顶端,用"/*……*/"格式包含。

注释文本每行缩进4个空格;每个注释文本分项名称应对齐。

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

文件名称:

作 者:

版 本:

说 明:

修改记录:

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

6.3 函数注释

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />6.3.1函数头部注释

函数头部注释应包括函数名称、函数功能、入口参数、出口参数等内容。如有必要还可增加作者、创建日期、修改记录(备注)等相关项目。

函数头部注释放在每个函数的顶端,用"/*……*/"的格式包含。其中函数名称应简写为FunctionName(),不加入、出口参数等信息。

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

函数名称:

函数功能:

入口参数:

出口参数:

备 注:

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

6.3.2代码注释

代码注释应与被注释的代码紧邻,放在其上方或右方,不可放在下面。如放于上方则需与其上面的代码用空行隔开。一般少量注释应该添加在被注释语句的行尾,一个函数内的多个注释左对齐;较多注释则应加在上方且注释行与被注释的语句左对齐。

函数代码注释用"//…//"的格式。

通常,分支语句(条件分支、循环语句等)必须编写注释。其程序块结束行"}"的右方应加表明该程序块结束的标记"end of ……", 尤其在多重嵌套时。

6.4 变量、常量、宏的注释

同一类型的标识符应集中定义,并在定义之前一行对其共性加以统一注释。对单个标识符的注释加在定义语句的行尾。

全局变量一定要有详细的注释,包括其功能、取值范围、哪些函数或过程存取它以及存取时的注意事项等。

注释用"//…//"的格式。

7 单片机C51编程规范-函数

7.1 设计原则

函数的基本要求:

l 正确性:程序要实现设计要求的功能。

l 稳定性和安全性:程序运行稳定、可靠、安全。

l 可测试性:程序便于测试和评价。

l 规范/可读性:程序书写风格、命名规则等符合规范。

l 扩展性:代码为下一次升级扩展留有空间和接口。

l 全局效率:软件系统的整体效率高。

l 局部效率:某个模块/子模块/函数的本身效率高。

编制函数的基本原则:

l 单个函数的规模尽量限制在200行以内(不包括注释和空行)。一个函数只完成一个功能。

l 函数局部变量的数目一般不超过5~10个。

l 函数内部局部变量定义区和功能实现区(包含变量初始化)之间空一行。

l 函数名应准确描述函数的功能。通常使用动宾词组为执行某操作的函数命名。

l 函数的返回值要清楚明了,尤其是出错返回值的意义要准确无误。

l 不要把与函数返回值类型不同的变量,以编译系统默认的转换方式或强制的转换方式作为返回值返回。

l 减少函数本身或函数间的递归调用。

l 尽量不要将函数的参数作为工作变量。

7.2 函数定义

l 函数若没有入口参数或者出口参数,应用void明确申明。

l 函数名称与出口参数类型定义间应该空一格且只空一格。

l 函数名称与括号()之间无空格。

l 函数形参必须给出明确的类型定义。

l 多个形参的函数,后一个形参与前一个形参的逗号分割符之间添加一个空格。

l 函数体的前后花括号"{}" 各独占一行。

7.3 局部变量定义

l 同一行内不要定义过多变量。

l 同一类的变量在同一行内定义,或者在相邻行定义。

l 先定义data型变量,再定义idtata型变量,再定义xdata型变量.

l 数组、指针等复杂类型的定义放在定义区的最后。

l 变量定义区不做较复杂的变量赋值。

7.4 功能实现区规范

l 一行只写一条语句。

l 注意运算符的优先级,并用括号明确表达式的操作顺序,避免使用默认优先级。

l 各程序段之间使用一个空行分隔,加以必要的注释。程序段指能完一个较具体的功能的一行或多行代码。程序段内的各行代码之间相互依赖性较强。

l 不要使用难懂的技巧性很高的语句。

l 源程序中关系较为紧密的代码应尽可能相邻。

l 完成简单功能、关系非常密切的一条或几条语句可编写为函数或定义为宏。

8 单片机C51编程规范-排版

8.1 缩进

代码的每一级均往右缩进4个空格的位置。

8.2 分行

过长的语句(超过80个字符)要分成多行书写;长表达式要在低优先级操作符处划分新行,操作符放在新行之首,划分出的新行要进适当的缩进,使排版整齐,语句可读。避免把注释插入分行中。

8.3 空行

l 文件注释区、头文件引用区、函数间应该有且只有一行空行。

l 相邻函数之间应该有且只有一行空行。

l 函数体内相对独立的程序块之间可以用一行空行或注释来分隔。

l 函数注释和对应的函数体之间不应该有空行。

l 文件末尾有且只有一行空行。

8.4 空格

l 函数语句尾部或者注释之后不能有空格。

l 括号内侧(即左括号后面和右括号前面)不加空格,多重括号间不加空格。

l 函数形参之间应该有且只有一个空格(形参逗号后面加空格)。

l 同一行中定义的多个变量间应该有且只有一个空格(变量逗号后面加空格)。

l 表达式中,若有多个操作符连写的情况,应使用空格对它们分隔:

在两个以上的关键字、变量、常量进行对等操作时,它们之间的操作符前后均加一个空格;在两个以上的关键字、变量、常量进行非对等操作时,其前后均不应加空格;

逗号只在后面加空格;

双目操作符,如比较操作符, 赋值操作符"="、"+=",算术操作符"+"、"%",逻辑操作符"&&"、"&",位操作符"<<"、"^"等,前后均加一个空格;

单目操作符,如"!"、"~"、"++"、"-"、"&"(地址运算符)等,前后不加空格;

"->"、"."前后不加空格;

if、for、while、switch等关键字与后面的括号间加一个空格;

8.5 花括号

l if、else if、else、for、while语句无论其执行体是一条语句还是多条语句都必须加花括号,且左右花括号各独占一行。

l do{}while()结构中,"do"和"{"均各占一行,"}"和"while();"共同占用一行。

if ( ) do

{ {

} }while( );

else

{

}

8.6 switch语句

l 每个case和其判据条件独占一行。

l 每个case程序块需用break结束。特殊情况下需要从一个case块顺序执行到下一个case块的时候除外,但需要在交界处明确注释如此操作的原因,以防止出错。

l case程序块之间空一行,且只空一行。

l 每个case程序块的执行语句保持4个空格的缩进。

l 一般情况下都应该包含default分支。

Switch ( )

{

case x:

break;

case x:

break;

default:

break;

}

9 单片机C51编程规范-程序结构

9.1 基本要求

l 有main()函数的.c文件应将main()放在最前面,并明确用void声明参数和返回值。

l 对由多个.c文件组成的模块程序或完整监控程序,建立公共引用头文件,将需要引用的库头文件、标准寄存器定义头文件、自定义的头文件、全局变量等均包含在内,供每个文件引用。通常,标准函数库头文件采用尖角号< >标志文件名,自定义头文件采用双撇号″″标志文件名。

l 每个.c文件有一个对应的.h文件,.c文件的注释之后首先定义一个唯一的文件标志宏,并在对应的.h文件中解析该标志。

在.c文件中:

#define FILE_FLAG

在.h文件中:

#ifdef FILE_FLAG

#define XXX

#else

#define XXX extern

#endif

l 对于确定只被某个.c文件调用的定义可以单独列在一个头文件中、单独调用。

9.2 可重入函数

可重入函数中若使用了全局变量,应通过关中断、信号量等操作手段对其加以保护。

9.3 函数的形参

l 由函数调用者负责检查形参的合法性。

l 尽量避免将形参作为工作变量使用。

9.4 循环

l 尽量减少循环嵌套层数

l 在多重循环中,应将最忙的循环放在最内层

l 循环体内工作量最小

l 尽量避免循环体内含有判断语句

单片机学习指南

队长 路飞的电子设计宝藏 7月26日

鉴于原文只介绍了51单片机的学习路线(当时STM32刚兴起),与当前流行的STM32等高端单片机相比,显得有些落后,所以笔者更新了此文。

一、51和STM32的区别。

STM32比51主频高、RAM大、FLASH大,那么STM32能处理的事情就更多了。

STM32外设比51多,如:CAN、USB、FSMC等,能让你省点芯片。

STM32有固件库,不再需要看着手册,查寄存器来写代码,网上也有很多例程。

众多优势让STM32成为大众化、主流单片机,所以必须从51过渡到STM32的时代。

二、内核与外设。

外设就是外部的设备,如:GPIO、ADC、IIC、UART、SPI等。

内核就是内部的核心,如:ALU算术逻辑单元、流水线、指令集等。

51的内核仍然叫51。STM32的内核有Cortex M0、M0+、M3、M4、M7等。

因为ARM Cortex系列的芯片分为高端的A系列,中端的R系列、低端的M系列,所以STM32有好几种内核。

三、如何从51过渡到STM32?

尽管51有那么多的不好,但是低成本依然是它的优势。一片OTP(一次性编程)的51低至0.3毛,它适用于众多家电产品。

所以并不能以单纯的技术崇拜而把51贬得一无是处。只不过,我们需要掌握更多的技术,以适应不同的工作环境。

既然要从51过渡到STM32,那么停留在51的时间不宜太久,掌握基本的定时器、串口,就可以转到STM32上来了。

有的学校先教汇编,再教C,但我认为,先学C,再到汇编会比较好,因为汇编枯燥难学,导致单片机还没用起来,兴趣就消减一大半了。正如linus那句话,你得先学会使用它。

一、首先掌握C语言语法。

单片机用的C语言叫C51,C51除了标准C的语法之外,还特意为单片机增添了几个语法而已,没有很大区别,那么我们可以装个VS(别再用VC6.0那个老掉牙的IDE啦)然后,随便找本语法书抄代码,模仿写,不看书做出课后习题就可以了,其中流程控制(包括if,for,while,switch等)以及指针和结构体都是需要掌握的。推荐看视频《边用边学C语言》。

二、少量的实践。

接下来,你可以买一块单片机开发板来做一些小玩意了(只买一块开发板56元即可,不必浪费太多钱),譬如:摇摇棒,光立方,密码锁,超声波测距,红外摇控等等(很多新奇有趣的小玩意都可以在论坛找到)。当然,也不需要每个都做,我们可以选一些差异性较大的来做,这样升级会快一些。推荐视频《十天学会单片机》,也可以看开发板配套的视频,教材《单片机c语言程序设计实训100例——基于8051+proteus仿真》。适当的做几个就行,不要在这个阶段停留太久,重点掌握定时器和串口。

三、养成良好的编码习惯。

在《十天学会单片机》里会出现众多不怎么好的代码,但是我们不能一下子写出优秀的代码,必须有个过渡期,所以建议大家先看郭大侠的视频。那么如何写出高效而且可读性好的代码呢?这里只提到一点,不要用拼音来命名变量或者函数名,像int shi,fen,miao;这些都是不良的编码习惯,必须全部使用英文命名。推荐的做法就是多参考大神们写的代码,在百度文库或者各大电子论坛都可以看到很多优秀的代码。此外,推荐《从单片机初学者迈向单片机工程师》、《MISRA C标准工程师笔记》、《C语言编程规范》、《C51代码风格》。

四、了解汇编语言。

单片机工程师又叫固件工程师,因为他们写的代码都是跟寄存器打交道,而寄存器又可以直接控制硬件,处于最底层的软件而且不用经常改动,所以叫固件。这部分需要数电、模电的基础才好理解,所以在大学都是先教数电、模电再教单片机的。现在你要用汇编语言来玩单片机,你会发现汇编比较棘手,写出来的代码可读性差、可移植性差而且很难维护,但汇编即让你很清晰地感受到单片机是如何工作的,以及理解C语言指针的原理。不过,我们不需要钻研汇编语言,只需要有所了解,比如,精准的延时。

一、编译、编辑、版本控制器。

由于STM32的固件库中,函数名、变量名都是很长,我们不可能逐一输入,这就需要用到先进的工具。

1、编译器。仍然使用keil编译代码。

2、编辑器。编辑器就是写代码的工具,因为keil的代码补全、提示都很差,所以要用其它工具来写代码。这就得开两个软件,一个写代码,一个编译代码。虽然这样有点麻烦,但是相对于输入那一大串函数名来比,不算什么。推荐VS、Eclipse(C/C++版本)。不推荐使用source insight(功能不够强大)。

3、版本控制器。这个东西就是用来备份代码的,不要再用压缩包了。推荐git教程。

二、学会固件库。

有了上一步的准备工作之后,先买一块STM32开发板,带仿真器,248元。这里下载代码可不像51那些,用串口就能下载的了,得另外用一个仿真器。

这里的仿真器有ST link、Ulink等,不推荐使用J link。而仿真器的接口有JTAG和SWD,推荐使用SWD,接3根线就可以了。

推荐教材《STM32开发指南库函数教程》,也可以看开发板配套的视频。这里要掌握STM32的外设,如:ADC、RTC、CAN、IIC、SPI、UART、DMA、SDIO、IAP等。

三、自制PCB。

数电、模电基础差的,需要先补充点理论再来。然后下载一个Altium Designer6.9,看《Altium Designer视频教程》。根据自己感兴趣的小玩意来做一块PCB。画好之后先发到群里,让大家指导一下,然后再发到嘉立创打样,很便宜的,而其它材料则到淘宝上买。主要掌握焊接、维修、原理图、PCB等基本功,自己多动手就能掌握的。

四、单片机外面的世界。

就算你现在能玩转单片机,但也只是打开了一扇小小的窗户而已,下面你可以选一个方向,但是工作中可以会用到几个方向的知识,反正尽量多学点。

1、嵌入式操作系统。不推荐用51单片机跑系统。而STM32可以跑ucos II、ucos III、free RTOS、coos、RT-Thread、RTX等。推荐学ucos II,教材是任哲的《嵌入式实时操作系统ucosII原理及应用》,只要掌握一种嵌入式操作系统,其它都可以触类旁通。移植系统时,会用到汇编。推荐学习free RTOS或者RT-Thread。

2、ucgui/STemwin、Touch GFX。STM32可以通过FSMC接口来驱动TFT LCD屏,这里要用到图形界面库,可以学STemwin,STemwin其实就是ucgui,推荐《STemwin开发手册》,也可以学习Touch GFX。

3、上位机。使用单片机采集信号送到PC机上,而PC机需要一个上位机来控制单片机,这个上位机可以用Labview、C++、C、JAVA、甚至是HTML5来写。其中最常用的是单片机跟PC机的串口通信,上位机建议用C或者QT来写,尽管还有很多企业用MFC(C++库),但是上手比较难,不推荐学MFC。推荐的教材是《C#入门经典》、《QT简介》。

4、数据结构和算法。推荐的教材是周航慈的《嵌入式系统软件中的常用算法》、《数据结构课件》。

5、接口应用。单片机的内部资源比较少,很多时候需要外接一些芯片、传感器。这里需要到用模电、电子测量、计算机网络等知识。推荐的教材是陈尚松等著的《电子测量与仪器》和谢希仁的《计算机网络》。此外,还会用到一些通信模块,比如Zigbee、WIFI、蓝牙、NB-IOT、433模块、NRF24L01、RFID智能卡等,有兴趣可以弄一下,这些都是比较实用的技术。

五、其它问题。

1、单片机的代码是如何运行的?

推荐看《计算机组成原理》。

2、FPGA。

可以参考本博客的《如何学习FPGA》。

3、嵌入式。

很多电子专业的学生就感觉嵌入式很难,那是因为嵌入式涉及很多计算机领域的知识,而这些知识很多是电子专业不开课的,基本功没过关,学起来肯定吃力。具体的学习路线可以参考本博客的《如何学习嵌入式软件》。

4、硬件设计。

可以参考本博客的《如何学习硬件设计——理论篇》、《如何学习硬件设计——实践篇》。

5、开发板的选择。

这里推荐的开发板都是一整板(上面的链接并非广告,只是确实有人不会选开发板才给出来的),里面有很多芯片的。不推荐一个核心板留了很多接口,每个接口都要另外买一块小板,这种板叫子母板,一个母板不贵,但是子板很多,买多几块就花很多钱,而且子板很小,容易丢。

6、为什么学生很难定方案?

因为学生积累的东西并不多,考虑的不那么周全,很多知识似懂非懂,难以制订方案。这时要多接触新事物,只要积累的多,就自然而然的能出方案了,不用太急躁。

7、MDK。

Keil有51版本和ARM版本,其中ARM版本的Keil又称为MDK。

8、stm32 cubemx。

cubemx可以自动生成配置代码,虽然很方便,但不建议初学者使用,会让你懒得不想写代码。

9、为什么编译没问题,下载到单片机却不对?

编译没问题,说明语法没问题,但不能表明逻辑、功能是正确的。

10、为什么网上都有那么多代码可以复制粘贴,还要自己写代码?

因为网上能找到的代码很多,而网上找不到的代码却更多。

11、proteus及multisim仿真。

proteus很适合仿真单片机,但是仿真的效果不能替代实物,一切以实物为准。

multisim适合在学模电时,做一下仿真,以帮助理解电路。

12、为什么有的STM32开发板可以用串口下载代码,还需要仿真器吗?

STM32有个IAP的功能(又称为远程升级),可以用任意的接口来下载代码,但是这种方法是建立在芯片本身有IAP的代码,才可以使用。

在一个没有任何代码的芯片上,不能使用串口下载代码,这时,必须使用仿真器。

13、单片机不就是C语言嘛,还需要学单片机原理?

在工程上会遇到单片机内部资源的调度、IO口的电气特性、带宽等问题,你不懂单片机原理是解决不了这些问题的。

14、单片机的汇编和微机原理的汇编。

微机原理讲的是PC机中x86架构的汇编,和51单片机的汇编是有区别的。不要看错书。

而51单片机的汇编和STM32的汇编也是有区别的,51的是CISC架构,而STM32的是RISC架构。

15、除STM32以外的高端单片机品牌。

有NXP的LPC、新唐、GD32(高仿STM32)、英飞凌、TI的MSP430、Microchip的PIC、瑞萨、ADI、Maxim(美信)、三星。

16、其它单片机品牌。

合泰、辉芒、松瀚、海尔(东软)、STC、义隆、新茂、中颖、ABOV(现代)、Megawin(笙泉)、晟矽微、HOLTEK(盛扬)、九齐、佑华、灵动微。

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