单片机语言——C51语言

一、 C51与标准C的比较

C51的基本语法与标准C相同，C51在标准C的基础上进行了适合于51系列单片机硬件的扩展。
深入理解Keil C51对标准C的扩展部分以及不同之处，是掌握C51语言的关键之一。

C51与标准C的主要区别如下：
（1）库函数的不同。
（2）数据类型有一定的区别。
（3）C51的变量存储模式与标准C中的变量存储模式数据不一样。
（4）数据存储类型的不同。
（5）标准C语言没有处理单片机中断的定义。
（6）C51语言与标准C语言的输入/输出处理不一样。
（7）头文件的不同。
（8）程序结构的差异。

但是从数据运算操作、程序控制语句以及函数的使用上来说，Keil C51与标准C几乎没有什么明显的差别。

二、 C51语言中的数据类型与存储类型

Keil C51支持的基本数据类型如表3-1所示。针对AT89S51单片机的硬件特点，C51在标准C的基础上，扩展了4种数据类型（表3-1中最后4行）。

注意：扩展的4种数据类型，不能使用指针对它们存取。

2.1、C51的扩展数据类型

对扩展的4种数据类型说明：
（1）位变量bit
bit的值可以是1（true）, 也可以是0（false）

（2）特殊功能寄存器sfr

特殊功能寄存器分布在片内数据存储区的地址单元80H~FFH之间，“sfr” 数据类型占用一个内存单元。利用它可以访问单片机内部的所有特殊功能寄存器。
例如：sfr P1=0x90

3）特殊功能寄存器sfr16

“sfr16”数据类型占两个内存单元。它用于操作占两个字节的特殊功能寄存器。
例如： “sfr16 DPTR=0x82”语句定义了片内16位数据指针寄存器DPTR，其低8位字节地址为82H，高8位字节地址为83H。

（4）特殊功能位 sbit

sbit—片内特殊功能寄存器的可寻址位。

例如：
sfr PSW=0xd0； /定义PSW寄存器地址为0xd0/
sbit PSW^2 = 0xd2； /定义OV位为PSW.2/
符号“^{”`前`是特殊功能寄存器的`名字`，“}”的后面数字是特殊功能寄存器可寻址位在寄存器中的位置，取值必须是0~7。

注意，不要把bit与sbit混淆。
bit是定义普通的位变量，值只能是二进制的0或1。而sbit定义的是特殊功能寄存器的可寻址位，它的值是可进行位寻址的特殊功能寄存器的某位的绝对地址。

2.2、数据存储类型

51单片机有片内、外数据存储区，还有程序存储区。51单片机片内的数据存储区是可读写的，51单片机的衍生系列最多可有256个字节的内部数据存储区，其中低128字节可直接寻址，高128字节（80H～FFH）只能间接寻址，从20H开始的16字节可位寻址。

程序存储区只能读不能写，可能在51单片机内部或者外部，或者外部和内部都有，由51单片机的硬件决定。

内部数据存储区可分为3个不同的数据存储类型：data、idata和bdata。

访问片外数据存储区比访问片内数据存储区慢，C51提供两种不同数据存储类型xdata和pdata来访问片外数据存储区。

下面对表3-2中的各种存储区作以说明。

（1）DATA区。
寻址是最快的，应该把经常使用的变量放在DATA区，但是DATA区的存储空间是有限的，DATA区除了包含程序变量外，还包含了堆栈和寄存器组。可直接寻址。

声明举例如下：

• unsigned char data system_status=0;
• unsigned int data unit_id[8];
• char data inp_string[20]；

另外，当内部堆栈溢出的时候，程序会莫名其妙地复位。这是因为51单片机没有报错的机制，堆栈的溢出只能以这种方式表示，因此要留有较大的堆栈空间来防止堆栈溢出。

（2）BDATA区。
是DATA中的位寻址区，在这个区中声明变量就可进行位寻址。BDATA区声明中的存储类型标识符为bdata，指的是内部RAM可位寻址的16字节存储区（字节地址为20H～2FH）中的128个位。

下面是在BDATA区中声明的位变量和使用位变量的例子:

• unsigned char bdata status_byte;
• unsigned int bdata status_word;
• sbit stat_flag= status_byte^4;
• if(status_word^15)
  { …… }
  stat_flag=1;
  C51编译器不允许在BDATA区中声明float和double型变量。

（3）IDATA区。
IDATA区使用寄存器作为指针来进行间接寻址，常用来存放使用比较频繁的变量。与外部存储器寻址相比，它的指令执行周期和代码长度相对较短。指的是片内RAM的256字节的存储区，只能间接寻址，速度比直接寻址慢。

声明举例如下：

• unsigned char idata system_status=0;
• unsigned int idata unit_id[8];
• char idata inp_string[16]；
• float idata out_value;

（4）PDATA区和XDATA区。
PDATA区和XDATA区位于片外存储区，PDATA区和XDATA区声明中的存储类型标识符分别为pdata和xdata。

PDATA区只有256字节，仅指定256字节的外部数据存储区。但XDATA区最多可达64KB，对应的xdata存储类型标识符可以指定外部数据区64KB内的任何地址。
对PDATA区的寻址要比对XDATA区寻址快，因为对PDATA区寻址，只需要装入8位地址，而对XDATA区寻址要装入16位地址，所以要尽量把外部数据存储在PDATA区中。

对PDATA区和XDATA区的声明举例如下：

• unsigned char xdata system_status=0;
• unsigned int pdata unit_id[8];
• char xdata inp_string[16]；
• float pdata out_value;

（5）程序存储区CODE。
程序存储区CODE声明的标识符为code，储存的数据是不可改变的。在C51编译器中可以用存储区类型标识符code来访问程序存储区。
声明举例如下：

unsigned char code a[ ] ={0x00,0x01,0x02,0x03,0x04,0x05,0x06,0x07,0x08};

三、 C51的基本运算

C51语言的基本运算与标准C类似，主要包括算术运算、关系运算、逻辑运算、位运算和赋值运算及其表达式等。

3.1 算术运算符

算术运算的算术运算符及其说明如表3-4所示。

表3-4中的自增和自减运算符是使变量自动加1或减1，自增和自减运算符放在变量前和变量之后是不同的。

例如：
++i，–i：在使用i之前，先使i值加（减）1。
i++，i–：在使用i之后，再使i值加（减）1。
例如：若i=4，则执行x=++i时，先使i加1，再引用结果，即x=5，运算结果为i=5，x=5。
再如：若i=4，则执行x=i++时，先引用i值，即x=4，再使i加1，运算结果为i=5，x=4。

3.2 逻辑运算符

逻辑运算符及其说明如表3-5所示。

3.3 关系运算符

关系运算符就是判断两个数之间的关系。关系运算符及其说明如表3-6所示。

3.4 位运算

位运算符及其说明如表3-7所示

3.5 指针和取地址运算符

取内容和取地址的一般形式分别为：

变量=*指针变量
指针变量=&目标变量

取内容运算是将指针变量所指向的目标变量的值赋给左边的变量；取地址运算是将目标变量的地址赋给左边的变量。
注意，指针变量中只能存放地址（也就是指针型数据），一般情况下不要将非指针类型的数据赋值给一个指针变量。