C51語言

本文主要涉及C51語言的一些基本知識，比如C51語言的數據類型以及存儲類型以及一些基本運算。

一、 C51與標準C的比較

C51的基本語法與標準C相同，C51在標準C的基礎上進行了適合于51系列單片機硬件的擴展。
深入理解Keil C51對標準C的擴展部分以及不同之處，是掌握C51語言的關鍵之一。

C51與標準C的主要區別如下：
（1）庫函數的不同。
（2）數據類型有一定的區別。
（3）C51的變量存儲模式與標準C中的變量存儲模式數據不一樣。
（4）數據存儲類型的不同。
（5）標準C語言沒有處理單片機中斷的定義。
（6）C51語言與標準C語言的輸入/輸出處理不一樣。
（7）頭文件的不同。
（8）程序結構的差異。

但是從數據運算操作、程序控制語句以及函數的使用上來說，Keil C51與標準C幾乎沒有什么明顯的差別。

二、 C51語言中的數據類型與存儲類型

Keil C51支持的基本數據類型如表3-1所示。針對AT89S51單片機的硬件特點，C51在標準C的基礎上，擴展了4種數據類型（表3-1中最后4行）。

注意：擴展的4種數據類型，不能使用指針對它們存取。

2.1、C51的擴展數據類型

對擴展的4種數據類型說明：
（1）位變量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內數據存儲區的地址單元80H~FFH之間，“sfr” 數據類型占用一個內存單元。利用它可以訪問單片機內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”數據類型占兩個內存單元。它用于操作占兩個字節的特殊功能寄存器。
例如： “sfr16 DPTR=0x82”語句定義了片內16位數據指針寄存器DPTR，其低8位字節地址為82H，高8位字節地址為83H。

（4）特殊功能位 sbit

sbit—片內特殊功能寄存器的可尋址位。

例如：
sfr PSW=0xd0； /定義PSW寄存器地址為0xd0/
sbit PSW^2 = 0xd2； /定義OV位為PSW.2/
符號“^{”`前`是特殊功能寄存器的`名字`，“}”的后面數字是特殊功能寄存器可尋址位在寄存器中的位置，取值必須是0~7。

注意，不要把bit與sbit混淆。
bit是定義普通的位變量，值只能是二進制的0或1。而sbit定義的是特殊功能寄存器的可尋址位，它的值是可進行位尋址的特殊功能寄存器的某位的絕對地址。

2.2、數據存儲類型

51單片機有片內、外數據存儲區，還有程序存儲區。51單片機片內的數據存儲區是可讀寫的，51單片機的衍生系列最多可有256個字節的內部數據存儲區，其中低128字節可直接尋址，高128字節（80H～FFH）只能間接尋址，從20H開始的16字節可位尋址。

程序存儲區只能讀不能寫，可能在51單片機內部或者外部，或者外部和內部都有，由51單片機的硬件決定。

內部數據存儲區可分為3個不同的數據存儲類型：data、idata和bdata。

訪問片外數據存儲區比訪問片內數據存儲區慢，C51提供兩種不同數據存儲類型xdata和pdata來訪問片外數據存儲區。

下面對表3-2中的各種存儲區作以說明。

（1）DATA區。
尋址是最快的，應該把經常使用的變量放在DATA區，但是DATA區的存儲空間是有限的，DATA區除了包含程序變量外，還包含了堆棧和寄存器組。可直接尋址。

聲明舉例如下：

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

另外，當內部堆棧溢出的時候，程序會莫名其妙地復位。這是因為51單片機沒有報錯的機制，堆棧的溢出只能以這種方式表示，因此要留有較大的堆棧空間來防止堆棧溢出。

（2）BDATA區。
是DATA中的位尋址區，在這個區中聲明變量就可進行位尋址。BDATA區聲明中的存儲類型標識符為bdata，指的是內部RAM可位尋址的16字節存儲區（字節地址為20H～2FH）中的128個位。

下面是在BDATA區中聲明的位變量和使用位變量的例子:

• unsigned char bdata status_byte;
• unsigned int bdata status_word;
• sbit stat_flag= status_byte^4;
• if(status_word^15)
  { …… }
  stat_flag=1;
  C51編譯器不允許在BDATA區中聲明float和double型變量。

（3）IDATA區。
IDATA區使用寄存器作為指針來進行間接尋址，常用來存放使用比較頻繁的變量。與外部存儲器尋址相比，它的指令執行周期和代碼長度相對較短。指的是片內RAM的256字節的存儲區，只能間接尋址，速度比直接尋址慢。

聲明舉例如下：

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

（4）PDATA區和XDATA區。
PDATA區和XDATA區位于片外存儲區，PDATA區和XDATA區聲明中的存儲類型標識符分別為pdata和xdata。

PDATA區只有256字節，僅指定256字節的外部數據存儲區。但XDATA區最多可達64KB，對應的xdata存儲類型標識符可以指定外部數據區64KB內的任何地址。
對PDATA區的尋址要比對XDATA區尋址快，因為對PDATA區尋址，只需要裝入8位地址，而對XDATA區尋址要裝入16位地址，所以要盡量把外部數據存儲在PDATA區中。

對PDATA區和XDATA區的聲明舉例如下：

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

（5）程序存儲區CODE。
程序存儲區CODE聲明的標識符為code，儲存的數據是不可改變的。在C51編譯器中可以用存儲區類型標識符code來訪問程序存儲區。
聲明舉例如下：

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

三、 C51的基本運算

C51語言的基本運算與標準C類似，主要包括算術運算、關系運算、邏輯運算、位運算和賦值運算及其表達式等。

3.1 算術運算符

算術運算的算術運算符及其說明如表3-4所示。

表3-4中的自增和自減運算符是使變量自動加1或減1，自增和自減運算符放在變量前和變量之后是不同的。

例如：
++i，–i：在使用i之前，先使i值加（減）1。
i++，i–：在使用i之后，再使i值加（減）1。
例如：若i=4，則執行x=++i時，先使i加1，再引用結果，即x=5，運算結果為i=5，x=5。
再如：若i=4，則執行x=i++時，先引用i值，即x=4，再使i加1，運算結果為i=5，x=4。

3.2 邏輯運算符

邏輯運算符及其說明如表3-5所示。

3.3 關系運算符

關系運算符就是判斷兩個數之間的關系。關系運算符及其說明如表3-6所示。

3.4 位運算

位運算符及其說明如表3-7所示

3.5 指針和取地址運算符

取內容和取地址的一般形式分別為：

變量=*指針變量
指針變量=&目標變量

取內容運算是將指針變量所指向的目標變量的值賦給左邊的變量；取地址運算是將目標變量的地址賦給左邊的變量。
注意，指針變量中只能存放地址（也就是指針型數據），一般情況下不要將非指針類型的數據賦值給一個指針變量。