單片機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 此時編譯器會掃描一個一個的C源文件，如果發(fā)現(xiàn)#include了某個.h文件，則把整個.h文件包含進.c文件中，形成一個新的.c文件（實際的實現(xiàn)過程可能不是這樣，但原理是這樣的）。同時進行相關(guān)預(yù)處理指令的解釋工作，譬如將宏替換成實際的值。 2） 編譯源文件 此時編譯器會掃描經(jīng)過第1步之后新生成的源文件，把源代碼編譯成機器碼，生成目標(biāo)文件。如果發(fā)現(xiàn)某個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，那就會在源文件中查找這個類型，看看是否可以找到這個類型的聲明，如果找不到，則報錯。所有的函數(shù)只會在編譯時生成一個符號，不查找其實體是否存在。不過如果發(fā)現(xiàn)在使用這個函數(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 此時編譯器就會收集所有目標(biāo)文件中的符號，例如函數(shù)符號，并且查找其實體，如果找不到，則報錯；無錯的話會給這些符號分配真正的地址，分配了地址后，就會替換每個目標(biāo)文件中的符號為實際地址，然后合并所有的目標(biāo)文件為一個可執(zhí)行文件。 3、編譯后的二進制文件： 1）編譯后的二進制碼，實際就是把C程序編譯成了一句句二進制機器指令。 2）大概開始是告訴單片機，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制機器指令。（什么時候把什么地址的數(shù)取出來進行什么操作然后放在什么地址或寄存器，這些個事了） 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，執(zhí)行初始化機器指令。 5）遇到調(diào)用函數(shù)，就會有將主函數(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)的各個參數(shù)、函數(shù)中的局部變量等按照順序進行壓棧，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)行等機器代碼。 6）遇到中斷，就會有類似函數(shù)調(diào)用（壓棧、出棧等）的機器代碼，因為執(zhí)行中斷函數(shù)，也是一個函數(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文件燒錄進單片機： 1）hex文件燒錄進單片機后，保存在單片機的FLASH區(qū)里，其實就是一堆指令代碼。 2）單片機上電復(fù)位后，程序指針自動指向FLASH區(qū)的第一條指令上，然后單片機逐一讀取指令，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的實現(xiàn)相對要簡單一些，一般通用做法是內(nèi)部的存儲器可以由上位機的軟件通過串口來進行改寫。對于單片機來講可以通過SPI或其它的串行接口接收上位機傳來的數(shù)據(jù)并寫入存儲器中。所以即使我們將芯片焊接在電路板上，只要留出和上位機接口的這個串口，就可以實現(xiàn)芯片內(nèi)部存儲器的改寫，而無須再取下芯片。 IAP的實現(xiàn)相對要復(fù)雜一些，在實現(xiàn)IAP功能時， 單片機內(nèi)部一定要有兩塊存儲區(qū)，一般一塊被稱為BOOT區(qū)，另外一塊被稱為存儲區(qū)。單片機上電運行在BOOT區(qū)，如果有外部改寫程序的條件滿足，則對存儲區(qū)的程序進行改寫操作。如果外部改寫程序的條件不滿足，程序指針跳到存儲區(qū)，開始執(zhí)行放在存儲區(qū)的程序，這樣便實現(xiàn)了IAP功能。 2、 ISP和IAP在單片機中的應(yīng)用 2.1 傳統(tǒng)編程方法的不足 在一般的單片機的實驗或開發(fā)時，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內(nèi)部或外接的程序存儲器中。普通的編程器價格從幾百元到幾千元不等，對于一般的單片機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芯片和電路板造成損傷，另外在程序需要升級做改動時，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。 2.2 ISP和IAP的優(yōu)點 ISP技術(shù)的優(yōu)勢是不需要編程器就可以進行單片機的實驗和開發(fā)，單片機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)試時由于頻繁地插入取出芯片對芯片和電路板帶來的不便。 IAP技術(shù)是從結(jié)構(gòu)上將Flash存儲器映射為兩個存儲體，當(dāng)運行一個存儲體上的用戶程序時，可對另一個存儲體重新編程，之后將程序從一個存儲體轉(zhuǎn)向另一個。 ISP的實現(xiàn)一般需要很少的外部電路輔助實現(xiàn)， 而IAP的實現(xiàn)更加靈活，通?？衫脝纹瑱C的串行口接到計算機的RS232口，通過專門設(shè)計的固件程序來編程內(nèi)部存儲器，可以通過現(xiàn)有的INTERNET或其它通訊方式很方便地實現(xiàn)遠程升級和維護。 2.3 產(chǎn)品分析 目前市場上不少的單片機具有ISP和IAP功能。 (mbbeetchina)