Chương 1: Kiểu dữ liệu

 Lập trình keil C cho 80C51

Bài 1: Ngôn ngữ C – Trình dịch Keil C

I. Ngôn ngữ C cho vi điều khiển

1, Giới thiệu ngôn ngữ C

Trong kỹ thuật lập trình vi điều khiển nói chung, ngôn ngữ lập trình được sử dụng thường chia làm 2 loại: Ngôn ngữ bậc thấpNgôn ngữ bậc cao.

    Ngôn ngữ bậc cao là các ngôn ngữ gần với ngôn ngữ con người hơn, do đó việc lập trình bằng các ngôn ngữ này trở nên dễ dàng và đơn giản hơn. Có thể kể đến một số ngôn ngữ lập trình bậc cao như C, Basic, Pascal… trong dó C là ngôn ngữ thông dụng hơn cả trong kỹ thuật vi điều khiển. Về bản chất, sử dụng các ngôn ngữ này thay cho ngôn ngữ bậc thấp là giảm tải cho lập trình viên trong việc nghiên cứu các tập lệnh và xây dựng các cấu trúc giải thuật. Chương trình viết bằng ngôn ngữ bậc cao cũng sẽ được một phần mềm trên máy tính gọi là trình biên dịch (Compiler) chuyển sang dạng hợp ngữ trước khi chuyển sang mã máy.

    Khi sử dụng ngôn ngữ C người lập trình không cần hiểu sâu sắc về cấu trúc của bộ vi điều khiển. Có nghĩa là với một người chưa quen với một vi điểu khiển cho trước sẽ xây dựng được chương trình một cách nhanh chóng hơn, do không phải mất thời gian tìm hiểu kiến trúc của vi điều khiển đó. Và việc sử dụng lại các chương trình đã xây dựng trước đó cũng dễ dàng hơn, có thể sử dụng toàn bộ hoặc sửa chữa một phần.

 

2. Ngôn ngữ C
 
2.1 Kiểu dữ liệu
 
2.1.1 Kiểu dữ liệu trong C
 
Kiểu
Số Byte
Khoảng giá trị
Char
1
-128 – +127
Unsigned char
1
0 – 255
Int
2
-32768 - +32767
Unsigned int
2
0 - 65535
Long
4
-2147483648 - +2147483647
Unsigned long
4
0 – 4294967295
Float
4
 
 
* Khai báo biến:
 
 - Cú pháp: Kiểu_dữ_liệu Vùng_nhớ   Tên_biến _at_ Đia_chỉ;
     Ví dụ:        Unsigned char data x;
 - Khi khai báo biến có thể gán luôn cho biến giá trị ban đầu.
 
      Ví dụ:       Thay vì:         unsigned char x;
                                                 x = 0;
                         Ta chỉ cần:    unsigned char x = 0;
 - Có thể khai báo nhiều biến cùng một kiểu một lúc.
 
       Ví dụ:   Unsigned int x,y,z,t;
 
 - Chỉ định vùng nhớ: từ khoá “Vùng_nhớ” cho phép người dùng có thể chỉ ra vùng nhớ sử dụng để lưu trữ các biến sử dụng trong chương trình. Các vùng nhớ có thể sử dụng là:
CODE, DATA, DATAB, IDATA, PDATA, XDTA. Khi không khai báo vùng nhớ trình dịch Keil C sẽ mặc định đó là vùng nhớ DATA.
 
Vùng nhớ
Ý nghĩa
CODE
Bộ nhớ mã nguồn chương trình
DATA
Bộ nhớ dữ liệu gồm 128 Byte thấp của RAM trong vi điều khiển
BDATA
Bộ nhớ dữ liệu có thê định địa chỉ bit, nằm trong vùng nhớ DATA
IDATA
Bộ nhớ dữ liệu gồm 128 Byte cao của RAM trong vi điều khiển chỉ có ở một số dòng vi điều khiển sau này
PDATA
Bố nhớ dữ liệu ngoài gồm 256 Byte, được truy cập bởi địa chỉ đặt trên P0
XDATA
Bộ nhớ dữ liệu ngoài có dung lượng có thể lên đến 64 KB, được truy cập bởi địa chỉ đặt trên P0 và P2
 
  * Định nghĩa lại kiểu
 
 - Cú pháp: Typedef Kiễu_dữ_liệu Tên_biến;
 - Tên_biến sau này sẽ được sử dụng như một kiểu dữ liệu mới và có thể dùng để khai báo các biến khác.
 
Ví dụ: Typedef int m5[5];
            Dùng tên m5 khai báo hai biến tên a và b có kiểu dữ liệu là mảng 1 chiểu 5 phần tử:         m5 a,b;
 
2.1.2 Kiểu dữ liệu trong Keil C
 
Kiểu
Số bit
Bit
1
Sbit
1
Sfr
8
Sfr16
16
 
  - bit : dùng để khai báo các biến có giá trị 0 hoặc một hay các biến logic trên vùng RAM của vi điều khiển. Khi khai báo biến kiểu bit trình dịc Keil C sẽ mặc định vùng nhớ sử dụng là BDATA.
  - sbit, sfr, sfr16: dùng để định nghĩa các cho các thanh ghi chức năng hoặc các cổng trên vi điều khiển dùng để truy nhập các đoạn dữ liệu 1 bit, 8 bit, 16 bit.
 
2.1.3 Mảng
 
Mảng là một tập hợp nhiều phần tử cùng một kiểu giá trị và chung một tên. Các phần tử của mảng phân biệt với nhau bởi chỉ số hay số thứ tự của phần tử trong dãy phẩn tử. Mỗi phần tử có vai trò như một biến và lưu trữ được một giá trị độc lập với các phần tử khác của mảng.
Mảng có thể là mảng một chiều hoặc mảng nhiều chiều.
 
  Khai báo:
 
 - Cú pháp: Tên_kiểu Vùng_nhớ Tên_mảng[số_phần_tử_mảng];
  Khi bỏ trống số phần tử mảng ta sẽ có mảng có số phần tử bất kì.
 
  Ví dụ:           Unsigned int data a[5],b[2] [3];
Với khai báo trên ta sẽ có: mảng a là mảng một chiều 5 phần tử. Mảng b là mảng hai chiều, tổng số phần tử là 6.
Chỉ số của mảng bắt đầu từ số 0. Mảng có bao nhiêu chiều phải cung cấp đầy đủ bấy nhiêu chỉ số.
 
  Ví du:           Phần tử mảng 2 chiều:
b[0] [1] là đúng
                        Khi viết:         b[0] là sai
 
2.1.4. Con trỏ
 
Khi ta khai báo một biến, biến đó sẽ được cấp phát một khoảng nhớ bao gồm một số byte nhất định dùng để lưu trữ giá trị. Địa chỉ đầu tiên của khoảng nhớ đó chính là địa chỉ của biến được khai báo.
Con trỏ là một biến dùng để chứa địa chỉ mà không chứa giá trị, hay giá trị của con trỏ chính là địa chỉ khoảng nhớ mà nó trỏ tới.
Với các vùng nhớ cụ thể con trỏ tới vùng nhớ đó chiếm dung lượng phụ thuộc vào độ lớn của vùng nhớ đó. Con trỏ tổng quát khi không xác định trước vùng nhớ sẽ có dung lượng lớn nhất vì vậy tốt nhất nên sử dụng con trỏ cụ thể.
 
Loại con trỏ
Kích thước
Con trỏ tổng quát
3 byte
Con trỏ XDATA
2 byte
Con trỏ CODE
2 byte
Con trỏ DATA
1 byte
Con trỏ IDATA
1 byte
Con trỏ PDATA
1 byte
 
  Khai báo biến con trỏ:
 
 - Cú pháp: Kiểu_Dữ_liệu Vùng_nhớ *Tên_biến;
 
 - Ví dụ:         int *int_ptr;
                        long data *long_ptr;
 
 - khi không chỉ rõ vùng nhớ con trỏ sẽ được coi là con trỏ tổng quát.
 
2.1.5 Kiểu dữ liệu cấu trúc
 
Kiểu dữ liệu cấu trúc là một tập hợp các biến, các mảng và cả các kiểu cấu trúc khác được biểu thị bởi một tên duy nhất. kiểu dữ liệu cấu trúc dùng để lưu trữ các giá trị, thông tin có liên quan đến nhau.
 
  Định nghĩa và khai báo biến cấu trúc:
 
 - Định nghĩa:           Typedef struct {
                                                                        Khai báo các biến thành phần;
                                                               } Tên_kiểu_cấu_trúc;
 - Khai báo: Tên_kiểu_cấu_trúc Vùng_nhớ Tên_biến;
 
  Ví dụ:           Typedef struct {
                                                            char day;
                                                char month;
                                                            int year;
                                                  } Date_type;
                        Date_type date,date_arr[5];
 
2.2 Phép toán
 
  Phép gán kí hiệu: “=”.
 - Cú pháp: Biến_1 = Biến_2;
            Trong đó Biến_2 có thể là giá trị xác định cũng có thể là biến.
 
2.2.1 Phép toán số học
 
Phép toán
Ý nghĩa
Ví dụ
+
Phép cộng 
X = a+b;
-
Phép trừ 
X = a-b;
*
Phép nhân 
X = a*b;
/
Phép chia lấy phần nguyên
X = a/b;
(a=9, b=2 → X=4)
%
Phép chia lấy phần dư 
X = a%b;
(a=9, b=2 → X=1)
 
2.2.2 Phép toán Logic
 
Chức năng
Phép toán
AND
&&
OR
||
NOT
!
 
 
2.2.3 Các phép toán so sánh:
 
Phép toán
ý nghĩa
Ví dụ
So sánh lớn hơn
a>b
4>5 sẽ trả ra giá trị 0
>=
So sánh lớn hơn hoặc bằng
a>=b
6>=2 sẽ trả ra giá trị 1
So sánh nhỏ hơn
a
6
<=
So sánh nhỏ hơn hoặc bằng
a<=b
8<=5 sẽ trả ra giá trị 0
==
So sánh bằng nhau
a==b
6==6 sẽ trả ra giá trị 1
!=
So sánh khác nhau
a!=b
9!=9 sẽ trả ra giá trị 0
 
2.2.4 Phép toán thao tác Bit
 
Phép toán
Ý nghĩa
Ví dụ
&
Phép và (AND)
Bit_1 & Bit_2
|
Phép hoặc (OR) 
Bit_1 | Bit_2
!
Phép đảo (NOT) 
!Bit_1
^
Phép hoặc loại trừ (XOR)
Bit_1 ^ Bit_2
<< 
Dịch trái 
a<<3
>> 
Dịch phải 
a>>4
~
Lấy bù theo bit
~a
 
2.2.5 Phép toán kết hợp
 
Phép toán
Ví dụ
+=
a+=5 <=> a=a+5
-=
a-=5 <=> a=a-5
*=
a*=5 <=> a=a*5
/=
a/=5 <=> a=a/5
%=
a%=5 <=> a=a%5
 

Các bài viết khác