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解析单片机程序开发使用的三种编程语言
发布时间:2021.12.08
信息摘要:
编程语言就是按照指令集要求的格式编写的人机交互语言,对于单片机编程语言主要有c51语言、机器语言、汇编语言这三种形式,下面我们分别介绍。


从广义上来讲,语言就是使用一种处理规则相同用来进行表达的沟通指令。老子的《道德经》讲道:“道生一,一生二,二生三,三生万物”,而一个开关有01两种状态,单片机就好比开关的集合,因此对应无数种状态,如果我们把这些开关赋予某种规则,使他们按照我们指令要求运作,就可以形成无数种逻辑组合,从而构建出无数种组合,所以01再加上规则就可以实现各种各样的功能,也就是生出了万物。其中的规则就是通常所说的指令集,它是于CPU架构相关的内部逻辑电路模块,编程语言就是按照指令集要求的格式编写的人机交互语言,对于单片机编程语言主要有c51语言、机器语言、汇编语言这三种形式,下面我们分别介绍。

先来看机器语言,首先了解一下01的定义,我们都知道计算机只有两种状态,就是01,那么什么是01呢?我们定义01就是电压的高低,低电平为0,高电平为1,那具体的低电平和高电平又是如何定义呢?那要看电压的阈值是多少,阈值其实就是临界值的意思,比如得知阈值为1.5V,那么我们定义某一点电平在1.5V以下就是低电平,相对的的1.5V以上就是高电平,也就是分别对应了计算机的01

那么来看机器语言的定义,机器语言是用二进制代码表示的计算机能直接识别和执行的一种机器指令的集合。它是计算机的设计者通过计算机的硬件结构赋予计算机的操作功能。用机器语言编写的程序我们称为目标程序,可以直接存放在计算机存储期内。机器语言有两种表示形式,一种是二级制形式,一种是十六进制形式。十六进制形式由0~9A~F16个数字和字母组成,是人们通常采用的一种形式,它输入计算机后由监控程序翻译成二进制,以供机器直接执行。那机器语言有什么特点呢?计算能够直接识别机器语言不需要任何翻译,每台机器的指令,其格式和代码所代表的含义都是硬性规定的,故称之为面向机器的语言,它是元老级别的第一代计算机语言。机器语言对于不同型号的计算机来说一般是不同的。它的缺点是读写困难、不易差错、交流不方便、移植性差等,所以,现在人们进行程序设计时候几乎不用它。

再来看汇编语言,汇编语言是由一系列描述计算机功能及寻址方式的符号构成的指令的集合。用助记符号代替操作码,用地址符号或标号代替地址码,这样就把机器语言变成了汇编语言,因此汇编语言也被称为符号语言,使用汇编语言编写的程序被称为汇编语言源程序,机器无法直接识别该源程序,需要由另一种程序将汇编语言源程序翻译成机器语言,这个翻译的过程称为汇编,这种起翻译作用的程序叫汇编程序或称为汇编器,当程序比较复杂时,人们就是用模块化的程序设计思想来设计程序,对应的汇编程序称为宏汇编器,它能对源程序模块独立进行汇编或编译,然后再将这些模块用连接器连接起来形成一个完整的用户程序,这样做比单块程序更易编写、调试和修改,由于模块化程序是可重新定位的,因而也就允许在输入及输出要求时被调用,汇编语言直接描述机器指令,比机器指令容易记忆和理解。通过学习和使用汇编语言,能够感知、体会、理解机器的逻辑功能,向上为理解各种软件系统的原理,打下技术理论基础;向下为掌握硬件系统的原理,打下实践应用基础。所以,学习汇编语言,使我们理解整个计算机系统的最佳起点和最有效途径。

最后来看C51语言,C51是为51系列单片机设计的一种支持符合ANSI标准的C语言,是对标准C语言的扩展。采用C51编译器生成的代码可以直接下载到单片机系统中运行。当应用系统比较复杂时,用汇编语言编程会比较麻烦。而在这方面,C语言有着很明显的优势,所以,在系统比较复杂时,建议采用C51来编写应用程序。C51编程语言与标准C语言之间的区别主要是对标准C语言进行了扩展,扩展内容主要包括下图八个方面,C51对标准C语言的扩展内容   由于涉及的内容比较多,这里就不做展开介绍了。接下来说一下C51的程序结构,一个完整的程序应该包括四部分,第一部分是说明区,它包含了程序说明、功能说明、设计者、设计日期、修改日期、版本号等内容,这部分不会生成任何目标代码,仅仅作为一个注释使用,假如把它给去掉也不会影响到程序的功能,但是它有助于我们快速了解这个程序的功能等信息,为了养成良好的编程习惯,最好加上。第二部分是是预处理区,程序中的include命令通知编译器在对编译器进行编译时,将所需要的头文件读入后再一起进行编译,一般在头文件中包含了程序在编译时的一些必要信息,通常C语言编译器都会提供若干个不同用途的头文件,头文件的读入是在对程序进行编译时才完成的。第三部分是全局变量定义区,它包括函数类型声明和全局变量定义等。第四部分是真正能生成目标代码的程序区,它包含了一个main函数,程序的执行都是从main函数开始的,也称为该函数的主函数,一个C51程序必须且只能有一个main的主函数。

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