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Keil C51常用功能模塊使用說明 |
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| Keil C51常用功能模塊使用說明 |
| 作者:jdzj868 來源:機電之家下載站 錄入:jdzj868 更新時間：2010-1-29 16:16:36 點擊數(shù)：0 |
【字體：
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說明
本文檔包括單片機系統(tǒng)中常用到的時鐘中斷、通訊及鍵盤掃描等模塊(見所附源程序)的說明。這些模塊使用前后臺系統(tǒng)模型。為達到最大的靈活性, 需要在用戶工程中定義config.h文件, 在其中定義各模塊可選參數(shù)的設置 ， 而不是直接更改源代碼。
這些可選內(nèi)容大部分為宏定義，如果不定義宏相應的功能在編譯時被屏蔽，不會增加代碼長度。 具體可選內(nèi)容見各模塊中的說明。
在Config.h文件中還要包含一個單片機硬件的資源頭文件。
各模塊使用了定義在Common.h中的一些數(shù)據(jù)類型。如 : BIT(bit) BYTE(unsigned char)等，具體請參見源程序。
時鐘模塊
在單片機軟件設計中, 時鐘是重要資源, 為了充分利用時鐘資源, 故設計本時鐘模塊。 本模塊使用定時器0，在完成用戶指定功能的同時, 還能夠自動處理一些其它模塊中與時鐘相關的信息。
時鐘模塊由聲明文件Timer.h以及實現(xiàn)文件Timer.c組成。
用戶應該在Config.h中定義宏TIMER_RELOAD來設定定時器0的重裝載初值。推薦的定時器0的中斷時間大于1毫秒。
在程序的初始化階段調(diào)用時鐘模塊的初始化函數(shù)InitTimerModule()之后，就可以使用時鐘模塊所以支持的各種功能。具體描述如下：
延時：當用戶需要進行一定時間的延時時，可以通過調(diào)用Delay()來進行，參數(shù)為時鐘中斷的次數(shù)。如時鐘中斷周期為1ms， 想進行100ms的延時， 則可以調(diào)用Delay(100)。
注意：
如果延時的絕對時間小于時鐘中斷的周期，則不能夠用本方法做到延時。
定時：當程序中需要使用定時功能時，如等待某外部事件，如果在一定時間內(nèi)發(fā)生則繼續(xù)執(zhí)行，如果在這段時間內(nèi)發(fā)生，則認為出現(xiàn)錯誤，轉向錯誤處理機制。
在此推薦一種編程模式，但用戶可以用自己認為更合理的方式處理此類問題。
這里簡單說明一下關于阻塞式函數(shù)及非阻塞式函數(shù)。簡單說，阻塞式函數(shù)就是當檢測完成條件，如果不能夠完成則等待，如：
void CheckSomething()
{
// gbitSuccessFlag is a global variable
while(gbitSuccessFlag == FALSE)
{
// do nothing but waiting
}
}
可以看到，當bitSuccessFlag沒有被設置為TRUE時，函數(shù)保持等待狀態(tài)不返回，這樣就是阻塞式的函數(shù)。
另外一種情況：
BIT CheckSomething()
{
if(gbitSuccessFlag == TRUE)
{
// …
return TRUE;
}
return FALSE;
}
在這里，如果所檢測的事件有沒有完成，函數(shù)進行檢測之后，立刻返回，通過返回值報告完成情況，如果沒有完成，則等待調(diào)用者分配再次執(zhí)行的機會。這樣的函數(shù)就是非阻塞函數(shù)。
在應用定時功能時，首先要將檢測函數(shù)定義成非阻塞函數(shù)。如上面的第二個版本的CheckSomething。
然后下面模式：
BIT bitDone = FALSE;
ResetClock(); // clear timer interrupt times counter
while(GetClock() < MAX_WAITINGTIME)
{
if(CheckSomething() == TRUE)
{
bitDone = TRUE;
break;
}
}
if(bitDone == FALSE)
{
// process time out
}
或者簡單寫成：
BIT bitDone = FALSE;
ResetClock();
while(GetClock() < MAX_WAITINGTIME && (bitDone = CheckSomething));
if(bitDone == FLASE)
{
// …
}
軟件看門狗：實現(xiàn)具有局限性的看門狗功能。在程序中合適的地方加入對軟件看門狗的復位函數(shù)ResetWatchDog()，在Config.h中加入宏TIMER_WATCHDOGTIMEOUT。當程序運行時，如果在發(fā)生TIMER_WATCHDOGTIMEOUT次時鐘中斷之內(nèi)沒有復位軟件看門狗， 則系統(tǒng)復位。
注意：
如果沒有加入TIMER_WATCHDOGTIMEOUT宏，程序中的ResetWatchDog沒有任何用處，不用刪除。
如果系統(tǒng)不能實現(xiàn)時鐘中斷，則軟件看門狗也同時失去功能。
目前版本的的時鐘模塊的復位功能并不是完全復位，主要表現(xiàn)在當復位之后，系統(tǒng)將不再響應任何中斷。所以軟件看門狗只是一個程序的調(diào)試功能，不應該將它用于正式工作的程序，此時應該使用硬件看門狗。
用戶自定義任務：如果想在時鐘中斷內(nèi)執(zhí)行一些耗時較短的任務，可以定義回調(diào)函數(shù)OnTimerInterrupt。函數(shù)原形為：void OnTimerInterrupt();
如果想在發(fā)生時鐘中斷時執(zhí)行一些功能，而這些功能又耗時相對較長，不合適放在中斷響應函數(shù)內(nèi)部，則可以在程序中的主循環(huán)中的任意地方添加: ImpTimerService()，同時提供原形為void OnTimerEvent()的回調(diào)函數(shù)。具體的程序如下所示：
void main()
{
Initialize();
while(TRUE)
{
// … working
ImpTimerService();
// … working
}
}
void OnTimerEvent()
{
// do some task
}
對通訊模塊提供支持：如通訊中的各種超時等，見通訊模塊中的詳細說明。
對鍵盤掃描模塊提供支持：可以自動調(diào)用鍵盤掃描模塊，見鍵盤掃描模塊中的詳細說明。
對程序調(diào)試提供支持：在程序開發(fā)過程中，有時為了判斷程序是不是在工作，常用利用單片機系統(tǒng)的某一空閑引腳通過一個限流電阻接一個發(fā)光二極管，在程序中間隔固定時間交替控制發(fā)光管的明暗。實現(xiàn)這個功能只要在Config.h文件中定義TIMER_FLASHLED宏，如：
#define TIMER_FLASHLED P1_0
則當時鐘中斷發(fā)生256次之后，改變發(fā)光管的狀態(tài)。
通訊模塊
串口資源做為單片機與外界通信的常用手段，通訊模塊提供了完全緩沖的串口通訊底層機制，適用于長度不大的數(shù)據(jù)包的發(fā)送及接收。如果處理關鍵數(shù)據(jù)，需要用戶自己提供糾錯協(xié)議。
通訊模塊由聲明文件SComm.h及實現(xiàn)文件SComm.c組成。
初始化：調(diào)用函數(shù)InitSCommModule()來初始化通訊模塊：
void InitSCommModule(BYTE byTimerReload, BIT bitTurbo)
參數(shù)說明：
byTimerReload: 定時器1的重裝載初始值。
bitTurob: 當此參數(shù)為TRUE時，串行通訊在定時器1的溢出速率基礎上加倍。為FALSE時，串行通訊速率為定時器1的溢出速率。
緩沖區(qū)：模塊使用了由宏SCOMM_SENDBUFSIZE、SCOMM_RECEBUFSIZE及SCOMM_PKGBUFSIZE所指定長度的三個緩沖區(qū)，分別為發(fā)送、接收及數(shù)據(jù)包(用于處理接收到的數(shù)據(jù))緩沖區(qū)(如果沒有使用異步接收功能，則不需要使用數(shù)據(jù)包緩沖區(qū))。
在缺省時，這三個宏都被定義為10，但用戶可以自已按照系統(tǒng)的RAM資源占用情況在Config.h中重定義緩沖區(qū)的大小。需要注意的是，如果緩沖的長度不夠，當發(fā)送或接收長數(shù)據(jù)包的時候可能會發(fā)生問題，關于數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的最小值的設置可以參考下面的說明。
注意：需要盡快取出接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，否則當緩沖區(qū)滿之后，新的數(shù)據(jù)將被簡單的丟掉。
字節(jié)級服務函數(shù)： 在Config.h文件中定義了宏SCOMM_DriverInterface(如：#define SCOMM_DriverInterface)，則可以使用字節(jié)級服務函數(shù)，即通訊模塊的底層函數(shù)。
共有兩個函數(shù)可以使用：
void SendByte(BYTE byData);
發(fā)送一個字節(jié)，如果當前緩沖區(qū)滿，則等待。參數(shù)byData為要發(fā)送的數(shù)據(jù)。
BYTE ReceByte();
接收一個字節(jié)，如果當前緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)，則此函數(shù)阻塞，直到接收到數(shù)據(jù)為止。接收到數(shù)據(jù)通過返回值返回。
可以通過調(diào)用IsSendBufEmpty() IsSendBufFull() IsReceBufEmpty() IsReceBufFull() 宏來判斷緩沖區(qū)的空或滿，以防系統(tǒng)阻塞。
不推薦直接使用這一級的服務函數(shù)，應該使用高層次上的服務函數(shù)或者在這一級服務函數(shù)的基礎上構造自己的通訊函數(shù)。
數(shù)據(jù)包級服務函數(shù)：在Config.h文件中定義宏SCOMM_PackageInterface(如: #define SCOMM_PackageInterface)則可以使用數(shù)據(jù)包級服務函數(shù)。
共有兩個函數(shù)可以使用：
void SendPackage(BYTE* pbyData, BYTE byLen);
發(fā)送數(shù)據(jù)包，參數(shù)pbyData為將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包緩沖區(qū)(數(shù)組)的指針，byLen為將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的長度。
當沒有定義SCOMM_DriverInterface時，數(shù)據(jù)被完全緩沖。即不能夠發(fā)送長度超過發(fā)送緩沖區(qū)長度的數(shù)據(jù)包。當定義了SCOMM_DriverInterface時，采用單字節(jié)發(fā)送，這時不限制需要發(fā)送的數(shù)據(jù)的長度。
BYTE RecePackage(BYTE* pbyData, BYTE byLen);
接收數(shù)據(jù)包，參數(shù)pbyData為存放將要接收的數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，byLen為緩沖區(qū)長度。返回值為接收到的字節(jié)數(shù)，當模塊的接收緩沖區(qū)為空時，函數(shù)非阻塞，立即返回，返回值為零。
同步發(fā)送接收服務函數(shù):
比如在一個串行總線多機通訊系統(tǒng)中，主機需要定時循檢各從機的狀態(tài)，往往是發(fā)一個包含從機地址及指令的數(shù)據(jù)包給從機，之后等待一定的時間，從機需要在這段時間之內(nèi)給主機一個應答，如果沒有這個應答，則認為從機工作狀態(tài)出錯，轉去進行相應的處理。在這個模型里，主機不能夠不進行等待而給另一臺從機發(fā)送指令，也不能夠不管從機在很久沒有應答的情況下繼續(xù)等待。還有一種情況，比如當使用485總線進行通信時，如果是兩條通訊線則系統(tǒng)只能工作在半雙工模式下，總線在同一時間內(nèi)只能工作在發(fā)送或接收， 為了防止發(fā)送和接收相互干擾，這時的通訊常常需要使用同步發(fā)送和接收。
當在Config.h文件中定義宏SCOMM_SyncInterface后，則可以使用通訊模塊提供同步發(fā)送接收函數(shù)：
void SendPackage(BYTE* pbyData, BYTE byLen);
發(fā)送數(shù)據(jù)包，參數(shù)pbyData為將要改善的數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)指針，byLen為將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的長度。
這個函數(shù)可以保證等待一個完整的數(shù)據(jù)包完全發(fā)送出去之后，它才返回，在這段時間內(nèi)，它會阻塞運行。
BYTE SyncRecePackage(BYTE* pbyBuf, BYTE byBufLen, WORD wTimeout, BYTE byParam);
接收數(shù)據(jù)包。返回值為接收到的數(shù)據(jù)包長度。參數(shù)pbyBuf為將要接收數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)的指針，byBufLen為提供的緩沖區(qū)的長度，wTimeout為通信超時值，如果在發(fā)生了由wTimeout所指定次數(shù)的時鐘中斷而還沒有接收到或沒有接收到完整的數(shù)據(jù)包時，函數(shù)返回零，最后一個參數(shù)byParam的含義見后面的解釋。
異步發(fā)送接收服務函數(shù)：
在一個簡單的系統(tǒng)或多機通訊系統(tǒng)中的從機上，一般情況下不需要復雜的停等的工作模式，而且往往單片機需要對硬件進行控制和檢測，不允許長時間的停下來檢測通訊，但又要求當需要通訊時需要盡快的反應速度，這時就需要使用異步發(fā)送和接收服務函數(shù)。
使用異步發(fā)送和接收服務函數(shù)需要在Config.h文件中定義SCOMM_AsyncInterface宏。
同樣提供兩個服務函數(shù)：
void SendPackage(BYTE* pbyData, BYTE byLen);
發(fā)送數(shù)據(jù)包，參數(shù)pbyData為將要改善的數(shù)據(jù)包的緩沖區(qū)指針，byLen為將要發(fā)送的數(shù)據(jù)包的長度。
這里的函數(shù)的接口與同步發(fā)送和接收的服務函數(shù)相同。關于這里的細節(jié)，見后面對同步和異步服務函數(shù)的說明。
void AsyncRecePackage(BYTE byParam);
接收數(shù)據(jù)包，參數(shù)byParam的意義見后面的描述。
使用異步通訊需要用戶定義一個回調(diào)函數(shù)，原型如下：
void OnRecePackage(BYTE* pbyData, BYTE byBufLen);
當異步接收服務函數(shù)接收到數(shù)據(jù)包之后，調(diào)用OnRecePackage回調(diào)函數(shù)，在pbyData指定的緩沖區(qū)中存放數(shù)據(jù)包，byBufLen為數(shù)據(jù)包的長度。
在Config.h文件中定義宏SCOMM_TIMEOUT可以設定異步接收的超時值，當開始接收數(shù)據(jù)包，但沒有收完數(shù)據(jù)而發(fā)生了SCOMM_TIMEOUT次時鐘中斷后，認為接收超時， 將已接收到的數(shù)據(jù)刪除。
同步和異步通訊服務函數(shù):
有些情況下，比如一個通訊系統(tǒng)中，由一臺計算機通過串口控制主機，主機通過串口連接很多從機，主機的串口采用分時復用，在這樣的模型中，主機和控制計算機之間的通訊可以使用，異步通訊方式，而主機與從機可以使用同步通訊方式。而同步和異步的發(fā)送函數(shù)接口是相同的，在這樣的情況下，發(fā)送都是同步的。在這樣的模型中，當使用不同的接收函數(shù)之前，需要注意清除接收緩沖區(qū)中的內(nèi)容，通訊模塊提供函數(shù):ClearReceBuffer來做到這一點，此函數(shù)原型如下：
void ClearReceBuffer()；
通訊過程中，數(shù)據(jù)包往往是有固定的格式的，這種格式需要根據(jù)用戶所使用的協(xié)議的不同而不同。同步和異步接收服務函數(shù)支持從接收到的數(shù)據(jù)中識別出一定格式的數(shù)據(jù)包。
舉例說明：目前使用的協(xié)議決定數(shù)據(jù)包的格式為固定的包頭0xff，固定的長度4個字節(jié)。其它的細節(jié)在這里不重要，所以忽略掉。
為了能夠使用用SyncRecePackage或AsyncRecePackage函數(shù)從接收到的數(shù)據(jù)中識別出如上格式的數(shù)據(jù)包，有兩種方法：
第一種辦法是在Config.h文件中定義宏SCOMM_SimplePackageFormat，說明數(shù)據(jù)包為一種簡單格式，比如上面的協(xié)議。
之后還要定義兩個宏分別用來識別數(shù)據(jù)包頭和數(shù)據(jù)包尾，兩個宏分別是：
IsPackageHeader(x)和IsPackageTailer(x, y, z)
接收函數(shù)(SyncRecePackage和AsyncRecePackage)在沒有開始接收數(shù)據(jù)包(準確的說是還沒有從接收到的數(shù)據(jù)包中找到包頭的時候)，會對接收到的每一個字節(jié)的數(shù)據(jù)調(diào)用IsPackageHeader宏，將相應的數(shù)據(jù)作為參數(shù)，如果IsPackageHeader宏的結果為TRUE，則認為找到了數(shù)據(jù)包頭，否則繼續(xù)對下一個字節(jié)進行判斷。
上面的協(xié)議對應的IsPackageHeader宏可以寫為:
#define IsPackageHeader(x) ((x) == 0xff)
當接收到包頭之后，接收函數(shù)會對接下來的每一個字節(jié)數(shù)據(jù)調(diào)用IsPackagTailer宏來判斷是不是已經(jīng)接收完數(shù)據(jù)包，三個參數(shù)分別為：
x: 當前判斷的數(shù)據(jù)。
y: 從包頭開始到當前被判斷的數(shù)據(jù)止的計數(shù)值，即當前已經(jīng)接收到的字節(jié)數(shù)。
z：用戶在調(diào)用SyncRecePackage或AsyncRecePackage時指定的byParam參數(shù)。
與IsPackageHeader相似，如果宏IsPackageTailer的運算結果為TRUE，則認為接收到完整的數(shù)據(jù)包，則調(diào)用相應的回調(diào)函數(shù)(對于異步接收函數(shù))或返回(對于同步接收函數(shù))。如果運算結果為FALSE則繼續(xù)判斷下一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。
上面的協(xié)議對應的IsPackageTailer宏可以寫為：
#define IsPackageTailer(x, y, z) ((y) >= (z))
當然，用戶也可以將IsPackageHeader和IsPackageTailer定義成為函數(shù)，通過BIT類型的返回值來向調(diào)用者提供與相應宏相同的信息。
另一種辦法需要在Config.h文件中定義宏SCOMM_ComplexPackageFormat。(需要注意的是，不能夠同時定義SCOMM_SimplePackageFormat和SCOMM_ComplexPackageFormat宏，否則會造成嚴重的不可預見性錯誤。
這時需要提供回調(diào)函數(shù)QueryPackageFormat，原形如下：
BYTE QueryPackageFormat(BYTE byData, BYTE byCount, BYTE byParam);
函數(shù)中三個參數(shù)的含義與使用簡單數(shù)據(jù)包格式時判斷數(shù)據(jù)包尾的宏的參數(shù)相同。
函數(shù)通過返回值來通知作為調(diào)用者的接收函數(shù)對接收到的數(shù)據(jù)如何處理，但目前這種方法僅為需要處理復雜數(shù)據(jù)包格式時的一種可選方法，但不推薦。用戶如果想使用這種方法可以自己更改接收函數(shù)中相應的
#ifdef SCOM_ComplexPackageFormat
#endif // SCOMM_ComplexPackageFormat
預編譯指令之間的內(nèi)容。
例如指定QueryPackageFormat的返回值的含義：
0：繼續(xù)找數(shù)據(jù)包頭或繼續(xù)找數(shù)據(jù)包尾。
1：找到數(shù)據(jù)包頭。
2：找到數(shù)據(jù)包尾。
3：數(shù)據(jù)包出錯，需要拋棄。
然后更改源代碼來實現(xiàn)上面的協(xié)議。
注意：當用戶需要使用字符串的時候，可以利用簡單的包裝函數(shù)將字符串轉換為字節(jié)數(shù)組。所以沒有必要提供專用的字符串處理函數(shù)。
鍵盤掃描模塊
鍵盤掃描模塊有兩種工作方式, 一種為自動的由時鐘模塊調(diào)用, 另一種是由程序員自行調(diào)用。
1) 由時鐘模塊自動調(diào)用的方式
將時鐘模塊實現(xiàn)文件(Timer.h)及鍵盤掃描模塊的實現(xiàn)文件(KBScan。c)包含進工程, 在Config.h 文件中添加TIMER_KBSCANDELAY宏。 時鐘模塊自動對時鐘中斷進行計數(shù), 當達到TIMER_KBSCANDELAY宏所定義的值后, 自動調(diào)用鍵盤掃描模塊中的函數(shù)KBScanProcess()進行鍵盤掃描，也就是說，這個宏的值可以決定按鍵消抖動的時間。
用戶應該提供兩個回調(diào)函數(shù)OnKBScan()及onKeysPressed()。 在函數(shù)OnKBScan中進行鍵盤掃描, 并返回掃描碼。 掃描碼的類型缺省為BYTE, 當鍵盤規(guī)模較大時, BYTE不能夠完全包含鍵盤信息時, 可在Config.h文件中重定義宏KBVALUE, 如下:
#define KBVALUE WORD
這樣, 就可以使用16位的鍵盤掃描碼, 如果此時還達不到要求, 可以將鍵盤掃描碼定義成一個結構, 但這樣做將會增加代碼量及消耗更多的RAM資源, 故不推薦。
掃描模塊調(diào)用OnKBScan取得掃描碼, 并調(diào)用用戶可以重定義的宏IsNoKeyPressed來判斷是否有鍵按下, 缺省的IsNoKeyPressed實現(xiàn)如下:
#define IsNoKeyPressed(x) ((x) == 0x00)
即認為OnKBScan返回0掃描碼時為沒有鍵按下, 如果掃描函數(shù)返回其它非零掃描碼做為無鍵按下的掃描碼時, 可以在Config.h文件中重定義IsNoKeyPressed宏的實現(xiàn)。
8位鍵盤掃描碼(缺省值)時, 相應的掃描函數(shù)為:
BYTE OnKBScan()
當掃描模塊經(jīng)過軟件消抖動之后, 發(fā)現(xiàn)有鍵按下, 就會調(diào)用另一個回調(diào)函數(shù)onKeysPressed。 函數(shù)的聲明應該如下:
void onKeyPressed(BYTE byKBValue, BYTE byState)
其中中的參數(shù)byKBValue的類型為BYTE, 此為缺省值, 如果使用其它類型的掃描碼, 就將此參數(shù)變?yōu)橄鄳愋汀?nbsp;這個值由OnKBScan返回。 另一個參數(shù)byState在通常情況下為零。 但當用戶在Config.h中定義宏KBSCAN_BRUSTCOUNT， 同時鍵盤上的某鍵被按住不放時, 掃描模塊對它自己的調(diào)用(注意這里和TIMER_KBSCANDELAY宏不同, TIMER_KBSCANDELAY是時鐘中斷足夠的次數(shù)后調(diào)用掃描模塊, 而KBSCAN_BRUSHCOUNT為掃描模塊自身的被調(diào)用次數(shù))進行計數(shù)，當達到KBSCAN_BRUSTCOUNT時，掃描模塊調(diào)用onKeysPressed，此時第一個參數(shù)的含義不變， 而byState變成1, 同時計數(shù)器復位，又經(jīng)過一段時間后，用值為3的byState 調(diào)用onKeysPressed。 這樣就可以很方便的實現(xiàn)多功能鍵或者檢測某鍵的長時間被按下。
2)由用戶自行調(diào)用
由用戶自行在程序中調(diào)用掃描模塊，而不是由時鐘中斷自行調(diào)用。其它與方式1相同。
注意：
1) 函數(shù)KBScanProcess為非阻塞函數(shù)，它將在很快的時間內(nèi)返回，等待再次分配給它執(zhí)行的機會。
2) 函數(shù)KBScanProcess是在時鐘中斷外部運行的，它的過程可以被任何中斷打斷，但不影響系統(tǒng)運行。
3) byState的最大值為250，之后被復位為零。 |
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